Det finns få saker som är mer illavarslande än ett överhängande åskmoln. Lägg till en löpeld i blandningen, och resultatet kan bli en hög storm av tjock rök, ulmande glöd och överhettad luft.

Brandeldade åskväder är naturligt förekommande vädersystem som ibland snurrar upp till följd av rök och värme från intensiva skogsbränder. Dessa extrema stormar, kallad pyrocumulonimbus (pyroCb), inträffar sällan, men när de gör det, de kan leda till tragiska resultat.

Skapandet av en brandstorm

Skogsbränder avger intensiv värme, tvingar stora mängder rök och varm luft att stiga. När blandningen rör sig högre in i troposfären - det lägsta lagret i jordens atmosfär - svalnar och expanderar den när lufttrycket sjunker. Fukt i luften kondenserar snart, bildar stora svullna moln som kallas pyrocumulusmoln.

När förhållandena i atmosfären är lagom - inklusive en varm, torrt luftlager nära marken och en svalare, fuktigare lager ovanför - atmosfären kan bli konvektivt instabil. Alltmer turbulent luft sätter vattendroppar och iskristaller i pyrocumulusmoln på en kollisionskurs, bygga upp en elektrisk laddning och förvandla systemet till ett högt åskväder.

De skyhöga pyroCbs, som sällan producerar regn på marken trots att det är åskväder, kan till och med stiga ut ur troposfären och sträcka sig in i stratosfären 10 miles/kilometer över ytan.

Lika mörkt som natten

Inte överraskande, pyroCbs kan vara otroligt farligt. Den 7 februari kl. 2009, den mest förödande dagen med bränder i Australiens historia skapade minst tre pyroCbs som förde glöd 18 miles (30 kilometer) från deras källa och utlöste blixtnedslag som antände ytterligare eldar 100 miles (100 miles) bort. Känd som buskbränderna på Black Saturday, dessa bränder brann kollektivt 1, 737 kvadratkilometer (4, 500 kvadratkilometer) och krävde 173 liv.

En pyroCb som bildades under Carr -branden nära Redding, Kalifornien 2018 hade så starka vindar att det skapade en tornado-styrka eldvirvel, och en pyroCb i Canberra, Australien, 2003 var så extremt att det släppte en ström av svart hagel och gjorde daghimlen mörk som natt.

Lyckligtvis, dessa händelser är fortfarande relativt sällsynta, även om 2019 års forskning från Australien tyder på att klimatförändringar kan orsaka att förhållandena där blir mer gynnsamma för bildandet av pyroCbs i framtiden.

Nick Nauslar, som förutspår brandväder för National Oceanic and Atmospheric Administration National Weather Service, sa att cirka 25 till 50 pyroCb -händelser inträffar runt om i världen varje år. Han sa att det fortfarande är en utmaning för forskare att förutse exakt när stormarna kommer att inträffa.

"De är fortfarande riktigt svåra att förutse, "Nauslar sade. Även om forskare kan kontrollera väderförhållandena före en brand, de kan inte beskriva exakt hur en löpeld kommer att påverka den lägre atmosfären och förändra väderförhållandena. Ansträngningen att studera pyroCbs "är fortfarande så ung och det finns fortfarande så mycket att lära, "Sa Nauslar.

Rök högt ovanför

En viktig signatur för pyroCbs är deras inverkan på stratosfären. Men tills nyligen, forskare trodde inte att skogsbränder kunde injicera sot, aerosoler och organiska föreningar högt upp i atmosfären.

"Tanken att en eldstorm skulle kunna fungera som en vulkan och injicera material i stratosfären var helt okänd, "sa Mike Fromm, en meteorolog vid U.S. Naval Research Laboratory i Washington, DC Fromm har studerat pyroCbs sedan slutet av 1990 -talet med hjälp av satellitinstrument.

Rökpartiklar från pyroCbs kan stanna i atmosfären i dagar till veckor och, i extrema fall, månader. Rök från en massiv pyroCb i Kanada 2017 stannade kvar i övre stratosfären i åtta månader, enligt en nyligen genomförd studie i tidskriften Science där forskare betraktade de pyroCb -partiklar som höjdes som en proxy för att undersöka de potentiella klimat- och atmosfäriska effekterna av rökrök från kärnkraftsexplosioner.

PyroCbs kommer inte att orsaka en kärnvinter snart, men Fromm sa till Science News att en öppen fråga om pyroCb -plymer är om de kan skada ozon i stratosfären. "Vi försöker fortfarande förstå och kvantifiera och beräkna [om] det finns, faktiskt, en klimatpåverkan av dessa plumes, "Fromm berättade för Eos.

Denna berättelse uppträdde ursprungligen på Eos.org och publiceras här igen som en del av Covering Climate Now, ett globalt journalistiskt samarbete för att stärka täckningen av klimathistorien.

Pyrocumulusmoln kan också bildas efter massiva vulkanutbrott. Under Kīlaueas utbrott utan motstycke 2018, pyrocumulonimbus moln - komplett med blixtnedslag - bildade över spricka 8 i Leilani Estates på Hawai'i Island.