PK – DC – 97 – LE “Los tornados”

Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia

Miembros del equipo:
José Emilio Campos Ramirez

Asesor: Paola Berzunza Mata

Escuela: Colegio Aculmaitl

Resumen

Los Tornados son fenómenos meteorológicos producidos por el choque de una masa de aire frio y una de aire caliente que generan un embudo o vórtice de tal magnitud que pueden alcanzar rachas de viento de hasta 350 km/hr lo que genera una gran destrucción.

Las zonas donde se presentan la mayor cantidad de Tornados es en Estados Unidos, Canadá, India, Japón, Argentina aunque también se ha registrado Tornados en México aunque de menor magnitud que en los países citados anteriormente

Por esta razón es importante conocer las medidas de seguridad en caso de que se presente un Tornado. Es por eso que en México y en el mundo se estudian los Tornados y Protección civil emite recomendaciones a las poblaciones vulnerables.

En el presente trabajo se realizó un experimento para poder observar cómo es que interactúan las masas de aire frío y caliente que genera que se forme un tornado y a través de la investigación saber cómo es que se forman y cuáles son las recomendaciones que hace protección civil.

Pregunta de Investigación

¿Qué es un tornado?

Planteamiento del Problema

Actualmente se han dado diferentes fenómenos que han provocado destrucción en caminos y desabasto de comida.

Antecedentes

Un tornado es la perturbación atmosférica más violenta en forma de vórtice, el cual aparece en la base de una nube de tipo cumuliforme, resultado de una gran inestabilidad, provocada por un fuerte descenso de la presión en el centro del fenómeno y fuertes vientos que circulan en forma ciclónica alrededor de éste.

3.1 Composición de una nube

Los componentes básicos de las nubes son el agua y las partículas -de polvo, suciedad o sal marina- conocidas como núcleos de condensación de las nubes. Estos núcleos están por todas partes en la atmósfera. Atraen el vapor de agua y, a medida que ascienden, el vapor se condensa para formar agua líquida o hielo, lo que da lugar a la creación de diminutos glóbulos llamados gotas de nube. Mucho más pequeñas que las gotas de lluvia, las gotas de las nubes son extremadamente ligeras y se acumulan mientras flotan, mezclados con el aire para crear las formaciones esponjosas que vemos suspendidas en el cielo.

3.1.1 Tipos de nubes

Se acostumbra acomodar los distintos géneros de nubes según la altura a la que con mayor frecuencia se desarrollan sus bases. Así, los géneros de nubes se distribuyen según la altura de sus bases en:

Nubes bajas: cumulus, stratus, stratus cumulus, cumulonimbus.

Nubes medias: altocumulus, altostratus y nimbostratus

Nubes altas: cirrus, cirrustratus y cirrucumulus.

Nubes de desarrollo vertical : cumulonimbus.

Se suele clasificar al cumulonimbus como un tipo especial de nube (nubes de desarrollo vertical), pues por sus dimensiones verticales y características físicas muy particulares, se distingue de todas las demás; algunos han dado por llamarle “la madre de las nubes”.

3.2 ¿Cómo se forma un tornado?

Un tornado es la perturbación atmosférica más violenta. Se origina en la base de una nube de tipo cumuliforme, resultado de una gran inestabilidad, provocada por un fuerte descenso de la presión en el centro del fenómeno y fuertes vientos que circulan en forma ciclónica alrededor de éste formando un embudo que llega a la tierra, si toca un cuerpo de agua (río, lago, canal o el mar) se forma una tromba.

De acuerdo con el Servicio Meteorológico de los EUA (NWS, 1992), los tornados se forman cuando chocan masas de aire con diferentes características físicas de densidad, temperatura, humedad y velocidad

Cuando se observa un tornado se puede distinguir una nube de color blanco o gris claro, mientras que el vórtice se encuentra suspendido de ésta; cuando el vórtice hace contacto con la tierra se presenta una nube de un color gris oscuro o negro debido al polvo y escombros que son succionados del suelo por la violencia del remolino.

Estos vórtices llamados también chimeneas o mangas, generalmente rotan en sentido contrario a las manecillas del reloj en el hemisferio norte y al contrario en el hemisferio sur.

En algunas ocasiones se presentan como un cilindro, con dimensiones que pueden ser desde decenas de metros hasta un kilómetro; el diámetro puede variar ligeramente entre la base de la nube y la superficie del suelo.

Una corriente de aire frío y seco desciende desde lo alto de una nube tipo cumulonimbus para compensar el aire cálido y húmedo que asciende. Al ser el aire frío más pesado, se producen capas de aire inestable.
Si la diferencia de temperatura es grande, el descenso del aire frío se da en forma de remolino y conforme se acerca al suelo su velocidad aumenta.
Las corrientes ascendentes aumentan la rotación y se convierte en una columna estrecha, conocida como “nube embudo” hasta la superficie terrestre.
El centro del tornado tiene baja presión atmosférica, por lo cual cambia de dirección de forma errática.
Llega a su clímax cuando ingresa una mayor cantidad de aire caliente y húmedo que le da energía. Puede durar pocos minutos o más de una hora. Durante este tiempo el tornado causa daños, dependiendo de la intensidad.

3.3 Tipos de Tornados

Todos los tornados comparten ciertas características esenciales, desde el aspecto general hasta su naturaleza destructiva. Aún así, pueden diferenciarse distintos tipos según su estructura y características de formación.

3.3.1 Tornado de vórtice múltiple: Es un tipo de tornado muy intenso que presenta dos o más columnas de aire rotantes, que giran alrededor de un centro común o vórtice principal. Pueden estar asociados a cualquier tipo de tormenta.

3.3.2 Tornado satélite: Suele confundirse con el tipo anterior, pero en este caso se trata de un tornado que “orbita” alrededor de otro (de mayor tamaño) como si fuera un satélite. Puede ocurrir cuando dos tornados se forman lo suficientemente cerca, y el más intenso induce un movimiento giratorio en el más débil.

3.3.3 Tromba marina: También conocida como “manga de agua”, la tromba marina es un tipo de tornado que se desarrolla entre la base de una nube cumulonimbus y una superficie de agua. Se diferencian dos clases:

Tromba marina tornádica: Son tornados que se forman sobre el agua, o bien son tornados terrestres que llegan al agua. Son las más intensas y duraderas.
Tromba marina no tornádica: Las trombas marinas no tornádicas son menos fuertes pero mucho más comunes, y tienen una naturaleza similar a los remolinos de polvo y trombas terrestres. Los vientos que provoca son relativamente débiles.

Tromba terrestre: Es el fenómeno equivalente a una tromba marina no tornádica pero sobre tierra, ya que comparten la mayoría de las características (más comunes, más débiles y de menor duración).

También existen algunos fenómenos que son bastante similares a los tornados, sin llegar a serlo. Comúnmente suelen confundirse, pero su potencial destructivo no es comparable. Entre ellos encontramos:

Gustado: Es un pequeño remolino vertical que se forma sobre un frente de ráfagas, con una duración que puede ir de varios segundos a minutos. No están conectados con la base de una nube, por lo que no se consideran tornados. Se forman cuando el flujo de aire frío que desciende de una tormenta se encuentra con una masa de aire más cálido y fuerza su ascenso, en un entorno con fuerte cortante vertical (o «cizalladura») del viento, que induce la rotación.

Remolino de polvo o de arena: Es una columna de aire rotante que se desplaza sobre la superficie. A diferencia de los tornados, este fenómeno se genera con cielos descubiertos, es decir, no está asociado a ningún tipo de tormenta. Más precisamente, se origina con el descenso de masas de aire en condiciones anticiclónicas, y por lo general no alcanzan la fuerza de los tornados más débiles.

Remolino de fuego: Es una circulación similar a un tornado, que se desarrolla cerca de incendios forestales, sin estar asociada a una nube cumuliforme. Por lo general, no son tan fuertes como los tornados, pero pueden causar daños considerables.
Remolino de vapor: Es una corriente de aire ascendente en rotación que incorpora vapor de agua o humo. Es muy poco común, y se forma principalmente a partir de humo emitido por grandes chimeneas. También puede ocurrir en aguas termales, cuando el aire frío se encuentra con el agua cálida.

3.4 ¿Cómo se miden los tornados?

Existen varias escalas para medir un tornado, pero la más aceptada universalmente es la Escala de Fujita, elaborada en 1957 por T. Theodore Fujita de la Universidad de Chicago. Esta escala se basa en la destrucción ocasionada a las estructuras construidas por el hombre y no al tamaño, diámetro o velocidad del tornado.

No se puede, entonces, mirar un tornado y calcular su intensidad. Se debe evaluar los daños causados. Hay 6 grados (del 0 al 5) y se antepone una “F” en honor a su autor:

INTENSIDAD VELOCIDAD DEL VIENTO DAÑOS

-F0 60-100 km/h (45- 72 mph) Leves

-F1 100-180 km/h (73-112 mph) Moderados

-F2 180-250 km/h (113-157 mph) Considerables

-F3 250-320 km/h (158-206 mph) Severos

-F4 320-420 km/h (207-260 mph) Devastadores

-F5 420-550 km/h (261-318 mph) Increíble

Teóricamente podría existir un tornado F6 con vientos a velocidad Mach 1, pero no se ha probado su existencia.

3.5 Consecuencias de los Tornados

En promedio, un tornado avanza a una velocidad de 48.2 km/h. La velocidad y fuerza convierte a este fenómeno en una potencial amenaza cuando en su camino se interpone una población humana. Si esto es así, es capaz de destruir las construcciones en cuestión de segundos, convertir artefactos en proyectiles y ocasionar muertes de animales y personas.

El efecto más doloroso que deja el paso de un tornado es la muerte que provoca. En promedio, mueren de 60-80 personas al año a consecuencia de tornados, y hay sobre 1,500 heridos.

Muerte y lesiones

Las muertes son ocasionadas en su mayoría por escombros que vuelan y/o caen con los destructivos vientos. Las tareas más duras para el manejo de emergencias después de un tornado es el rescate de personas que puedan estar vivas, encontrarse con la muerte de personas o niños, y el largo proceso de remoción de escombros. Los tornados más violentos (EF4 y EF5) son solo un 2% de todos los tornados que se forman, pero son los que ocasionan el 70% de las muertes en los tornados.

Pérdidas económicas

Los tornados pueden causar graves daños a la economía de un país. En 2011, los mortales tornados en Estados Unidos le costaron a la economía unos 23.000 millones de dólares en daños. Un tornado es tan fuerte que puede destruir toda la casa en segundos, dejando a la familia sin hogar y en un limbo financiero. Otros impactos económicos de los tornados incluyen el aumento vertiginoso de las primas de seguros después de los pagos, lo que puede llevar a la familia ya devastada a un colapso económico.

Contaminación ambiental

Un fuerte tornado puede destruir las tuberías; romper los contenedores de productos químicos, lo que puede conducir a la contaminación de las aguas subterráneas con petróleo, aguas residuales sin tratar, dioxidos, asbesto y otros contaminantes tóxicos. Otros desechos como los desechos médicos, los desechos industriales y los productos químicos domésticos pueden ser distribuidos ampliamente, lo que conduce a la contaminación del medio ambiente. Las fuertes tormentas eléctricas en numerosas ocasiones generan lluvias inundables y cuando se añaden a los tornados, pueden conducir a peligros a largo plazo para la madre naturaleza, por ejemplo, a un mayor riesgo de transmisión de enfermedades a través de aguas y suelos contaminados.

Destrucción de la vegetación

Los tornados son lo suficientemente fuertes como para arrancar árboles y otra vegetación en su camino. De hecho, un fuerte tornado que ocurrió el 25 de mayo de 2011, en CBS Sacramento, arrancó unos 25.000 almendros. Los agricultores de la zona informaron que se necesitarán más de 5 años para volver a cultivar los árboles y volver a ser rentables. En 1953, un fuerte tornado causó daños a los cultivos por valor de unos 4.300 millones de dólares.

Impactos en el ecosistema

Cuando un tornado arranca de raíz los árboles, la luz del sol penetra en las secciones de bosque que antes estaban cubiertas, afectando así a los hábitats de los animales. Los tornados también pueden destruir todo el hábitat, matando y desplazando a un gran número de animales. Un tornado poderoso también es capaz de dañar el suelo sano arrastrando el suelo superior, que es esencial para nutrir los cultivos y otras plantas.

Impactos psicológicos

De acuerdo con los hallazgos de la investigación de la Asociación Americana de Psicología, los tornados pueden conducir a problemas mentales a largo plazo. Algunas personas que han experimentado tornados de primera mano, exhiben fuertes respuestas emocionales, que pueden ser anormales o normales. Los desastres naturales son capaces de desencadenar recuerdos traumáticos en los que la víctima revive el fenómeno, experimenta ansiedad grave, depresión, retraimiento y un mayor temor a la pérdida y la muerte.

3.6 Tornados a nivel mundial

Los tornados se han observado en todos los continentes, excluyendo la Antártida, debido a que las condiciones de inestabilidad son más difíciles de encontrar en este continente. Los Estados Unidos tiene el mayor número de formación de tornados anualmente, con un promedio de más de 1,000 tornados registrados. Le sigue Canadá, con la formación de unos 100 tornados por año. Otros lugares que experimentan tornados incluyen el norte de Europa, Asia, Bangladesh, Japón, Australia, Nueva Zelanda, China, Sudáfrica y Argentina. De hecho, el Reino Unido tiene más tornados, en relación con su territorio, que cualquier otro país. Afortunadamente, la mayoría de los tornados del Reino Unido son relativamente débiles.

Los tornados se producen generalmente en la zona de transición entre las masas de aire polar y tropical, entre los 20º y 50º de latitud, a ambos lados del ecuador, siendo poco frecuentes en latitudes mayores de 60º, donde el aire no contiene la humedad y la temperatura necesaria para la formación de este fenómeno y en la región ecuatorial, donde la atmósfera no tiene la inestabilidad necesaria para desarrollar una tormenta severa de tal magnitud.

Los tornados pueden originarse a cualquier hora del día, con mayor frecuencia durante la tarde entre las 2:00 p. m. y 8:00 p. m., esta situación se relaciona con el máximo calentamiento diurno de la superficie terrestre, ya que las altas temperaturas contribuyen a la inestabilidad atmosférica y a la formación de tormentas, que generalmente conducen a la generación de tornados.

3.7 Los tornados en México

En 1998, la revista National Geographic representaba la condición de los tornados para Norteamérica y de manera específica para México. Como se puede apreciar en el mapa 1, casi toda la extensión del territorio nacional, estaba definida como de “riesgo bajo”, y solo porciones estrechas de las costas de Tamaulipas, Veracruz, Campeche, Yucatán y Quintana Roo, se consideraban de “riesgo mediano”.

En el período de 2000 a 2012, el total de tornados registrados para este periodo es de 126 (N = 126), lo que nos arroja un promedio anual de casi 10 tornados por año (9.7). La base de 23 datos registra ocurrencias de tornados en 29 de los 32 estados, sólo se exceptúan San Luis Potosí, Querétaro y Morelos

La mayor ocurrencia de tornados, el 81%, sucede desde la transición del invierno a la primavera. La menor ocurrencia, el 19%, sucede en la época de invierno, Mayo es el mes con más registros de tornados, 26 (21%). Noviembre y diciembre son los meses con menor registro de tornados, 1 respectivamente.

Los Estados que presentan más tornados son el Estado de México, Veracruz y Tlaxcala y los que menos representan riesgo son: Guanajuato, Zacatecas, Nayarit, Guerrero, Baja California, Sinaloa, Campeche y Colima.

3.8 Tornados más devastadores

En Estados Unidos y Bangladesh son los escenarios de los tornados más devastadores.

Bangladesh, 1989

Es considerado el más devastador de la historia alrededor del mundo, ocurrió el 26 de abril de 1989. Un tornado de 1,6 kilómetros de diámetro barrió el distrito de Manikganj, en Bangladesh. La tormenta arrasó dos ciudades, acabó con la vida de 1300 personas y dejó a 80.000 personas sin hogar, escuelas y granjas quedaron totalmente destruidos.

Estados Unidos, 1952

Uno de los peores tornados registrados en el mundo arrasó con tres estados de Estados Unidos: Missouri, Illinois e India, por lo que fue conocido como “Tri-State”.

Ocurrió el 18 de marzo de 1925, recorrió 352 kilómetros, el más extenso que se ha registrado. Dejó un severo camino de destrucción y 695 muertos, siendo el más mortífero de Estados Unidos.

Bangladesh, 1969

El 14 de abril de 1969, Bangladesh volvió a sufrir los estragos de un tornado, el segundo más mortífero en el mundo. Abarcó dos regiones, primero Daca, donde se reportaron 660 muertos; después en Comilla, donde dejó 260 víctimas, en total se contabilizaron 923 decesos.

Estados Unidos, 1936

Georgia fue el escenario de uno de los fenómenos más devastadores en la historia moderna del país. El 6 de abril de 1936 murieron 203 personas, mil 600 resultaron heridas y 750 casas fueron destruidas.

Estados Unidos, 1947

En Texas, Oklahoma y Kansas murieron 181 personas y 970 resultaron heridas por el paso de un tornado que midió más de kilómetro y medio de ancho. Fue conocido como Woodward.

3.8 Qué debemos hacer frente a la presencia de un Tornado.

Ante la ocurrencia de un tornado se sugiere seguir las siguientes recomendaciones:

Informarse en la Unidad de Protección Civil si la zona donde habita es susceptible a la ocurrencia de tornados.
Identificar el lugar más seguro de la casa con la asesoría de un especialista.
Si logra observar el evento, informar a las autoridades de Protección Civil de su localidad para que dé aviso a la población y se pueda realizar su seguimiento con las autoridades e instituciones competentes.
No salir de casa.
Alejarse de las ventanas. Si la vivienda es de mampostería con losa de concreto, buscar un lugar seguro como el baño, ya que por sus características ofrece mayor resistencia a las fuerzas del viento.
Es conveniente permanecer en el piso (adoptar una posición de cuclillas), buscar protección bajo muebles sólidos, podría ser debajo de una mesa resistente o colocarse bajo el marco de alguna puerta que pueda brindar seguridad o abajo de las escaleras (de concreto).
Cubrirse con una toalla, almohada, cobija o colocarse los brazos en la cabeza.
Si está en la recámara, cubrirse con un colchón.
Colocarse en las esquinas de las casas, permaneciendo siempre alejado de las ventanas.
Proteger a la familia abrazándose entre todos y no soltar a los niños, ya que al volarse los techos pueden ser succionados por el tornado.. Tenga a la mano un botiquín para primeros auxilios, un radio portátil con pilas y documentos importantes debidamente protegidos
En caso de tener niños o familiares enfermos, de edad avanzada o con capacidades diferentes, planea cómo habrá de transportarlos ya que podrán requerir atención especial
Memoriza las diferentes rutas de evacuación hacia lugares altos e identifica los lugares que funcionarán como refugios temporales
Infórmate a través de los medios de comunicación que recibirán los mensajes de emergencia.

Objetivo

Conocer cómo se forma un Tornado

Justificación

Se eligió este tema ya que quiero saber más de cómo se forman los Tornados y cómo podemos cuidarnos ante estos fenómenos.

Hipótesis

Si se investiga y se realiza un experimento de un tornado lograré comprender cómo se forma.

Método (materiales y procedimiento)

a) Materiales:
2 botellas de plástico de 600 ml cada una.
Brillantina de dos colores
2 tapones perforados
Agua
Silicón

b) Procedimiento:

Unir los tapones perforados con silicón
Poner suficiente brillantina en una de las botellas
Llenar la botella que tiene brillantina con agua.

Galería Método

Resultados

A través de este experimento podemos observar cómo se mezclan dos tipos de viento y como es el embudo que se forma en medio de un tornado.

También pude conocer a través de la investigación que realicé los tipos de tornados que existen y los destructivos que pueden llegar a ser.

Los tornados son impredecibles y son tan devastadores que pueden acabar con poblaciones enteras.

Galería Resultados

Discusión

Los tornados son uno de los fenómenos naturales más violentos y devastadores además de impredecibles.

Se han estudiado desde hace varios años y se han logrado obtener recomendaciones ya que aún es difícil predecir cuándo se forme alguno.

El experimento que realicé me permitió entender de una manera más didáctica cómo se van mezclando las masas de aire frío y caliente que terminan formando un tornado.

Conclusiones

Con este trabajo de investigación se concluye que los Tornados son fenómenos climáticos tan violentos que generan destrucción de pueblos enteros. Los fuertes vientos destruyen casas, vegetación y vehículos que llevan a cuantiosos daños materiales e incluso pérdidas humanas. Es difícil predecir cuándo ocurrirá alguno sin embargo en los lugares de mayor presencia se toman medidas de precaución que ayuda a evitar que haya pérdidas humanas.