Ученые впервые смогли смоделировать вызванные лесными пожарами грозы

Учёные впервые смогли воспроизвести в моделях земной системы грозовые явления, вызываемые лесными пожарами. Эти явления, известные как пирокумулятивные облака, способны формировать собственные погодные системы, что значительно осложняет тушение пожаров и оказывает влияние на климатические процессы. Примером служит пожар Creek Fire в Калифорнии 5 сентября 2020 года: экстремальное тепло породило мощное грозовое облако, которое извергало молнии, усиливая пламя и создавая серьёзную угрозу для пожарных. Подобные штормы становятся всё более частым явлением в пожароопасный сезон на Западе США, влияя на качество воздуха, погодные условия и долгосрочные климатические процессы.

До недавнего времени учёные не могли смоделировать такие феномены в рамках Earth system models, что ограничивало прогнозирование их появления и оценку воздействия на глобальный климат. Новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, демонстрирует первый успешный эксперимент по симуляции пирокумулятивных облаков с использованием моделей земной системы. Руководитель работы, учёный Desert Research Institute Цимин Ке, сумел воспроизвести время формирования, высоту и интенсивность облака Creek Fire — одного из крупнейших подобных явлений в США, зарегистрированных NASA. Модель также воспроизвела грозы, вызванные пожаром Dixie Fire в 2021 году, произошедшим в иных климатических и рельефных условиях.

Ключевым элементом моделирования оказалось учёт влияния влаги, поднимаемой в верхние слои атмосферы рельефом местности и ветрами, на развитие облаков. «Эта работа является прорывом в моделировании земной системы, — отметил Ке. — Она позволяет изучать экстремальные пожары в рамках моделей земной системы и демонстрирует потенциал DRI в разработке подобных симуляций». Пирокумулятивные облака выбрасывают дым и влагу в верхние слои атмосферы в объёмах, сопоставимых с небольшими вулканическими извержениями, что влияет на поглощение и отражение солнечного света. Частицы пожаров могут сохраняться в атмосфере месяцами, изменяя состав стратосферы, и при перемещении в полярные регионы воздействовать на динамику озонового слоя, формирование облаков, альбедо и ускорение таяния льда и снега, влияя на полярные климатические обратные связи.

По оценкам учёных, ежегодно в мире формируется от десятков до сотен таких штормов, и с ростом интенсивности лесных пожаров их количество будет увеличиваться. Ранее невозможность включить эти явления в модели земной системы ограничивала понимание их влияния на глобальный климат.

В исследовании также приняли участие учёные из Ливерморской национальной лаборатории, Калифорнийского университета в Ирвайне и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Успех был достигнут с использованием Energy Exascale Earth System Model (E3SM) Министерства энергетики США, которая позволила отразить сложное взаимодействие между лесными пожарами и атмосферой. «Мы создали модель взаимодействия лесных пожаров и земной системы, интегрирующую высокоточные выбросы, подъём дымового шлейфа и перенос водяного пара, вызванный пожаром, в передовую модель DOE», — объяснил Ке.

Прорыв открывает новые возможности для высокоточного моделирования экстремальных природных явлений, повышения устойчивости и готовности к ним, а также обеспечивает основу для дальнейшего изучения пирокумулятивных облаков на региональном и глобальном уровнях.

Читайте также: