มาตราฟูจิตะ เกณฑ์การวัดความรุนแรงของพายุทอร์นาโด

มาตราฟูจิตะ (Fujita scale หรือ F-Scale) หรือที่รู้จักในชื่อ มาตราฟูจิตะ-เพียร์สัน (Fujita–Pearson scale) คือเกณฑ์ที่เคยถูกนำมาใช้ในการจัดระดับความรุนแรงของพายุทอร์นาโด โดยพิจารณาจากความเสียหายที่เกิดขึ้นกับสิ่งปลูกสร้างและพืชพันธุ์เป็นหลัก การกำหนดระดับความรุนแรงจะดำเนินการโดยนักอุตุนิยมวิทยาและวิศวกรผ่านการสำรวจความเสียหายทั้งทางภาคพื้นดินและทางอากาศ รวมถึงการวิเคราะห์รูปแบบการหมุนของพื้นดิน (cycloidal marks) ข้อมูลเรดาร์ตรวจอากาศ คำให้การของพยาน รายงานจากสื่อ และการวิเคราะห์ภาพถ่ายหรือวิดีโอหากมีบันทึกไว้

มาตรานี้ตั้งชื่อตาม เท็ด ฟูจิตะ (Ted Fujita) นักอุตุนิยมวิทยาผู้คิดค้น โดยในสหรัฐอเมริกาได้มีการเปลี่ยนมาใช้ มาตราฟูจิตะแบบปรับปรุง (Enhanced Fujita scale หรือ EF-Scale) แทนที่มาตราฟูจิตะดั้งเดิมตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2007 ขณะที่ประเทศแคนาดาได้เริ่มใช้มาตรา EF ในเดือนเมษายน ค.ศ. 2013 พร้อมกับตัวบ่งชี้ความเสียหายเฉพาะ 31 รายการที่กำหนดโดย Environment Canada

ประวัติและการพัฒนา

เท็ด ฟูจิตะ จากมหาวิทยาลัยชิคาโก ได้นำเสนอมาตรานี้ในปี ค.ศ. 1971 โดยร่วมมือกับ อัลเลน เพียร์สัน (Allen Pearson) หัวหน้าศูนย์พยากรณ์พายุรุนแรงแห่งชาติ (NSSFC ซึ่งปัจจุบันคือ Storm Prediction Center หรือ SPC) ต่อมาในปี ค.ศ. 1973 ได้มีการปรับปรุงมาตรานี้โดยนำปัจจัยด้านความยาวและความกว้างของเส้นทางพายุมาพิจารณาด้วย

ในสหรัฐอเมริกา พายุทอร์นาโดจะถูกจัดระดับความรุนแรงทันทีหลังเกิดเหตุตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1970 และมีการนำมาตราฟูจิตะไปใช้ย้อนหลังกับพายุทอร์นาโดที่รายงานไว้ระหว่างปี ค.ศ. 1950 จนถึงช่วงที่เริ่มนำข้อมูลเข้าสู่ฐานข้อมูลพายุทอร์นาโดแห่งชาติของ NOAA นอกจากนี้ เท็ด ฟูจิตะ ยังได้จัดระดับพายุย้อนหลังตั้งแต่ปี ค.ศ. 1916 ถึง 1992 และ โทมัส กราซูลิส (Thomas Grazulis) จาก The Tornado Project ได้จัดระดับพายุทอร์นาโดที่มีนัยสำคัญ (ระดับ F2–F5 หรือพายุที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต) ในสหรัฐฯ ย้อนหลังไปจนถึงปี ค.ศ. 1880

การเปลี่ยนผ่านสู่มาตรา EF

แม้ว่ามาตราฟูจิตะจะมีการระบุความเร็วลมที่สัมพันธ์กับแต่ละระดับความเสียหาย แต่ในความเป็นจริงมาตรานี้คือ มาตราวัดความเสียหาย (damage scale) ซึ่งตัวเลขความเร็วลมที่ระบุไว้นั้นไม่ได้ผ่านการตรวจสอบอย่างเข้มงวดทางวิทยาศาสตร์

งานวิจัยในภายหลังชี้ให้เห็นว่า ความเร็วลมที่จำเป็นในการสร้างความเสียหายในระดับรุนแรง (F3 ถึง F5) ตามมาตราฟูจิตะดั้งเดิมนั้นถูกประเมินไว้สูงเกินความเป็นจริง ส่งผลให้มีการพัฒนามาตรา Enhanced Fujita (EF) ขึ้นเพื่อจับคู่ความเร็วลมกับระดับความเสียหายให้แม่นยำยิ่งขึ้น โดยอาศัยการระดมสมองจากผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมและอุตุนิยมวิทยา อย่างไรก็ตาม มาตรา EF ยังคงมีข้อจำกัดเนื่องจากอ้างอิงตามมาตรฐานการก่อสร้างของสหรัฐอเมริกาเป็นหลัก

ที่มาและการคำนวณทางทฤษฎี

ในตอนเริ่มต้น เท็ด ฟูจิตะ ออกแบบมาตรานี้ให้เป็นเกณฑ์ทางทฤษฎี 13 ระดับ (F0–F12) เพื่อเชื่อมต่อระหว่าง มาตราโบฟอร์ต (Beaufort scale) และ เลขมัค (Mach number) โดยที่:

• F1 เทียบเท่ากับระดับที่ 12 ของมาตราโบฟอร์ต
• F12 เทียบเท่ากับเลขมัค 1.0 (ความเร็วเสียง)
• F0 ถูกกำหนดให้เป็นระดับที่ไม่มีความเสียหาย (เทียบเท่าระดับที่ 8 ของมาตราโบฟอร์ต)

จากตัวเลขความเร็วลมทางทฤษฎีเหล่านี้ ฟูจิตะจึงสร้างคำอธิบายเชิงคุณภาพของความเสียหายในแต่ละระดับ และใช้คำอธิบายเหล่านั้นในการจำแนกพายุทอร์นาโดในทางปฏิบัติ

การจัดระดับ F6 (พายุที่ไม่อาจจินตนาการได้)

เนื่องจากข้อมูลความเสียหายจากลมในขณะนั้นมีจำกัด ฟูจิตะจึงตั้งใจให้ใช้เพียงระดับ F0–F5 ในทางปฏิบัติ เพราะครอบคลุมความเสียหายทั้งหมดที่อาจเกิดขึ้นกับบ้านโครงสร้างไม้ รวมถึงขอบเขตความเร็วลมที่คาดการณ์ไว้ อย่างไรก็ตาม เขาได้เพิ่มคำอธิบายสำหรับระดับ F6 ซึ่งเขาเรียกว่า "พายุทอร์นาโดที่ไม่อาจจินตนาการได้" (inconceivable tornado) เพื่อรองรับกรณีที่อาจมีความเร็วลมสูงกว่า F5 หรือมีการพัฒนาด้านการวิเคราะห์ความเสียหายในอนาคต

มีกรณีที่พายุถูกประเมินเบื้องต้นเป็น F6 เช่น พายุในเหตุการณ์ Super Outbreak ปี 1974 ที่เมืองเซเนีย รัฐโอไฮโอ หรือพายุที่เมืองลูบ็อกในปี 1970 ซึ่งภายหลังถูกลดระดับลงมาเป็น F5 อย่างเป็นทางการ นอกจากนี้ โทมัส กราซูลิส ผู้เชี่ยวชาญด้านพายุทอร์นาโด เคยให้ความเห็นว่าพายุที่เมืองปัมปา รัฐเท็กซัส ในปี 1995 อาจเป็นตัวอย่างของพายุระดับ F6 หากมีการบันทึกวิดีโอไว้