Orman Yangınlarını Şiddetlendirebilen Hava Sistemi Yangın (Pyrocumulonimbus) Bulutları

Orman yangınlarını şiddetlendirebilen hava sistemi Pyrocumulus bulutları, orman yangınlarının yayılma hızını ve şiddetini önemli ölçüde değiştirebilir. Orman yangınlarının nasıl kendi hava koşullarını yaratabildiğini anlamak, yangın tahmini ve acil durum müdahalesi açısından hayati önem taşır. Geleneksel yangın davranışı modelleri genellikle yangının hava koşulları tarafından yönlendirildiğini varsayar; ancak yangınlar hava koşullarını etkilemeye başladığında bu modeller yetersiz kalabilir. Yangın kaynaklı bulutların oluşumuna dair tahminlerin yangın yönetimi sistemlerine entegre edilmesi, yetkililerin yangın şiddeti ve yayılımındaki ani değişimleri öngörmesine yardımcı olur. Günümüzde, pirokümülonimbus oluşumuna elverişli koşulları daha iyi anlamak ve tespit etmek amacıyla, uydu izleme ve gelişmiş atmosferik modelleme tekniklerini içeren hedefli araştırmalar yürütülmektedir.

Orman yangınları büyük ölçüde hava koşullarına bağlıdır; sıcak, kuru ve rüzgarlı hava koşulları bir araya gelerek alevlerin arazi genelinde yayılması için elverişli bir ortam oluşturabilir. Ancak bazen bu ilişki tersine döner: yangınlar kendi hava sistemlerini oluşturabilir ve bu sistemler de yangının yayılma hızını ve şiddetini önemli ölçüde değiştirebilir. Bu olgunun en çarpıcı örneklerinden biri, ateşten doğan devasa fırtına bulutları olan pirokümülonimbüs bulutlarının oluşumudur.
Büyük orman ve çalı yangınları, bazen bir nükleer bombanın açığa çıkardığı enerjiyle kıyaslanabilecek düzeyde muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Bu durum, yangın çevresindeki havayı ısıtarak havanın; ateşin tetiklediği, güçlü ve yukarı doğru itici bir hava akımıyla hızla yükselmesine neden olur.

Yükselen sıcak havanın yerini almak üzere çevre havası zemin seviyesinden içeri hücum eder; tıpkı bir körük gibi ateşi oksijenle besler ve bazen yayılmasını hızlandırır. Aşırı durumlarda, yangın ve beraberinde oluşan rüzgarlar, bizzat yarattığı hava koşullarından beslenip büyüyen ve kendi varlığını sürdüren bir sisteme dönüşebilir. Duman sütunu yeterince yükseğe çıkarsa, içindeki su buharının yoğunlaşarak bulut oluşturmaya başlayacağı bir sıcaklığa kadar soğuyabilir. Bu, esasen sıradan kümülüs bulutlarının oluşumuna yol açan sürecin aynısıdır; tek fark, bu olayın bir yangın dumanı sütunu içinde gerçekleşmesi ve "pirokümülüs" olarak adlandırılmasıdır. 

Yangın yeterince büyük ve şiddetliyse, duman sütunu yükselmeye devam edebilir. Bulut yaklaşık 3 ila 5 kilometre irtifanın üzerine çıktığında, sıcaklıklar donma noktasının çok altına düşebilir. Su damlacıkları donarak buz kristallerine dönüşür ve bu sırada açığa çıkan gizli ısı, yükselen duman sütununa ilave enerji sağlar. Hızla yükselen duman sütunu artık buz ve aşırı soğumuş su barındırır; bu karışım, fırtına benzeri süreçlerin temelini oluşturur. İşte bu süreç sonucunda, yangın kaynaklı bir fırtına, yani bir "pirokümülonimbus" bulutu meydana gelir. Pyrocumulonimbus bulutları, stratosfere kadar uzanarak 10 ila 15 kilometre yüksekliğe ulaşabilir.Bu bulutların içinde, güçlü dikey hareketler türbülans yaratır; buz ve su damlacıklarının çarpışması ise elektrik yüklerinin ayrışmasına yol açar. Bu durum, genellikle asıl yangın cephesinden çok uzakta çakan ve bazı durumlarda yeni yangınları başlatan yıldırımlara neden olabilir.

Pirokümülonimbusların yarattığı güçlü yükselici hava akımları, ani ve şiddetli rüzgarlara yol açarak yangının yayılmasını hızlandırabilir ve hareketlerini öngörülemez kılabilir. Fırtına, yangının altına taze hava taşıyan güçlü bir yükselici akım oluştururken, aynı zamanda yanan közleri 40 kilometreden uzağa savurarak yeni yangınların başlamasına neden olabilir. Bununla birlikte, fırtınanın yarattığı güçlü alçalıcı hava akımları ağaçları devirebilir ve itfaiyeciler için tehlikeli koşullar yaratabilir.

Her orman yangını kendi hava olayını yaratmaz. Pirokümülonimbus oluşumu; yangının boyutu ve şiddeti ile atmosferin kararlılık durumu arasında hassas bir denge gerektirir. Her orman yangınında bu mekanızma gerçekleşebilir ama boyutu küçüktür. Pirocumulus bulutunu oluşturamaz belki ama yangının büyümesine katkısı olur. 

İlk olarak, yangının muazzam miktarda ısı açığa çıkaracak kadar büyük ve şiddetli olması gerekir. İkinci olarak, çevredeki atmosferin dikey hava hareketlerine elverişli olması şarttır. Bu iki koşulun bir araya gelmesi, yangın dumanı sütununun yükselmesine olanak tanır. Üçüncü bir etken olarak, atmosferin orta katmanlarındaki nem, pirokümülonimbus oluşumu ihtimalini artırabilir. Orta katmandaki nemli hava yükselen duman sütununa kapılabilir; ardından yoğunlaşıp donarak gizli ısının açığa çıkmasına katkıda bulunur ve böylece sütunun yükselmeye devam etmesini sağlar.

Tüm bu orman yangının oluşturduğu gök gürültülü fırtınalar o denli şiddetli olabilir ki, dumanı stratosfere kadar taşıdılar; stratosfere ulaşan duman Dünya çevresinde dolaşarak küresel iklim modellerini etkiledi. Bu fırtınaların yol açabileceği diğer aşırı hava olayları arasında, yangın kaynaklı hortumlar ve Canberra yangınlarında görülen "siyah dolu" yağışı sayılabilir. İnsan kaynaklı iklim değişikliği, Avustralya'nın birçok bölgesinde orman yangınları için daha tehlikeli hava koşullarına yol açtı; bu durum, yangın kaynaklı fırtınalar için daha tehlikeli koşulları da içeriyor. 

Yangın kaynaklı gök gürültülü fırtınalar birkaç on yıl öncesine kadar neredeyse hiç duyulmamış olaylardı; ancak günümüzde giderek daha yaygın hale geldikleri görülüyor.2019-2020 Avustralya'daki orman yangınları, Haziran 2019'da başlayarak 240 gün süren ve Avustralya'nın birçok bölgesini etkisi altına alan, ülke tarihindeki en büyük orman yangını. Yaklaşık 8 milyon hektar alanı kapsayan, ağırlıklı olarak ülkenin güneydoğusundaki başlayan orman yangınlarında 2500'den fazla bina kullanılmaz hale gelmiş, 28 kişinin ve 1,1 milyardan fazla hayvanın ölümüne neden olmuştur.