В США самые разрушительные торнадо происходят на Аллее Торнадо, которая представляет собой полосу земли между Аппалачскими горами и Скалистыми горами, включая большинство американских штатов Среднего Запада. В 2013 году было зарегистрировано 811 подтвержденных торнадо в США, 57 в Европе и 3 в Китае. Среди 811 торнадо в США большинство из них, особенно самые разрушительные, произошли на Аллее Торнадо.
Что вызывает такие огромные различия?С точки зрения атмосферной циркуляции Аллея Торнадо находится внутри «зоны смешения», где теплый и влажный воздух течет в северном направлении, а холодный — в южном. В определенное время года фронт потока теплого воздуха сталкивается с фронтом потока холодного воздуха в каком-то месте Аллеи смерчей.
Все крупные торнадо на Аллее Торнадо начинаются с таких столкновений. Тем более, что на Аллее Торнадо нет гор с востока на запад, чтобы ослабить или заблокировать воздушные потоки, некоторые столкновения бывают жестокими, создавая вихревую турбулентность. Такие сильные вихри, суперячейки, сначала находятся в горизонтальном вращающемся движении в нижних слоях атмосферы, а затем наклоняются, когда воздух поворачивается вверх в восходящем потоке шторма, создавая компонент вращения вокруг вертикальной оси.
Если растяжение вихря во время наклона вихря усиливает вертикальную завихренность, достаточную для создания торнадо, размер вихря становится намного меньше, поскольку скорость вращения становится намного выше. Около 30% суперячейек приводят к смерчам.
Расчеты показывают, что вероятность возникновения торнадо зависит от скорости ветра во время столкновений. Например, если и холодный, и теплый ветер имеют скорость 30 миль / ч (13,3 м / с), вероятность возникновения торнадо в результате столкновения очень высока. С другой стороны, если скорость обоих ветров ниже 15 миль / ч, у столкновения почти нет шансов перерасти в торнадо.
Следовательно, уменьшение скорости ветра и устранение сильных столкновений воздушных масс являются ключом к предотвращению образования торнадо на Аллее торнадо. Мы можем научиться этому у Природы.Соединенные Штаты и Китай имеют схожее географическое положение. В частности, Северо-Китайская равнина и Восточно-Китайская равнина также находятся в зоне смешения, как и Аллея Торнадо.
Однако в этом регионе Китая случается очень мало сильных торнадо, потому что есть три горных хребта с востока на запад, которые защищают эти равнины от угрозы торнадо. Первая — гора Ян протяженностью 300 км, которая находится на северной границе этих равнин. Второй — Нанлин (Наньские горы) протяженностью 600 км на южной границе этих равнин.
Третий — холмы Цзян-Хуай длиной 800 км, проходящие посреди равнин. В частности, холмы Цзян-Хуай находятся всего на высоте 300 метров над уровнем моря, но эффективно устраняют основную угрозу торнадо для этих районов. Об этом свидетельствует следующий факт.
Холмы Цзян-Хуай не простираются до Тихого океана, оставляя без защиты небольшую равнину в северной части провинции Цзянсу. На этой небольшой территории, похожей на Аллею торнадо в США, ежегодно возникают повторяющиеся вспышки торнадо. Например, город Гаою в этом районе носит прозвище «родной город торнадо», в котором в среднем случаются вспышки торнадо раз в два года. Таким образом, очевидно, что холмы Цзян-Хуай чрезвычайно эффективны в предотвращении образования торнадо.
Без холмов Цзян-Хуай довольно большая территория в Китае стала бы «родным городом Торнадо».Хотя на Аллее торнадо нет гор, которые играли бы ту же роль, что и холмы Цзян-Хуай и т. Д. В Китае, есть две небольшие горы, горы Озарк и холмы Шауни, которые значительно снижают риск торнадо для некоторых местных районов.
Гора Озарк состоит из высоких и глубоко расчлененных плато; горные холмы расположены с юга на север.
Большинство частей этих холмов с севера на юг не могут блокировать или ослаблять поток воздушных масс между севером и югом. Поэтому, например, Джоплин имеет очень высокий риск торнадо, поскольку он сталкивается с глубинами с севера на юг и долинами, образованными этими холмами, ветры становятся более сильными, когда они проходят через эти долины и глубины. С другой стороны, на некоторых небольших участках гор Св.
Франсуа и Бостона холмы соединены между собой с востока на запад. Поэтому, например, в Ролле, штат Миссури, риск торнадо очень низок, по данным www.homefact.com/tornadoes.
Разрушительная вспышка торнадо 17 ноября 2013 года в округе Вашингтон, штат Иллинойс, также напоминает нам о холмах Шони, небольшой горе, в 60 милях к востоку от округа Вашингтон. Большинство холмов Шауни расположены с юга на север, но некоторые участки соединены между собой с востока на запад, они расположены на южной границе округа Галлатин. Следовательно, в округе Галлатин очень низкий риск торнадо, хотя большая часть земель в округе Галлатин — это плоские сельскохозяйственные угодья, как и в округе Вашингтон.По словам доктора Тао, вышеупомянутая информация, полученная от Природы, очень обнадеживает.
Хотя на Аллее Торнадо нет гор с востока на запад, мы можем построить несколько великих стен с востока на запад, чтобы сыграть ту же роль. Также, как известно из холмов Цзян-Хуай и Шауни, стена должна иметь высоту около 300 метров и ширину 50 метров.Чтобы устранить угрозу торнадо для всей Аллеи торнадо, нам может потребоваться построить три большие стены. Первый должен быть недалеко от северной границы Аллеи Торнадо, может быть, в Северной Дакоте.
Второй должен быть посередине, может быть, в центре Оклахомы и идёт на восток. Третий может быть на юге Техаса и Луизианы.
Такие большие стены могут повлиять на погоду, но их влияние на погоду будет незначительным, о чем свидетельствуют холмы Шауни в Иллинойсе. Фактически, благодаря научному дизайну, мы можем также использовать эти стены для улучшения местного климата.
В Филадельфии есть одно здание небоскреба, Comcast Center, высотой около 300 метров. Исходя из стоимости Comcast Center, мы оцениваем, что для строительства одной мили такой стены нам потребуется около 160 миллионов долларов. С другой стороны, ущерб, нанесенный одной только атакой торнадо в Мур, штат Оклахома, 20 мая 2013 года, составил несколько миллиардов долларов. Поэтому кажется, что стоимость возведения такой стены доступная.
Хотя строительство трех великих стен в конечном итоге устранит основные торнадо на всей Аллее Торнадо, мы не ожидаем, что в ближайшем будущем начнем такой масштабный проект. С другой стороны, более реалистично сначала построить такие большие стены локально в зонах высокого риска торнадо, а затем соединить их по частям. Чтобы сделать это локально, мы должны помнить, что с точки зрения динамики жидкости и воздуха область, защищенная стеной, представляет собой примерно круг со стеной в качестве ее диаметра.Также при развитии любого нового города на Аллее Торнадо в будущем мы можем рассмотреть возможность сначала построить небоскребы с востока на запад, а затем выделить другие части города, окружающие здания небоскребов.
Таким образом, здания небоскребов будут служить стеной, предотвращая образование крупных торнадо в их окрестностях и защищая весь город.