Суперкомпьютер воссоздал ад: пожар породил грозу, что ударила молнией в огонь — небеса мстят земле
В 2020 году в Калифорнии вспыхнул один из самых разрушительных пожаров — Creek Fire. Его пламя было настолько мощным, что породило собственную грозу: над очагом возгорелось гигантское пирокучево-дождевое облако, выбрасывающее молнии и меняющее погоду. Теперь, спустя несколько лет, учёные смогли воссоздать это явление на суперкомпьютере — и тем самым сделать шаг к более точному прогнозированию климатических катастроф.
Когда лесной пожар вызывает бурю
5 сентября 2020 года пожар Creek Fire достиг температуры, при которой тёплый воздух и дым поднялись на километры вверх, образовав бурлящую грозовую тучу. Она породила десятки молний, усилила ветер и подожгла новые участки леса. Так появилась огненная буря, создающая собственную погоду.
"Эти штормы влияют на всё — от качества воздуха до глобального климата", — отметили исследователи.
Подобные пирокучевые облака (или pyrocumulonimbus) становятся всё более частым явлением на западе США, Австралии и в Сибири. Они напоминают по силе и структуре вулканические извержения, выбрасывая в атмосферу огромные массы дыма, пепла и влаги.
Прорыв в моделировании огненных гроз
Долгие годы учёные пытались понять, как эти "самовозникающие" грозы формируются и почему их невозможно предсказать. Решение пришло в сентябре 2025 года, когда группа исследователей из Института динамики атмосферы и ряда национальных лабораторий США опубликовала прорывную работу в журнале Geophysical Research Letters.
Под руководством Цзымина Кэ (Zhiming Ku) учёные впервые смоделировали пирокучевые грозы в рамках глобальной модели системы Земли, воспроизведя по минутам развитие облака, вызванного пожаром Creek Fire.
"Эта работа — первый в своём роде прорыв в моделировании системы Земли. Она показывает, как можно изучать экстремальные явления, связанные с лесными пожарами, и открывает новые возможности для анализа климата", — заявил Кэ.
Как работает новая система моделирования
-
Ввод данных о пожарах. Используются спутниковые наблюдения и тепловые снимки в реальном времени.
-
Модель подъёма шлейфа. Суперкомпьютер рассчитывает, как горячий воздух поднимает влагу и частицы дыма.
-
Слияние с атмосферной моделью. Интеграция с системой E3SM (Energy Exascale Earth System Model), созданной Министерством энергетики США.
-
Просчёт конвекции и осадков. Вычисляется вероятность образования грозового облака и молний.
-
Прогноз последствий. Оценивается, как дым и пепел повлияют на облака, альбедо и температуру.
"Наша команда объединила данные о выбросах при лесных пожарах с одномерной моделью подъёма шлейфа и переносом водяного пара, вызванного пожарами, в передовую модель системы Земли", — подчеркнул Кэ.
Сравнение: что отличает новый подход
| Модель | Масштаб | Особенности | Точность |
|---|---|---|---|
| Старые климатические модели | Глобальный, но низкое разрешение | Не учитывали динамику пожаров | Средняя |
| Модели региональных пожаров | Локальный масштаб | Описывали поведение огня, но не атмосферу | Средняя |
| E3SM Fire System | Глобальный + высокая детализация | Включает взаимодействие дыма, влаги и ветра | Высокая |
Почему это важно для климата
Пирокучевые облака выбрасывают в атмосферу огромное количество дыма и влаги — в некоторых случаях столько же, сколько вулкан средней мощности. Эти аэрозоли поднимаются в стратосферу, где могут сохраняться месяцами, влияя на солнечное излучение, облака и даже на разрушение озонового слоя.
Когда такие частицы попадают в полярные регионы, они меняют альбедо льда и снега, ускоряя их таяние. Таким образом, один крупный пожар способен внести вклад в глобальные климатические изменения, сопоставимые с последствиями извержения вулкана.
"Модели теперь показывают, как пирокучевые облака меняют отражательную способность атмосферы и ускоряют обратную связь между пожарами и потеплением", — пояснили учёные.
Ошибка → Последствие → Альтернатива
• Ошибка: Игнорировать роль пожаров в климатических моделях.
→ Последствие: Недооценка роста глобальной температуры и влияния аэрозолей.
→ Альтернатива: Включать данные о пирокучевых грозах в прогнозы изменения климата.
• Ошибка: Считать такие штормы редкостью.
→ Последствие: Отсутствие готовности к чрезвычайным ситуациям.
→ Альтернатива: Использовать модели E3SM для региональных прогнозов и предупреждений.
Когда пламя создаёт погоду
Пожары, вызывающие грозы, стали новым типом климатической угрозы. Они меняют направления ветров, провоцируют ураганы и создают условия, при которых тушение становится невозможным.
Например, в 2021 году во время пожара Dixie Fire подобная гроза разразилась при совершенно других погодных условиях, что доказало универсальность нового подхода к моделированию. Система сумела воспроизвести и это событие, подтвердив точность своих прогнозов.
Плюсы и минусы огненных штормов для атмосферы
| Влияние | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|
| Поступление аэрозолей | Может временно снизить солнечную радиацию | Увеличивает загрязнение атмосферы |
| Выброс водяного пара | Формирует облака | Ускоряет потепление |
| Электрическая активность | Очищает воздух от частиц | Провоцирует новые пожары |
| Климатическая роль | Позволяет изучать атмосферу | Нарушает климатический баланс |
FAQ
Что такое пирокучевое облако?
Это грозовая туча, возникающая над мощным пожаром, когда горячие потоки воздуха поднимают дым и влагу в атмосферу.
Можно ли предсказать такие грозы заранее?
Теперь — частично. Система E3SM позволяет рассчитать вероятность их образования в зависимости от интенсивности пожара и погодных условий.
Становятся ли такие явления чаще?
Да. С усилением глобального потепления и ростом числа пожаров вероятность подобных штормов растёт каждый год.
Мифы и правда
• Миф: Пожары не могут повлиять на климат.
Правда: Их аэрозоли изменяют отражательную способность атмосферы и ускоряют потепление.
• Миф: Грозы, вызванные пожарами, редкое явление.
Правда: По данным NASA, в мире ежегодно происходит до 200 таких штормов.
• Миф: Компьютерные модели не могут учитывать реальное поведение дыма.
Правда: Новая система E3SM Fire учитывает даже микрофизику частиц и влажность воздуха.
3 факта о пирокучевых грозах
-
Температура в их центре может превышать 100°C, а высота облаков — достигать 15 км.
-
Один такой шторм способен породить сотни молний за час.
-
Их дымовые шлейфы видны со спутников даже спустя недели после пожара.
Исторический контекст
Первые наблюдения огненных бурь относятся к 2003 году — пожар Canberra Firestorm в Австралии стал одним из первых подтверждённых случаев. Но только с развитием суперкомпьютеров и моделей вроде E3SM учёные получили возможность изучать их подробно. Исследование Цзымина Кэ и его коллег стало важным этапом в создании точных климатических прогнозов XXI века, объединяющих физику, химию атмосферы и динамику пожаров.
Пожары, которые создают собственную погоду, — это напоминание о том, насколько тесно связаны климат и экосистемы Земли. Теперь у науки появился инструмент, чтобы понять и, возможно, предсказать, когда огонь вновь вызовет бурю. Материал подготовлен по публикации Geophysical Research Letters.
