竜巻の強度測定の歴史 藤田スケールとビューフォート 風力 階級およびマッハ数 スケールの関係を示す図ドップラーレーダーが登場する以前の長年にわたり、科学者たちは竜巻の風速について推測に頼っていました。竜巻の風速を示す唯一の証拠は、人口密集地を襲った竜巻が残した被害でした。風速は時速400マイル（時速640キロメートル）に達すると考える人もいれば、 時速500マイル（ 時速800キロメートル） を超え、場合によっては超音速に達すると考える人もいました。1970年代初頭に 藤田哲也博士 が開発した藤田強度スケールなど、1960年代までの古い文献には、こうした誤った推測が今でも見られます。しかし、（例えば） ジョン・パーク・フィンリー 軍曹がこの分野で成し遂げた注目すべき業績のいくつかをご紹介します。
1971年、藤田博士は竜巻の風速を測定するための尺度の概念を提唱しました。同僚のアレン・ピアソン の協力を得て、1973年に藤田スケールと呼ばれるものを作成し、発表しました。F1、F2などのFは藤田の頭文字です。このスケールはビューフォート風力階級 とマッハ数 スケールの関係に基づいています。藤田スケールのF1の下限はビューフォート風力階級のB12の下限に相当し、F12の下限は海面における音速、つまりマッハ1に相当します。実際には、竜巻はF0からF5までのカテゴリーに分類されます。
TORROスケールは、竜巻と暴風雨研究機構（TORRO） によって作成され、1974年に開発され、翌年に発表されました。TORROスケールは12レベルで、より広い範囲をより細かい目盛りでカバーしています。非常に弱い竜巻を表すT0から、既知の最も強力な竜巻を表すT11まであります。T0～T1はおおよそF0に、T2～T3はF1に、といった具合です。T10～T11はおおよそF5に相当しますが、TORROスケールでこれまでに評価された竜巻の最高ランクはT8です。[ 7 ] [ 8 ] 。 統計的な目的では竜巻の強さのレベルが多い方が役立つかもしれませんが、被害は広範囲の風によって引き起こされることが多く、竜巻を単一のTORROスケールカテゴリに絞り込むことが困難になる場合があります。
米国国立気象局 が示す、改良藤田スケールの矢印。このスケールの各レベルには、説明語と風速範囲が記載されています。 1980年代後半から1990年代にかけて行われた研究では、藤田スケールの示唆があっても、竜巻の風速は特に大規模で激しい竜巻では著しく過大評価されていることが示唆されました。このため、2006年に米国気象学会は、竜巻の被害に現実的な風速を割り当てるのに役立つように、 強化藤田スケール を導入しました。科学者たちは、藤田スケールと強化藤田スケールで評価された竜巻が同じランクになるように、このスケールを特別に設計しました。EFスケールは、特定の風速に対するさまざまな種類の構造物への被害の程度をより詳細に示します。Fスケールは理論上F0からF12までですが、EFスケールはEF5で上限が設定されており、EF5は「風速200マイル/時（320 km/h） 以上」と定義されています。[ 9 ]
F5クラスの強風が発生する可能性があることを初めて確認した観測は、1991年4月26日に行われた。オクラホマ州レッドロック付近で発生した竜巻を、風速を測定する実験的な レーダー装置である携帯型ドップラー気象レーダー を用いて科学者たちが監視した。竜巻のピーク付近で、彼らは毎秒115～120メートル（時速260～270マイル、時速410～430キロメートル） の風速を記録した。携帯型レーダーの測定誤差は毎秒±5～10メートル（時速11～22 マイル、 時速18～36キロメートル） であったが、この数値はおそらくF5クラスの範囲内であり、竜巻が地球上の他の場所では見られないほどの猛烈な風を発生させる可能性があることを裏付けた。
8年後の1999年5月3日のオクラホマ竜巻発生 時、別の科学チームが非常に激しい竜巻 （最終的にオクラホマシティ都市圏 で36人が死亡）を監視していた。午後7時頃、彼らは時速 301 ± 20マイル（484 ± 32km /h） の測定値を記録した[ 10 ] 。これは以前の記録より時速50マイル（80km /h） 速い。この測定値は理論上のF6等級にわずかに及ばないものの、測定は地上より風が強い100フィート（30メートル） 以上の高さで行われた。竜巻の等級付けでは、地上の風速または竜巻による被害によって示される風速のみが考慮されます。また、実際にはF6等級は使用されません。
科学者たちは竜巻の中心部で極端に低い気圧が発生する可能性があると長年理論づけてきたが、それを裏付ける測定結果はなかった。家庭用気圧計の 中には竜巻の接近に耐え、24インチ水銀柱（810ヘクトパスカル） という低い値を記録したものもあったが、これらの測定値は非常に不確実であった。[ 11 ] 100ヘクトパスカル（3.0 inHg）を超える気圧低下を測定した。 [ 12 ]
2018年に、欧州激しい嵐研究所 と他のさまざまな欧州気象機関によって国際藤田スケール が作成されました。他の3つのスケール（藤田スケール、拡張藤田スケール、TORRO）とは異なり、国際藤田スケールでは、評価内で風速が重複しています。IFスケールで最も高い評価を受けた竜巻は、 2021年の南モラビア竜巻 で、IF4と評価されました。[ 13 ]
2019年5月28日、ストームチェイサーで気象学者のリード・ティマーは 、チーム・ドミネーターと共に、ロケットに取り付けられた特製の気象観測プローブをカンザス州 東部の激しいリンウッドEF4竜巻 に打ち上げた。この研究プローブは、ローレンスの南にある ドミネーター3 ストームリサーチビークルから、竜巻の親スーパーセルの メソサイクロン に打ち上げられ、対流圏 で海抜11,914 メートル（39,088 フィート）の最高高度に達した後、 リーベンワース 市内に落下した。竜巻の循環内での30分間の擬似ラグランジュ 飛行中、ロケットプローブは瞬間風速85.1 メートル/秒（306 キロメートル/時、190 マイル） と最大気圧 低下 -113.5 hPa を記録した。国立気象局は最終的に竜巻をEF4の下限と評価し、風速は170 mph (270 km/h) と推定したが、これはチーム・ドミネーターの85.1 m/sの風速という調査結果と矛盾する。リード・ティマーとそのクルーは、ロケットプローブ法を用いて竜巻の強度を測定した史上初のストームチェイシング研究チームだった。[ 14 ] [ 15 ]
典型的な損傷 典型的な竜巻は、風速が時速110マイル（ 時速180キロ） 以下で、直径は約250フィート（76 メートル） 、移動距離は約1マイル（1.6キロメートル）で消滅します。ただし、竜巻の挙動は様々であり、これらの数値は統計的な確率を示すものです。
見た目がほとんど同じ2つの竜巻でも、劇的に異なる影響が生じる可能性があります。また、見た目が大きく異なる2つの竜巻でも、似たような被害をもたらす可能性があります。これは、竜巻がさまざまなメカニズムで形成され、また、同じ竜巻でも時間の経過とともに外観が変化するライフサイクル に従うためです。竜巻の進路にいる人は、接近する竜巻の強さを判断しようとしてはいけません。1950年から2014年の間に、米国では (E)F1竜巻で222人が死亡し、(E)F0竜巻で21人が死亡しました。[ 23 ] [ 24 ]
弱い竜巻 竜巻の約60 ～ 70パーセント[ 25 ] 1マイル（1.6km ） 以下しか留まりませんでした[ 19 ]
EF0 (T0–T1) の被害は、構造物や植生の表面的な損傷が特徴です。頑丈な構造物は通常無傷ですが、窓が割れたり、屋根や煙突 に軽微な損傷が生じたりすることがあります。看板や大きな標識は倒れることがあります。木は大きな枝が折れたり、根が浅い場合は根こそぎ倒れたりすることがあります。確認された竜巻でも、被害がなかった（つまり、開けた野原にとどまった）場合は、たとえ竜巻の風速がEF0よりも高かったとしても、通常はEF0と評価されます。ただし、 NWS の 一部の事務所では、被害がなかったため、これらの竜巻を EFU (EF-不明) と評価しています。[ 26 ]
EF1（T2～T3）の竜巻による被害は、EF0の竜巻による被害よりもはるかに多くの死者を出しています。このレベルでは、トレーラーハウスなどの仮設建築物への被害が深刻化し、乗用車などの車両が道路から押し出されたり、横転したりする可能性があります。恒久的な建築物も屋根に大きな被害を受けることがあります。
大規模な竜巻 EF2（T4～T5）竜巻は「重大な」竜巻の下限にあたりますが、ほとんどの熱帯低気圧 よりも強力です（ただし、熱帯低気圧ははるかに広い範囲に影響を与え、風の持続時間もはるかに長いです）。頑丈に建てられた建物でも屋根が吹き飛ばされるなど深刻な被害を受ける可能性があり、構造が劣る建物では外壁が崩壊することもあります。しかし、トレーラーハウスは完全に破壊されます。車両は地面から持ち上げられ、軽い物体は小さなミサイル となって竜巻の主進路外にも被害をもたらします。森林地帯では、多くの木が折れたり根こそぎ倒れたりします。
EF3（T6～T7）の被害は生命と身体に深刻な危険をもたらし、竜巻が統計的に著しく破壊的で致命的になるレベルです。被害を受けた建物のほとんどが残らず、しっかりとした構造の建物でも外壁はすべて失われ、内壁の一部も失われます。固定されていない家屋は吹き飛ばされ、固定が不十分な家屋は完全に倒壊する可能性があります。小型車両や同程度の大きさの物体は地面から持ち上げられ、飛翔体として投げ飛ばされます。森林地帯では植生がほぼ完全に失われ、樹木の樹皮が剥がれることもあります。統計的に言えば、EF3は、家の中心に最も近い1階の内部の部屋で、比較的効果的な居住避難が可能な最大レベルです（地下室や地下シェルターがない人にとって、アメリカで最も一般的な竜巻避難手順です）。
猛烈な竜巻 EF4 (T8〜T9) の被害は、通常、影響を受けた構造物の全損につながります。頑丈に建てられた家屋は、基礎の上に中型の瓦礫の短い山になります。固定が不十分またはまったくない家屋は、完全に吹き飛ばされます。飛行機 、列車、大型トラックなどの大型で重い車両は、押し倒されたり、何度もひっくり返されたり、持ち上げられて投げ飛ばされたりすることがあります。大きくて健康な木は、完全に樹皮が剥がれて地面近くで折れたり、根こそぎ引き抜かれて飛翔体になったりします。乗用車や同程度の大きさの物体は、持ち上げられてかなりの距離まで投げ飛ばされることがあります。EF4 の被害は、最も頑丈に建てられた家屋でさえも倒壊させる可能性があるため、住居の 1 階の内部の部屋に避難するという一般的な方法は、生存を確保するには不十分です。暴風雨シェルター、防空壕、強化された地下室、またはその他の地下シェルターは、EF4 竜巻に対してかなりの安全性を確保できます。[ 27 ]
EF5 (T10–T11) の被害は竜巻の威力の限界を表し、破壊はほぼ常に完全です。EF5 の竜巻は、しっかりと建てられ、しっかりと固定された家屋を基礎から引き剥がして空中に持ち上げ、破壊し、残骸を何マイルも飛ばし、基礎をきれいに掃き清めます。学校などの大型の鉄筋構造物は完全に倒壊します。この強度の竜巻は、地面の低い草や植生を引き裂き、削り取る傾向があります。EF5 の被害によって認識できる構造物の残骸はほとんど発生せず、ほとんどの物質は小さな粒状の粒子の粗い混合物になり、竜巻の被害経路全体に均等に分散します。大型の数トンの鉄骨フレームの車両や農機具は、しばしば原型をとどめないほどに破壊され、何マイルも飛ばされるか、完全に原型をとどめない部品になります。この被害の公式の説明では、破壊の極限性を強調し、「信じられない現象が発生する」と述べています。歴史的に、これには超高層ビルをねじ曲げたり 、地面に大きな溝を掘ったり 、竜巻シェルターの屋根を吹き飛ばしたり 、重油掘削装置を倒壊させたり 、コミュニティ全体を破壊 したり、複数の列車車両を脱線させて投げ飛ばしたり 、道路の路盤からアスファルトを剥ぎ取ったり といった力の誇示が含まれていました。比較的まれであるにもかかわらず、EF5竜巻による被害は生命と身体に不釣り合いな危険をもたらします。1950年以降、米国ではわずか60個の竜巻（全報告の0.1%）がF5またはEF5と指定されていますが、これらの竜巻は1,300人以上の死者と14,000人以上の負傷者（それぞれ21.5%と13.6%）を出しています。[ 19 ] [ 28 ]
アウトブレイクの深刻度スコア 2023年後半、アメリカの気象学者 で竜巻の 専門家であるトーマス・P・グラズリスは、 竜巻の発生を ランク付けする方法として、発生強度スコア （OIS）を作成しました。[ 30 ] [ 31 ] F4/EF4の竜巻 はそれぞれ10ポイント、F5/EF5の竜巻は それぞれ15ポイントを獲得します。[ 30 ] [ 30 ]
発生事例一覧
大規模な流行 OISで250ポイント以上を獲得し、「スーパーアウトブレイク」のステータスに達した竜巻の発生が3件ありました。[ 30 ]
歴史的な大流行 OISで120点以上249点未満の竜巻発生が44件あり、「歴史的な発生」のステータスに達している。[ 30 ]
壊滅的な流行 OISで80点以上120点未満の竜巻発生が複数あり、「壊滅的な発生」のステータスに達している。[ 30 ]
大規模な流行 OISで30点以上79点以下の竜巻発生が何度かあり、「大規模発生」のステータスに達している。[ 30 ]
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