Na prvi pogled vse skupaj deluje kot običajna nevihta. A je precej več od tega ...
Ko je poleti na vzhodu ameriške zvezne države Idaho izbruhnil travniški požar Wildhorse, sprva ni vzbujal posebne pozornosti. Nato se je iz njega nenadoma dvignila ogromna količina dima in nad požariščem je nastal izrazit pirokumulus. Gre za posebno vrsto nevihtnega oblaka, ki ga ustvari intenziven požar. Prav takšne oblake so znanstveniki več tednov iskali po zahodu Severne Amerike v okviru Nasinega projekta INSPYRE (INjected Smoke and PYRocumulonimbus Experiment). Gre za prvo raziskovalno kampanjo z letali, ki je bila zasnovana posebej za proučevanje pirokumulusov.
Največji pirokumulusu dim dvignejo od približno 10 do 15 kilometrov visoko, torej do višin, na katerih letijo potniška letala, v nekaterih primerih pa celo v stratosfero. Kako pomemben je ta pojav, so znanstveniki začeli bolje razumeti na prelomu v 21. stoletje. Sateliti so namreč zaznali dim na višinah, ki so jih prej povezovali predvsem z velikimi vulkanskimi izbruhi. Ko delci dosežejo stratosfero, lahko prepotujejo celine, obkrožijo Zemljo in v ozračju ostanejo bistveno dlje kot v nižjih plasteh.
Kljub njihovi velikosti znanstveniki še vedno ne razumejo povsem, zakaj nekateri požari ustvarijo takšne oblake, drugi pa ne. "Še vedno ne razumemo, ali jih poganja energija požara, njegova intenzivnost ali atmosferske razmere nad njim," je povedala Olga Kalashnikova iz Nasinega laboratorija Jet Propulsion Laboratory, ena vodilnih raziskovalk projekta INSPYRE.
Z letalom naravnost skozi dim in oblake
Raziskovalci so šest tednov uporabljali letalo Gulfstream, ki je vzletalo iz baze ameriškega Nacionalnega centra za atmosferske raziskave blizu Boulderja v Koloradu. Z njim so leteli nad oblaki, pod njimi in tudi neposredno skozi njih. Med poleti so zbirali delce dima, vzorčili pline, fotografirali ledene kristale ter merili sevanje, ki prehaja skozi oblake oziroma se od njih odbija nazaj proti vesolju.
Dogajanje je istočasno z velike višine spremljalo Nasino raziskovalno letalo ER-2, opremljeno s 14 instrumenti. Merilo je intenzivnost požarov, hitrost dvigajočega se zraka ter lastnosti dima in oblakov. Na tleh so iste pojave spremljale še ekipe z vozili, opremljenimi s senzorji. Cilj je ugotoviti, kako takšni oblaki odnesejo dim visoko v atmosfero, kako se pri prehodu skozi oblak spremenijo delci in plini, koliko snovi dejansko doseže stratosfero in kaj se z njo zgodi pozneje.
Požar, ki si naredi svojo nevihto
Raziskave bi lahko imele zelo praktično vrednost tudi za gasilce. "Edinstvena značilnost pirokumulusov je, da gre za vreme, ki ga ustvari požar. To pomeni, da požar ustvarja svoje vreme. Ustvari svojo nevihto, med tem procesom pa tudi svoj veter," je pojasnil atmosferski znanstvenik Neil Lareau z univerze v Nevadi.
Raziskovalci upajo, da bi bilo mogoče nekoč razviti opozorila, podobna tistim, ki jih meteorologi izdajajo pred hudimi nevihtami. Gasilci bi lahko denimo pravočasno izvedeli, da razvijajoči se oblak grozi z močnim spuščajočim se tokom zraka in nenadno spremembo smeri vetra. Vodje intervencij bi tako dobili čas, da ljudi umaknejo z nevarnega območja.
Pomen pa sega precej dlje od neposredne okolice požara. Pirokumulusi lahko v stratosfero odnesejo ogromne količine dima, kjer lahko delci ostanejo več mesecev ali celo dlje. Pri tem vplivajo na količino sončne energije, ki jo absorbira ozračje, in na količino energije, ki doseže Zemljino površje. Večina današnjih numeričnih modelov po besedah meteorologa Dava Petersona iz ameriškega Naval Research Laboratory učinkov takšnih oblakov in njihovih izpustov dima v stratosfero ne vključuje neposredno. Meritve projekta INSPYRE bi zato lahko pomagale izboljšati modele vremena in podnebja.
Nevihta, ki je skoraj niso ujeli
Ena največjih težav raziskave je bila presenetljivo preprosta: takšen oblak je treba najprej najti. Pirokumulus lahko nastane v nekaj minutah in prav tako hitro začne izginjati, medtem ko priprava letala in pot do več sto kilometrov oddaljenega požara zahtevata čas ter usklajevanje s kontrolo zračnega prometa.
26. avgusta se je raziskovalcem ponudila nepričakovana priložnost. Gulfstream se je vračal z območja drugega požara, ko je znanstvenica Sarah Woods dobila informacijo, da je požar Wildhorse postal nenavadno intenziven. Sprva ga skoraj nihče ni jemal resno. "Vedeli smo, da tam gori trava, in vsi so govorili: saj je samo travniški požar, zaradi njega se ne bomo vznemirjali. Na koncu pa je postal glavni dogodek," je povedal Peterson.
Ko se je letalo približalo območju, je Woodsova iz sedeža za pilotoma zagledala sveže ostanke velikega nevihtnega oblaka. Pogled na požar globoko pod letalom je potrdil, da je oblak res nastal zaradi ognja. Na njeno prošnjo so piloti obrnili letalo in naslednje tri ure večkrat preleteli oblak ter sled dima, ki jo je veter nosil proti severozahodu in Wyomingu. Tako so dobili meritve približno uro po nastanku pirokumulusa.
Podatke iz Gulfstreama in ER-2 bodo zdaj povezali s satelitskimi meritvami, opazovanji s tal ter računalniškimi modeli. Raziskovalce posebej zanima tudi kemična preobrazba dima znotraj oblaka. "Ko nastanejo oblaki, spremenijo kemijo," je poudarila Kalashnikova. Spremenjeni dim lahko drugače vpliva tudi na sevanje, zato želijo znanstveniki razumeti ne le nastanek teh nenavadnih neviht, ampak tudi to, kaj iz njih na koncu pride visoko v Zemljino ozračje. Poleti 2026 je bila največja naloga takšne oblake pravočasno najti in skozi njih poslati raziskovalna letala. Zdaj se začenja precej daljši del projekta: ugotoviti, kaj so v njih pravzaprav izmerili.
