Uma rotação de assinatura de tornado (em inglês tornado vortex signatures (TVS)) é um mesociclone intenso detectado por um algoritmo que analisa os dados Doppler de um radar meteorológico . Esta assinatura indica a possibilidade da presença de um tornado sob a tempestade associada. O TVS não é a detecção do tornado em si porque este é geralmente muito pequeno (de 1 a 100 metros ) em comparação com o feixe do radar (1 quilômetro) para ser visível nesses dados.
Vários grupos de pesquisa trabalharam desde o início dos anos 1950 na detecção das características de radar de tempestades severas. O National Severe Storms Laboratory (NSSL) dos Estados Unidos, fundado em 1964, foi um dos primeiros a experimentar o uso do efeito Doppler-Fizeau para visualizar o movimento das gotas em uma nuvem. Em 1973, o NSSL registrou pela primeira vez a presença de um mesociclone intenso em uma tempestade tornada perto de Oklahoma City , o que revolucionaria a análise de fortes tempestades. A análise desse evento, e de outros posteriores, mostra que a intensidade da rotação na nuvem está relacionada à formação de tornados e leva ao conceito de TVS.
No final da década de 1980 , o US National Weather Service modernizou sua rede de radar meteorológico com um novo modelo de radar, denominado NEXRAD , usando a função Doppler e algoritmos desenvolvidos pelo NSSL. Um desses algoritmos é o algoritmo Rotation Tornadic Signature (TVS). No início da década de 1990, um programa de processamento de dados de radar chamado WDSS integrou o TVS a outros algoritmos para ajudar o meteorologista a decidir se deveria enviar um alerta meteorológico . Outros países agora estão usando algoritmos semelhantes ao TVS.
A chuva em uma nuvem pode ser acompanhada por um radar meteorológico. A velocidade e direção de seu deslocamento podem ser analisadas pelo efeito Doppler-Fizeau . Durante a rotação pura na nuvem, a precipitação gira em torno de um centro e o componente radial do radar, visto apenas pelo radar, varia de acordo com a parte da rotação que estamos olhando. Vai de um máximo positivo (verde) para quedas que se aproximam do radar a outro negativo (vermelho) para quem se afasta dele. Onde o movimento rotacional é perpendicular ao feixe do radar, existe um valor zero que se encontra ao longo de uma linha que separa os dois máximos, paralela ao feixe.
No entanto, geralmente há uma convergência de ventos em direção a essa rotação. Nesse caso, temos vetores de vento de diferentes direções juntando-se ao longo de uma linha ou um ponto de encontro onde a velocidade se torna zero. O radar veria isso como um dupleto verde-vermelho com uma linha zero perpendicular ao feixe.
Um mesociclone é, portanto, uma combinação de rotação e convergência. O eixo zero da velocidade radial ficará então entre paralelo e perpendicular ao radar. Isso fornece uma assinatura das velocidades Doppler, na imagem à direita, com um dupleto de cores verdes (positivas) -red (negativas) separadas por uma área cinza de velocidades radiais zero. O mesociclone é indicado pelo círculo amarelo em negrito.
Nem todos os mesociclones podem ser associados a um tornado. Na verdade, uma rotação em uma tempestade indica a presença de um forte cisalhamento do vento horizontal e vertical que pode gerar tantos tornados quanto rajadas descendentes ou, às vezes, nada. É por isso que o algoritmo de assinatura de rotação tornádica corresponde à detecção de um mesociclone com características muito específicas. Existem variações de codificação, mas em geral o algoritmo pergunta:
Quando tal mesociclone é detectado, o programa adiciona um ícone à imagem do radar para atrair a atenção do meteorologista. Na imagem à direita, é o triângulo vermelho. Ao clicar nele, podemos obter as características desta detecção.
Apesar dessas condições muito estritas, a taxa de sucesso do algoritmo é estimada em apenas 30%. Isso ocorre porque, a menos que o tornado passe muito perto do radar, a resolução dos dados não pode mostrar o tornado em si. Além disso, as sondas de radar em ângulos de elevação específicos, normalmente entre 0,5 e 30 graus, o que deixa uma área incólume perto do solo e logo acima do radar. No entanto, o tornado ocorre sob a nuvem, geralmente no primeiro quilômetro acima do solo. A rotação observada pelo radar acima de 1 km na nuvem pode muito bem não se materializar em um tornado por todos os tipos de razões.