Πυροσωρειτoμελανίες- pyrocumulonimbus

συντάχθηκε από  Μιχαλή Τούμπο (Φυσικός-Μετεωρολόγος)

Είναι γνωστό ότι οι καιρικές συνθήκες μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο πυρκαγιών και να κάνουν πιο δύσκολο τοέργο της κατάσβεσής τους. Η σχέση μεταξύ πυρκαγιάς και καιρού, όμως, προχωρά περαιτέρω – οι πυρκαγιές μπορούν να δημιουργήσουν ακόμα και τον δικό τους καιρό, δημιουργώντας σύννεφα ‘πυροσωρειτoμελανίες’ (pyrocumulonimbus) και καταιγίδες. Πώς λοιπόν σχηματίζονται αυτά, γιατί είναι τόσο επικίνδυνα και πώς εργάζονται οι επιστήμονες  για να μπορέσουν να τα προβλέψουν;

Τι είναι τα σύννεφα pyrocumulonimbus;

Είναι μια καταιγίδα που σχηματίζεται μέσα στο πλούμιο του καπνού μιας φωτιάς (ή έκρηξης πυρηνικής βόμβας ή σύννεφο ηφαιστειακής τέφρας). Πιο συχνά σχηματίζονται σε μεγάλα και έντονα πλούμια καπνού από δασικές πυρκαγιές. Η επίσημη ονομασία για τα σύννεφα που σχηματίζονται με αυτόν τον τρόπο είναι «Cumulonimbusflammagenitus», αλλά είναι κοινώς γνωστά ως pyrocumulonimbus (pyroCb).

Πώς σχηματίζονται; Η έντονη θερμότητα από τη φωτιά αναγκάζει τον αέρα να ανέβει γρήγορα στο πλούμιο του καπνού. Ο ανερχόμενος ζεστός αέρας είναι τυρβώδης και ‘τραβάει’ ψυχρότερο αέρα έξω από το πλούμιο, το οποίο βοηθά στην ψύξη του νέφους καθώς ανεβαίνει. Καθώς το πλούμιο ανεβαίνει σε όλο και υψηλότερα υψόμετρα, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται, προκαλώντας τον αέρα να διαστέλλεται και να κρυώνει ακόμη περισσότερο. Εάν κρυώσει αρκετά, η υγρασία στον αέρα του πλουμίου θα συμπυκνωθεί και θα σχηματίσει σύννεφο σωρείτη (cumulus), το οποίο, επειδή προέρχεται από το πλούμιο της φωτιάς, ονομάζουμε «πυροσωρείτη» (pyrocumulus). Η διαδικασία της συμπύκνωσης, αντίθετα, προκαλεί την απελευθέρωση λανθάνουσας θερμότητας, η οποία κάνει το σύννεφο θερμότεροκαι ελαφρύτερο, γεγονός που προκαλεί την επιτάχυνση του αέρα του νέφους προς τα επάνω. Η περαιτέρω διαστολή και ψύξη προκαλεί συμπύκνωση περισσότερης υγρασίας και επιτάχυνση του νέφους αέρα ακόμη

περισσότερο προς τα πάνω. Στις κατάλληλες συνθήκες το σύννεφο μπορεί να επιταχυνθεί έως την κατώτερη στρατόσφαιρα πριν χάσει την άνωση. Οι συγκρούσεις σωματιδίων πάγου στα πολύ κρύα ανώτερα μέρη αυτών των νεφών προκαλούν συσσώρευση ηλεκτρικού φορτίου, το οποίο απελευθερώνεται από ηλεκτρικές εκκενώσεις. Έχοντας δημιουργήσει μια καταιγίδα, το σύννεφο είναι τώρα γνωστό ως pyroCb. Η διαδικασία δημιουργίας τους, όπως φαίνεται και σχηματικά παρακάτω,  συνοψίζεται στα εξής βήματα:

1. Ένα πλούμιο από ζεστό, τυρβώδη αέρα και καπνού ανεβαίνει.

2. Η τύρβη αναμειγνύει ψυχρότερο αέρα μέσα στο πλούμιο, με αποτέλεσμα να διευρύνεται και να ψύχεται καθώς ανεβαίνει.

3. Όταν το πλούμιο ανέβει αρκετά ψηλά, η χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση αναγκάζει τον αέρα του να κρυώσει και να σχηματιστεί σύννεφο.

4. Σε μία ασταθή ατμόσφαιρα μπορεί να αναπτυχθεί καταιγίδα: σύννεφο pyroCb

5. Η βροχή στο σύννεφο εξατμίζεται και ψύχεται όταν έρχεται σε επαφή με τον θερμό και ξηρό αέρα, προκαλώντας καθοδικό ρεύμα.

6. Μπορεί να δημιουργηθούν κεραυνοί οι οποίοι να προκαλέσουν νέες φωτιές.

Γιατί είναι τόσο επικίνδυνα;

Τα σύννεφα pyroCb μπορεί να προκαλέσουν επικίνδυνες και απρόβλεπτες αλλαγές στη συμπεριφορά της φωτιάς, καθιστώντας πιο δύσκολη και επικίνδυνη την καταπολέμηση της. Τα κυριότερα φαινόμενα τα οποία συνοδεύουν την ύπαρξη των pyroCb είναι:

1) Αλλαγή στην κατεύθυνση και την ένταση της φωτιάς

Tα έντονα ανοδικά ρεύματα έχουν σαν αποτέλεσμα την ανάπτυξη ισχυρών ανέμωνοι οποίοικατευθύνονται από όλες τις κατευθύνσεις προς το πλούμιο. Αυτό μπορεί να κάνει τη φωτιά να καίει πιο έντονα και να εξαπλώνεται πιο γρήγορα. Οι εισερχόμενοι άνεμοι μπορεί να προκαλέσουν απροβλεπτη αλλαγή της κατεύθυνσης των κοντινών πυρκαγιών (οι οποίες πιθανόν να έχουν προκληθεί από σημειακές πυρκαγιές ή κεραυνούς) καθώς κατευθύνονται στη «μητρική»πυρκαγιά.

2) Κηλιδώσεις

Τα ανοδικά ρεύματα φτάνουν πολύ ψηλά και επειδή είναι τόσο έντονα μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες αναμμένες καύτρες και να τις σηκώσουν σε μεγάλα ύψη προτού μεταφερθούν προς τα κάτω από τον άνεμο, όπου μπορούν να πυροδοτήσουν νέες φωτιές (κηλίδωση). Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι πυρκαγιές της Βικτώριας το 2009, όπου κατά τη διάρκειά τους καταγράφηκε κηλίδωση σε απόσταση μεγαλύτερη των 30 χιλιομέτρων από τη «μητρική» πυρκαγιά.

3) Ηλεκτρικές εκκενώσεις

Σε αυτές τις καταιγίδες μπορεί να σχηματιστούν αστραπές, που μπορεί να προκαλέσουν νέες πυρκαγιές. Και πάλι στις πυρκαγιές της Βικτώριας, οι κεραυνοί από τα σύννεφα pyroCb προκάλεσαν μια νέα πυρκαγιά 100 χιλιόμετρα από το μέτωπο της φωτιάς.

4) Kαθοδικά ρεύματα

Σε σύννεφα pyroCbμπορεί, επίσης, να σχηματιστεί βροχή προκαλώντας έντονα καθοδικά ρεύματα (που προκαλούνται από την ψύξη εξαιτίας της εξάτμισης της βροχής) που χτυπούν το έδαφος και «εκρήγνυνται» προς τα έξω, παράγοντας πολύ ισχυρούς και θυελλώδεις ανέμους που μπορεί να διαρκέσουν 20 λεπτά ή περισσότερο. Αυτοί οι άνεμοι μπορεί να είναι αρκετά ισχυροί ώστε να στρέψουν τη φωτιά προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Πώς μπορεί η έρευνα να μας βοηθήσει να τα προβλέψουμε;

Η δυνατότητα πρόβλεψης αυτών των επικίνδυνων συννέφων βοηθάει πολύ στην πυρόσβεση και τη διαχείριση έκτακτης ανάγκης. Αλλά η κατάσταση δεν είναι τόσο απλή. Ο σχηματισμός και η συμπεριφορά των νεφών pyroCb είναι πολύπλοκη και μέχρις στιγμής λίγα πράγματα είναι γνωστά. Για να αυξηθεί η πολυπλοκότητα, η πρόβλεψή τους θα απαιτήσει νέα κατανόηση όχι μόνο των καιρικών συνθηκών αλλά και των συνθηκών και της συμπεριφοράς της πυρκαγιάς — δύο ξεχωριστά σύνολα μεταβλητών.Η πρόβλεψη του καιρού μπορεί να είναι δυνατή λίγες μέρες νωρίτερα, αλλά η πρόβλεψη των συνθηκών πυρκαγιάς θα παραμείνει σημαντική πρόκληση. Αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχει πολύ μεγάλη μεταβλητότητα στα καύσιμα (και στην περιεκτικότητά τους σε υγρασία) και στο τοπίο, τα οποία έχουν τεράστιο αντίκτυπο στο πόσο καυτή είναι η φωτιά που καίει και πόσο γρήγορα ταξιδεύει – και φυσικά είναι εξαιρετικά δύσκολο να προβλεφθεί ακριβώς πού και πότε θα ανάψει φωτιά. Ο καιρός, από την άλλη πλευρά, τείνει να είναι πολύ πιο ομοιόμορφος σε όλο το τοπίο. Επιπλέον, η απόκριση της πυρκαγιάς στα καύσιμα και το έδαφος είναι εξαιρετικά περίπλοκη ενώ γίνεται ακόμα περισσότερο από την επίδραση του καιρού στη φωτιά και την επίδραση της φωτιάς στον καιρό.

Κατανόηση της ανάπτυξης των pyroCb

Οι προσομοιώσεις τον μοντέλων δείχνουν ότι τα πλούμια τείνουν να γίνονται ψηλότερα σε περιβάλλοντα με πιο ασθενείς ανέμους από ό,τι σε ισχυρότερους ανέμους. Όταν πνέουν ισχυρότεροιάνεμοι τα πλούμια τείνουν να έχουν περισσότερη κλίση και έχουν μικρούς πυργίσκους καπνού που αναπτύσσονται στην κορυφή. Μερικές φορές σχηματίζονται σύννεφα pyrocumulus στην κορυφή αυτών των πυργίσκων.Επίσης, με τη βοήθεια θερμοδυναμικών εξισώσεωνμπορεί να γίνει περισσότερο κατανοητό πώς η εισροή περιβαλλοντικού αέρα στο νέφος επηρεάζει το ύψος στο οποίο μπορεί να σχηματιστεί το σύννεφο. Τέλος, χρησιμοποιώντας πραγματικές μετρήσεις τιμών ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας και υγρασίας από μία ραδιοβόλιση (καιρικό μπαλόνι), οι εξισώσεις καθορίζουν πόσο ψηλά πρέπει να ανέβει ένα νέφος καπνού προτού σχηματιστεί σύννεφο και πόσο ασταθές πρέπει να είναι το νέφος για να αναπτυχθεί βαθύ σύννεφο (το οποίο μπορεί να γίνει pyroCb).

Περισσότερα σχετικά με το τι να φορέσετε για  αυτή την εβδομάδα εδώ:  “τι να φορέσω σήμερα” της  Ματίνας Μπέρου.

Περισσότερα σχετικά με τον καιρό δες τον “ιδανικό καιρό για …” αυτή την εβδομάδα του Γιώργου Τσατραφύλλια.

Μείνετε ενημερωμένοι για τις καιρικές συνθήκες κάθε ημέρας κάνοντας κλικ εδώ: https://weather2go.gr/

Επίσης μην ξεχάσεις να δεις, τη live πρόγνωση της ομάδας του weather2go.gr