Med vintern över oss i full kraft, utomhustemperaturerna rasar. Men inuti en intensiv tornado, det är alltid kallt - oavsett tid på året. En ny studie från Concordia bevisar varför det är så.

I en artikel som kommer i Journal of Aircraftof the American Institute of Aeronautics and Astronautics , professor i maskinteknik Georgios Vatistas undersöker fallet med en våldsam tornado som landade 1955 i Scottsbluff, Nebraska.

Under stormen, tre sändare från en lokal radiostations mobila enhet rapporterade live på platsen och fick ta skydd i källaren i en stenbyggnad. Där, när trombens tratt passerade ovanför, de rapporterade om konstiga klimatförändringar. Temperaturen sjönk från midsommargenomsnittet, ner till kyligt, tills programföretagen faktiskt var kalla. De hade också svårt att andas.

I 61 år, orsaken till dessa fenomen förblev oförklarlig. Ange Vatistas - en ledande expert på ämnet - som kunde formulera ett analytiskt tillvägagångssätt som gjorde att han kunde konstruera en ny matematisk modell av en turbulent komprimerbar virvel.

Att göra detta, han utökade sina tidigare teoretiska utvecklingar om virvlar till att inkludera effekterna av turbulens och densitetsvariation.

"Med detta nya avancerade tillvägagångssätt, vi kunde identifiera orsaken till temperaturfallet inuti virvlar för första gången någonsin, säger Vatistas, som genomförde studien med de senaste Concordia-masterstudenterna Badwal Gurpreet Singh (MASc 14) och Rahul Rampal (MASc 14).

"När luftfickor rör sig från virvelns yttre periferi mot dess centrum, fickorna expanderar, och därmed sänka temperaturen och densiteten."

När det gäller Scottsbluff, Vatistas och hans team fann att temperaturen inuti tornadon skulle ha sjunkit från en behagligt varm bakgrundstemperatur på 27o C till kyliga 12o C. Och i trombens centrum, forskarna uppskattade att luftdensiteten skulle ha varit 20 procent lägre än vad som finns på hög höjd.

"Det är vad som är känt som "dödszonen, ' vid 8, 000 meters höjd, bortom vilken bergsklättrare inte bör klättra utan andningshjälputrustning, "Förklarar Vatistas.

Därför rapporterade reportrarna i Scottsbluff att de kände sig syreberövade. Lyckligtvis, tromben gick snabbt över, och de undvek kvävning.

"Det är min förhoppning att detta viktiga fynd hjälper forskare att bättre förstå de många mystiska manifestationerna som är förknippade med våldsamma atmosfäriska virvlar som tornados och vattendrag."

Studien kommer också att hjälpa ingenjörer att förbättra driften av kylvirvelrör, som ofta används vid kylning av skärverktyg under bearbetning, olika elektroniska komponenter, smälter, gasprover och värmeförseglingar.