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

1. Ввод данных о пожарах. Используются спутниковые наблюдения и тепловые снимки в реальном времени.

2. Модель подъёма шлейфа. Суперкомпьютер рассчитывает, как горячий воздух поднимает влагу и частицы дыма.

3. Слияние с атмосферной моделью. Интеграция с системой E3SM (Energy Exascale Earth System Model), созданной Министерством энергетики США.

4. Просчёт конвекции и осадков. Вычисляется вероятность образования грозового облака и молний.

5. 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

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

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

1. Температура в их центре может превышать 100°C, а высота облаков — достигать 15 км.

2. Один такой шторм способен породить сотни молний за час.

3. 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.