FAYETTEVILLE, Ark. – Idén 800 tornádó csap le az Egyesült Államokban, ami halálesetekkel, sérülésekkel és több millió dolláros anyagi kárral jár. Ez pszichés jóslat? Nem. A National Severe Storm Laboratory szerint ezek a statisztikák az Egyesült Államok átlagát jelentik, de ezek olyan statisztikák, amelyeken Paneer Selvam, az Arkansasi Egyetem építőmérnök-professzora változtatni szeretne.
Bár Selvam szakértő a széldinamikában, keveset tud a tornádók előrejelzésére vagy megelőzésére. Mindazonáltal azon dolgozik, hogy minimalizálja az általuk okozott pusztítást.15 éven keresztül tanulmányozta a tornádókat, és gyűjtött adatokat a hatásukról. Ennek eredményeként kifejlesztett egy számítógépes modellt, amely pontosan meg tudja jósolni, mi fog történni, ha egy tornádó becsapódik egy épületbe. Jelenleg egy olyan modellen dolgozik, amely asztali számítógépen fut, és megfizethető árú tornádóbiztos épületek tervezésére használható.
Selvam szerint sok félreértés történt azzal kapcsolatban, hogy a tornádók hogyan okoznak kárt. Valamikor az emberek azt hitték, hogy a tornádók vákuumot hoznak létre, ami miatt a házak felrobbantak. Az embereknek azt tanácsolták, hogy nyissa ki az ablakukat, mielőtt menedéket keresnének. A kutatók már tudják, hogy ennek nincs hatása a tornádók által okozott pusztításra.
"A legtöbb épület, különösen a házak, Isten kegyelmében és a gravitációban állnak" - magyarázza Selvam. "A gravitációt figyelembe kell venni, hogy a szerkezet egészséges legyen. De sok tervező a gravitációra támaszkodik a szerkezeti stabilitás érdekében."
Ez jól működik, amíg a szerkezet olyan erővel nem találkozik, amely képes ellensúlyozni a gravitációt. És pontosan ezt teszik a tornádók. Selvam kutatásai kimutatták, hogy a tornádó felfelé ható erőt fejt ki az épületre akár tízszer akkora, mint a gravitációs erő.
"A kulcs az, hogy ez egy felfelé ható erő. Amikor ez megtörténik, az egész szerkezet felemelkedik" - magyarázza Selvam. "A horgonycsavarokat lenyírják. Aztán a tető felemelkedik a falakról, a falak visszadőlnek, és minden szétesik."
A tornádók F0-tól F5-ig vannak besorolva, pusztító erejük szerint. Az F0 kategóriás tornádó szélsebessége 41-72 mérföld/óra, és enyhe károkat okoz, például letörik a fák végtagjait vagy letépik a táblákat. Az F3 kategóriás erős tornádó 158-206 mérföld/órás széllel. Súlyos károkat okoz – tetőket szakít le, fákat csavar ki, nehéz autókat emel fel. Az F5 kategóriájú tornádóban a szél eléri a 261-318 mérföld/órás sebességet, és hihetetlen károkat okoz. Erős házakat emelnek és szállítanak jelentős távolságokra, autóméretű rakéták pedig több mint 100 yardon keresztül repülnek a levegőben.
Az elmúlt években az időjárás-előrejelzők a viharok előrejelzésére összpontosítottak. Az új technológiák nagymértékben javították pontosságukat, és sokkal alacsonyabb halálozási és sérülési arányt eredményeztek, de még mindig sok ember hal meg és sebesül meg minden évben. Az anyagi károk költségei pedig tovább emelkednek. A Selvam megközelítése az épületszerkezetekre összpontosít, hogy ellenálljanak a tornádó erejének, csökkentve a halálesetek, a sérülések és az anyagi károk számát.
Például, 1999-ben mindössze két napon három nagy tornádó-kitörés történt, több száz sérülést és halált okozva, valamint jóval több mint 1 milliárd dolláros kárt. Január 21-én egy F3-as tornádó lecsapott Little Rockba, Ark.-ban, ami három halálos áldozatot követelt. Arkansasban azon a napon 63 tornádó volt – ez az egy év átlagának háromszorosa. Május 3-án az F3-as tornádó lecsapott Wichitára, Kan.-ban, 6 halálos áldozatot, 150 sérülést és több mint 140 millió dolláros kárt okozva. Ugyanezen a napon egy F5-ös tornádó száguldott át Oklahoma City-n (Okla állam), 42-en megh altak, több százan megsérültek, és több mint 1 milliárd dolláros kár keletkezett. Csaknem 70 F3-as vagy annál erősebb tornádót jelentettek aznap Oklahomában és Kansas déli részén.
A halálesetek, az embersérülések és az anyagi károk csökkentése érdekében fontos, hogy az építők megértsék, hogyan építsenek olyan házakat, amelyek ellenállóbbak a tornádókkal szemben, mondja Selvam. Ha pontosan meghatározzák, mire van szükség, az építők biztonságosabb lakhatást biztosíthatnak anélkül, hogy drasztikusan növelnék a költségeket.
"Ha mindent beleadsz, amit tudsz, olyan épületet készíthetsz, amely ellenáll a tornádónak" - teszi hozzá Selvam. "De vajon bárki megengedheti magának, hogy benne lakjon? Minden építménynél van egy optimális pont, ahol a ház a lehető legbiztonságosabb és megfizethető."
Bár tornádóbiztos épületek építése lehetséges, a Selvam úgy véli, hogy a költség korlátozó tényező az építők számára. És mivel a kormányzó szervezeteknek nincs meg a politikai akarata ahhoz, hogy tornádó-biztonsági elemeket írjanak elő az építési szabályzatban, a társadalomnak viselnie kell az emberi sérülések, a megnövekedett biztosítási díjak, valamint az élet- és vagyonveszteségek költségeit.
Annak érdekében, hogy az építők, tervezők és lakásvásárlók megtalálják az optimális egyensúlyt a költségek és a biztonság között, a Selvam egy továbbfejlesztett számítógépes modellen dolgozik, amely megmutatja, hogyan reagál egy adott szerkezet egy tornádóra. Ez a modell lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy változtatásokat hajtson végre a szerkezeten, hogy javítsa annak tornádókkal szembeni ellenállását, majd kiszámítsa e fejlesztések költségeit. Noha Selvam több millió dolláros, párhuzamos számítógépeket használ modellje kifejlesztéséhez, a végeredmény egy olyan csomag lesz, amely asztali számítógépen is futhat.
"Hagyományosan az ilyen típusú munkákat szélcsatornákkal végezték" - magyarázza Selvam. "De nem igazán lehet tornádót modellezni szélcsatornában, mert a tornádó egyszerre forog és halad előre. Tehát egy modell szélcsatornában való tesztelése megbízhatatlan eredményeket adna. A tornádó valódi modellezésének egyetlen módja az, hogy számítógépet."
A Selvam a számítási széltechnika nemzetközileg elismert szakértője, széles körű szakértelemmel rendelkezik a szél viselkedésének modellezésében. Együttműködött ausztrál, dán, francia, német és dél-afrikai kutatókkal a hidaktól a napelemeken át a mikrochipekig terjedő problémákban. Jelenleg a repülőgép szárnyain lévő aerodinamikai erőket tanulmányozza az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma és a Légierő Tudományos Kutatási Hivatala számára.
A tornádók iránti érdeklődése 1983-ban kezdődött, amikor a Texasi Műszaki Egyetem hallgatója volt Lubbockban, Texasban. Az ottani Katasztrófakutató Intézettel végzett munkája eredményeképpen a Nemzeti Kutatási Tanács felkérést kapott a West Memphist, Ark.-t 1987-ben sújtó tornádó tanulmányozására. Számos műszaki konferencián hívták meg eredményeit, és ezeket publikálták is. a Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics című folyóiratban.
