火積雲 pyrocumulus

pyro-:火、高溫、焦。cumulus:積雲。

2019的澳洲野火與2020加州野火期間,發生了許多規模相當大的森林火點,其燃燒產生的熱量足以加熱周圍的空氣,使其產生上升運動並形成所謂的「火積雲」,因為這兩年異常劇烈的野火事件,使得「火積雲」現象頻頻發生,。

火積雲與平常我們常見的普通積雲有點不同,雖然也是透過「加熱空氣塊」的方式而產生,但它主要是由「地面熱源」所激發出的積雲系統,例如「森林火災」、「火山爆發」、「核彈試射」等等。

本篇文章著重於森林火災所產生的火積雲,以及它們之間相互影響的作用。

森林野火的火積雲機制

火積雲形成之前,地表出現火災等熱源加熱大氣,並使空氣塊上升。
火積雲形成之前,地表出現火災等熱源加熱大氣,並使空氣塊上升。

森林火災有兩大類:「自然火災」與「人為火災」。不難想像人為活動引發火災的原因相當「多元」,凡舉野炊、掃墓、煙蒂、農地開發……,意外或故意為之;而自然火災多半來自於「閃電」。

無論是哪種形式,當森林發生火災時,地表植被所涵養的水將會變成水蒸氣被釋放到大氣中,同時空氣塊受到火焰直接加熱的效果,溫度迅速升高、密度下降、氣塊向上移動形成了積雲。

空氣塊上升形成積雲,同時地表周圍的空氣會被吸入火災中央,加劇當地的燃燒狀況。
空氣塊上升形成積雲,同時地表周圍的空氣會被吸入火災中央,加劇當地的燃燒狀況。

由於是火焰機制而產生的積雲,因此被稱為「火積雲(pyrocumulus)」。火焰的加熱效率非常的高,因此火積雲可以在很短的時間內形成,並伴隨著許多物理現象,而在森林火災期間,我們並不會希望出現這些現象。

火積雲出現,是相當危險的。

首先是,上升氣流的出現將周圍的新鮮空氣被吸進火災區域,補充了燃燒所消耗的氧氣,同時伴當地隨著風速明顯增加,這兩個因素將會使得燃燒區域的火災更加劇烈。

火積雲伴隨的閃電,容易在尚未燃燒的森林區域產生新的火源。
火積雲伴隨的閃電,容易在尚未燃燒的森林區域產生新的火源。

除了加熱機制不同,以及夾帶著帶大量煙塵之外,其實火積雲跟普通的積雨雲相當類似,也就是說,火積雲持續發展後一樣會產生「閃電」與「降水」。

其中「閃電」是我們不希望出現的第二個現象,畢竟自然界中「閃電」可是天然火災的主要成因,這時候出現閃電就表示:「很有可能在周圍的區域產生新的火苗」,旁邊還沒著火的樹準備倒大楣了。

火積雲發展到後期,伴隨降雨形成的下暴氣流在地表附近形成向外的強風,有利於火苗擴散。
火積雲發展到後期,伴隨降雨形成的下暴氣流在地表附近形成向外的強風,有利於火苗擴散。

第三個是「降水」。聽起來很棒不是嗎?下雨可以撲滅當地的火災,或至少減緩燃燒的速度,簡直求之不得。

很可惜的是,伴隨著降雨的火積雲其實是一把雙面刃,如果我們的運氣夠好,確實可以幫忙撲滅火災;不過當運氣不好的時候,降雨現象所伴隨的下沉氣流(下暴流),會在地表附近產生向外的強風,這時候反而會把火星吹向遠方,讓森林火災的範圍進一步向外擴散,變得愈來愈難控制住。

2020年9月8日美國Landsat-8衛星在美國加州所記錄到的火積雲現象。

消防員與火積雲

因此對於消防員來說,火積雲最好還是不要出現。時不時用閃電產生新的火點,或是藉助風力把火苗往外傳播等等,火積雲所伴隨的各種現象無疑是消防員的惡夢,不止增加救災的變數,還很容易令消防員身陷險境。

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