Tornados, Windhosen

Windverhältnisse in Tornados © goruma (H.Ganter)

Unter Tornados versteht man kleinflächige Wirbelstürme, die sich aus instabilen Gewitterwolken entwickeln. In der Regel besitzen Tornados nur einen Durchmesser von einigen hundert Metern, oft sogar nur von einigen zig Metern. Im Inneren werden Windgeschwindigkeiten bis über 400 km pro Stunde gemessen. Sie erscheinen dem Beobachter wie dunkle Rüssel, die aus Gewitterwolken bis auf die Erde reichen. In den USA fordern Tornados jedes Jahr zahlreiche Menschenleben. 

Oft verwüsten sie auf ihrem Weg ganze Kleinstädte, dies besonders, da die meisten der Häuser aus Holz erbaut sind und den Kräften dieser Winde nicht gewachsen sind. Mittlerweile installieren immer mehr US-Amerikaner in den bedrohten Gebieten feste und sturmsichere Fluchträume in ihren Häusern, in denen sie einen Tornado überleben können.  
So raste am 27. April 2011einer der zerstörerischten Tornados der letzten Jahrzehnte über Alabama und weitere Bundesstaaten hinweg. Besonders schwer hatte es die Stadt Tucaloosa am Black Warrier River getroffen. In der Stadt wurde ein Gebiet mit einer Breite von über einem Kilometer auf einer Länge von rund 10 km nahezu dem Erdboden gleichgemacht. Insgesamt kamen über 300 und in Alabama über 200 Menschen ums Leben.

Aber auch in Deutschland werden zunehmend derartige Wetterphänomene beobachtet, oft auch mit beträchtlichen Schäden. In Deutschland werden Tornados in der Regel als Windhosen - oder über dem Meer - als Wasserhosen bezeichnet.

Da der dabei vorkommende starke Regen in den Luftwirbeln nach oben gerissen wird und sich dabei große Wassertropfen zusammenfinden, bilden sich in den kalten höheren Schichten Hagelkörner. Diese Hagelkörner können so groß wie Hühnereier werden und mit Geschwindigkeiten von bis zu ca. 150 km pro Stunde auf die Erde hernieder gehen. Ein derartiger Hagelsturm kann für Mensch und Tier durchaus tödlich sein. Außerdem kann er beträchtliche Schäden in der Natur sowie an Häusern, Autos u.a. anrichten. Meistens lösen sich Tornados nach Minuten oder spätestens einigen Stunden von selber wieder auf.

Besonders tornadoreich ist der mittlere Westen der USA, in dem jährlich - vor allem im Frühjahr - über tausend größere und kleinere Tornados über das Land ziehen. Man spricht von der Tornado alley (Tornadoallee) in den Great Plains zwischen den Rocky Mountains und den Appalachen. Die US-Bundesstaaten Oklahoma, Arkansas und Missouri liegen vollständig innerhalb der Tornadoallee, außerdem der nordöstliche Teil von Texas, Nord-Louisiana, der nordwestliche Teil von Mississippi, Mittel- und Süd-Illinois, der Südwesten von Indiana und Teile von Nebraska. Dazu gezählt werden außerdem kleinere Teile von Tennessee und Kentucky. 
Die Größe und Gewalt europäischer Tornados erreichte bisher jedoch bei weitem nicht die der amerikanischen. Auf ihrem Weg hinterlassen Tornados meistens eine Schneise größter Verwüstung. In den USA sind dabei sogar - wie erwähnt - eine Reihe kleinerer Städte regelrecht ausgelöscht worden, oft mit zahlreichen Toten und Verletzten.
Die Wander- bzw. Fortbewegungsgeschwindigkeit von Tornados ist mit etwa 40-50 km pro Stunde relativ groß. Ihre Stärke im Inneren wird mit Hilfe der so genannten Fujita-Skala gemessen. Die höchste bisher gemessene Windgeschwindigkeit wurde mit Hilfe eines mobilen Doppler-Radar, im Jahr 1999 bei Bridge-Creek im US-Bundesstaat Oklahoma, mit 510 km pro Stunde gemessen. Da die Windstärken in Tornados bisher allerdings nur selten präzise gemessen werden konnten, hat man die von den Tornados angerichteten Schäden in ihrer Klassifizierung mit herangezogen. Diese Klassifizierung der Stärke von Tornados stammt von dem Meteorologen Tetsuya Theodore Fujita (1921-1999) von der Universität Chicago/USA, der sie im Jahr 1971 einführte. Da die ursprüngliche Tabelle in Miles/h erschien, haben wir die Werte beim Umrechnen in km/h ein wenig auf- bzw. abgerundet.

Entstehung eines Tornados

Tornado-Großwetterlage in den USA © goruma (H.Ganter)

Obwohl Tornados, z.B. im Verhältnis zu Hurrikans, nur eine relativ geringe Ausdehnung von einigen 100 m, oft sogar unter 100 m, besitzen, ist der Grund für ihre Entstehung - vor allem in den USA - in einer Großwetterlage zu sehen: Über dem Golf von Mexiko entstehen sehr warme und feuchte Luftmassen. Wenn sich diese Luftmassen in nordwestlicher Richtung über das Festland hinweg bewegen, treffen sie dort auf kältere und relativ trockene Luft, die sich aus den Rocky Mountains in südöstlicher Richtung bewegt. Durch die großen Unterschiede von Temperatur und Luftfeuchte der beiden Luftmassen entsteht eine so genannte feuchtlabile Schichtung. Als Folge davon kommt es zu einer starken vertikalen Umschichtung von Luftmassen in engen Aufwindschloten.
 In Bodennähe strömt Luft nach oben und erfährt durch Turbulenzen einen Drehsinn. Da generell die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zunimmt, versetzt die nach oben strömende Luft die gesamte Gewitterzelle in eine zyklonale Rotation. Durch die Fliehkräfte in der Wolke wird ein lokal begrenztes Luftdruckminimum erzeugt, und durch den starken Abfall des Luftdrucks kommt es zur Ausbildung des typischen Rüssels, der im oberen Teil mit Wassertropfen und im unteren Teil mit aufgewirbeltem Staub gefüllt ist.
Der extreme Bodendruckgradient beschleunigt die Luft am inneren Rand des Rüssels auf mehrere hundert km/h. Ein Druckausgleich wird dabei durch die Coriolis- und die Zentrifugalkraft verhindert, sodass die Erscheinung einige Zeit lang bestehen beleiben kann.