澳洲山火 —— 嚴重災害可能觸發的火雷暴

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鳥瞰拍攝澳洲南部的火龍捲。 圖片來源:路透社

一片火海,或許已不足以形容持續多月至今的澳洲山火。除了森林變成火海,就在 1 月 3 日,維多利亞州東吉普斯蘭郡(Shire of East Gippsland)發出強烈雷暴警告,同時另一火災區新南威爾士州,亦發生雷暴。據維多利亞州氣象局指,雷暴由火災引發,並正驅動不穩定陣風。除了火海,嚴重自然災害更可以觸發自己的天氣系統,不同形態的旋轉火焰(Spinning fire),便是一例。

上週一,一輛消防車於新南威爾士州綠谷(Green Valley)火災現場遇上一場「奇特的天氣事件」。據報,龍捲風(tornado)將車輛完全翻轉並落在屋頂上,車上的志願消防員 Samuel McPaul 不幸身亡。旋轉火焰背後的科學原理仍在研究中,目前可粗略分為三種形式:

  • 火旋風(Fire-whirls)—— 地面面積較小,但可像塵暴(dust devil),或澳洲內陸小規模、持續時間短的旋風(willy-willy)一樣高達數百米。
  • 火源龍捲(Fire-generated tornadoes)—— 這類在火中形成的龍捲風強度比火旋風更強,即火龍捲(firenadoes)。
  • 超大胞叢林火雷暴(Supercell bushfire thunderstorms)—— 整個叢林火災地區加上雷暴的旋轉形式,為旋轉火焰中威力最大及危險的一種。

研究叢林大火與雷暴相互作用的昆士蘭大學博士生 Nick McCarthy,接受澳洲廣播公司(ABC)訪問時指:「我們都瞭解火旋風,它能高達數百米。但人們並不如此關注火柱伴隨雷暴旋轉的情況。」

要解釋這些旋轉火焰是甚麼、破壞力如何,或許先要由許多澳洲人都認識、能產生巨大破壞的超大胞旋轉雷暴(supercell thunderstorms)入手。McCarthy 補充:「最嚴重的雷暴,是以旋轉方式呈現。」

「旋轉雷暴之所以出現,是因為上、下氣流的形式剛好能組合起來,使其能長時間存在。它的運作系統就像發動引擎一樣,不過雷暴在旋轉時比這更有效率。」何以強大的雷暴會出現旋轉?McCarthy 解釋:「人們藉轉瓶子,將液體更快地由瓶內排出亦是同樣道理 —— 旋轉是傳遞熱量及能量的最有效方法。」

攝於 1 月 4 日,澳洲上空的火積雲。 圖片來源:路透社

當叢林大火產生的熱空氣及煙霧上升,並遇上大氣中的冷空氣時,便會變成火積雲(pyrocumulonimbus cloud)。危險的火積雲迅速形成並移動,從而產生陣風及雷暴。火積雲開始在火燒地區上旋轉時,後果便可想而知。「如此會導致非常迅速的燃燒反饋機制。基於旋轉運動,突然間便有一大堆燃料可供正在燃燒的火利用,並可能導致一些破壞性影響。」同時,正在旋轉的整場風暴,並不代表只會出現一種旋轉火焰的渦流,上述三類旋轉火焰皆有可能同時出現。

內華達大學雷諾分校大氣科學副教授 Neil Lareau 指:「某方面而言,與火積雲有關的渦流,才是真正的火龍捲。當叢林大火形成雷暴時,會為系統增加動力,這點似乎與已知最強烈的超大胞叢林火雷暴事件有關。」McCarthy 便表示,2003 年坎培拉及 2018 年美國加州,便記錄了兩場超大胞叢林火雷暴,一段民眾在 2003 年坎培拉大火拍下的片段中,附近樹木便為旋風所刮倒。

超大胞叢林火雷暴的破壞性,與叢林大火有何分別?只要設想一股龍捲風加上火,結果便是窗戶被捲砸、屋頂被撕毀,車輛翻轉,以及正在快速移動、難以預測的火災。McCarthy 以加州的「卡爾大火」(Carr Fire)為例,指風暴能把正常的林區火災範圍大大擴張,推向更遠的郊區。他又認為:「在這情況下,大眾或消防局捍衛居所的能力極其有限。當它出現,對消防人員來說也是非常危險的事。」

那麼,預測災害出現以避免傷亡便至為重要。McCarthy 稱,專家離災害發生前,只有一個小時的時間,以都卜勒雷達(Doppler radar)判斷雷暴或叢林大火會否出現旋轉。「氣象學家要知道,大氣的移動是朝著抑或遠離雷達。若有正遠離你的大氣旁邊同時有朝著你方向流動的大氣,即說明當中有一個旋轉的中心。」儘管尚能預測有關災害,但正如 Lareau 所言,關於這些風暴的知識仍有待探究。「很可能有許多不同的過程產生各種作用,且這些過程又因情況有異而不同。」但無論如何,當火災開始旋轉,其致命程度比叢林大火有過之而無不及。