野火可以创造自己的天气,包括雷暴和火旋风——一位大气科学家解释了它是如何产生的

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野火 爆炸, ,火焰旋风,高耸的雷暴:当火灾变得足够大和足够热时,它们实际上可以创造自己的天气。

在这些 极端火灾情况, 消防员直接控制火势的普通方法不起作用,山火燃烧失控。

但火灾如何创造天气呢?

卫星图像显示 2024 年 7 月,加利福尼亚州奇科附近的公园火灾如何产生强烈的白色可见的火积雨云羽流。CSU/CIRA 和 NOAA

我是一个 大气科学家 谁使用卫星收集的数据 天气预报模型 更好地预测极端火灾天气现象。卫星数据显示,火灾引发的雷暴比几年前人们意识到的要普遍得多。这就是发生的事情。

野火与天气的联系

想象一下有干草、灌木丛和树木的荒地景观。火花可能来自闪电或树枝撞击电线。如果天气炎热、干燥且多风,火花可能会很快点燃野火。

当植被燃烧时,会释放出大量的热量。这会加热地面附近的空气,并且空气会像热气球一样上升,因为热空气的密度比冷空气小。然后较冷的空气涌入,填补上升空气留下的空隙。

就是这样 野火创造了自己的风型.

An illustration shows a fire, smoke and clouds rising from the smoke.
随着热量的升高,火灾会产生自己的风型和天气。该插图基于火焰-大气耦合计算机模型 WRF-SFIRE-CHEM。 Adam Kochanski/圣何塞州立大学/WIRC

接下来会发生什么取决于 大气的稳定性. 。如果温度随着离地高度的升高而迅速降低,那么上升的空气将始终比周围环境更温暖,并且将继续上升。如果上升得足够高,水分就会凝结, 形成称为火积云的云 或火发炎。

如果空气持续上升,到了某个时刻,凝结的水分就会结冰。

一旦云中同时含有液态和冷冻水粒子, 这些粒子之间的碰撞 可以导致 电荷分离. 。如果电荷积累足够大,就会发生放电(俗称闪电)来中和电荷。

火灾引起的云是否会变成雷暴取决于 三个关键成分:升力、不稳定和湿气的来源。

干闪电

野火环境的湿度通常有限。当低层大气条件干燥时,这可能会导致所谓的 干闪电.

生活在野火多发环境中的人都不想看到干燥的闪电。当雷暴产生闪电,但降水在到达地面之前就蒸发了时,就会发生这种情况。这意味着没有降雨来扑灭闪电引发的火灾。

火旋风

当空气在大气中上升时,可能会遇到不同的风速和风向,这种情况称为 风切变. 。这会导致空气旋转。上升的空气可以使旋转倾斜到垂直, 类似龙卷风.

这些火旋风可能会产生强大的风,可以传播燃烧的灰烬,引发新的火灾区域。然而,它们通常不是真正的龙卷风,因为它们与旋转雷暴无关。

一段延时视频显示 2024 年 7 月加利福尼亚州奇科附近公园火灾期间发生的大火旋涡。

腐烂的风暴

最终,野火引发的雷暴将开始消退,升起的东西将会降下来。衰减雷暴的下降气流可以产生 地面上的风不稳定, ,进一步将火势向难以预测的方向蔓延。

当火灾创造自己的天气时,它们的行为会变得更加不可预测和不稳定,这只会加剧它们对居民和与火灾作斗争的消防员的威胁。预测火灾行为的变化对于每个人的安全都很重要。

卫星显示火灾造成的天气并不罕见

气象学家认识到 火灾产生雷暴的能力 20世纪90年代末。但直到该项目上线后 GOES-R系列 2017 年,科学家们发现了 高分辨率图像 有必要看到,火灾引发的天气实际上是司空见惯的。

如今,这些卫星可以向消防员发出新火灾警报 甚至在拨打 911 之前. 。这很重要,因为有一个 增加趋势 美国各地野火的数量、规模和频率。

气候变化和不断上升的火灾风险

热浪和干旱风险已 北美地区增加, 随着全球气温上升,干燥的土地和森林更容易被烧毁。气候模型实验表明 人为造成的气候变化将继续增加这种风险.

随着越来越多的人在气候变暖的情况下进入火灾危险地区, 发生火灾的危险 也在上升。随着火势而来 连锁危险 火灾扑灭后仍持续很长时间的痕迹,例如被烧伤的风景 更容易发生山体滑坡 以及可能影响水质和生态系统的泥石流。

社区可以减少 易受火灾损害 通过建造防御空间和防火线以及 减少房屋和财产的脆弱性. 。消防员还可以通过规定的火来减少周围的燃料负载。

重要的是要记住,火是地球系统的自然组成部分。作为火灾科学家 斯蒂芬·J。派恩 写道,作为人类,我们必须重新调整我们与火的关系,这样我们才能学会与火共存。

已获得许可: CC-BY-SA

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