烈焰滚滚的烟雾风暴直冲大气层

随着野火将滚滚浓烟吹送到北美大片区域，其中一些野火引发了烈焰滚滚的雷暴云。

正如上图及后续图片所示，这些火积云（pyrocumulonimbus clouds，简称pyroCbs）以一种视觉上极为壮观的方式提醒我们，野火的破坏力可以达到何种极端程度。但它们的重要性不止于此。

火积云会向地面投射大量闪电，引发更多野火。它们还能将有害的颗粒物污染物广泛传播，甚至将烟雾推入平流层，即地表上方五到七英里处。近期的研究表明，这里的烟雾实际上会影响全球气候。

在上图的这张照片中，可以看到2024年7月15日俄勒冈州“瀑布大火”上方升腾起一个火积云。这场大火已引发了数次此类事件，包括7月13日的一次，那是有史以来美国西部今年夏天的最大的火积云。

“瀑布大火”于2024年7月10日在马卢尔国家森林（Malheur National Forest）燃起，位于俄勒冈州伯恩斯西北约20英里处。截至今日，大火仅得到15%的控制，已烧毁了120,919英亩的土地——面积相当于纽约市的三分之二。这场大火是由人为引起的。

我在7月15日获取的GOES-18卫星图像中，发现了大火上方升腾起的火积云。在接下来的图像动画中，请留意画面大致中间位置突然喷发出的灰烬状物质。

这是7月18日从地面拍摄的火灾现场令人信服的视频片段。

为了感受其规模，请看同一天拍摄的一张照片，显示一架单引擎空中加油机正在大火附近飞行。

火积云的形成是由于野火（或火山爆发）引发强烈的上升热气流，将含灰烬的颗粒物携带至大气层高处。当空气冷却并膨胀时，水蒸气会在颗粒物上凝结，形成灰褐色或棕色的云。

如果上升气流足够强劲，并且有充足的水蒸气，云层高处会形成大量的冰晶，从而产生闪电。这反过来又会增加产生更多更大火灾的风险。

威斯康星大学气象卫星研究合作研究所（CIMSS）的斯科特·巴赫迈尔（Scott Bachmeier）最近退休，他说：“需要一场规模巨大且非常炙热的野火，才能产生足够强的上升气流，进而导致火积云的形成。”

正如巴赫迈尔在CIMSS的同事斯科特·林德斯特罗姆（Scott Lindstrom）指出的那样，“从我的角度来看，火积云之所以有趣，是因为它将大量颗粒物注入到对流层上部/平流层下部，这些物质随后可以被远距离输送。”

烈焰滚滚的烟雾风暴活动激增

长期以来，人们就知道火积云会从火山爆发和核爆炸中升起。但直到2000年，才有了关于火积云从野火中喷发的第一个科学证实。

随着气候变暖和野火活动加剧，火积云变得越来越大，发生频率也越来越高，在2017年、2019年、2020年和2021年都创下了记录。在2021年，异常早且温暖的火灾季节导致了尤其令人担忧的火积云爆发。

当年7月16日，萨斯喀彻温-马尼托巴边境爆发了惊人的10个火积云。据NASA报道，这是自2013年卫星追踪开始以来，北美单日观测到的火积云数量最多的一次。

这次爆发发生在怪物级火积云震惊科学界的两周之后。当时，一个风暴系统在一个不列颠哥伦比亚省的野火上方发展，并蔓延至*超过62,000平方英里*的范围。这片区域略大于佐治亚州。这个巨大的云层将一股烟柱推入了平流层，高达10英里。

事实证明，这是北美科学家有史以来观测到的最大的火积云。

据NASA报道，“北美闪电探测网络（North American Lightning Detection Network）在此次事件中记录了近113,000次云对地闪电，这对于加拿大的一场风暴来说数量相当庞大。”“一位气象学家计算，仅这一个火积云事件就产生了加拿大全年总闪电量的约5%。”

去年发表在《科学》（Science）杂志上的一项研究表明，火积云上升气流中的黑碳颗粒物对平流层——以及气候——的影响比以往认为的要更显著、更持久。

作为这项研究的一部分，科学家们分析了13年的机载观测数据，以确定火积云烟雾的构成及其对平流层的影响。研究人员发现，火积云造成了平流层下部多达25%的黑碳和有机气溶胶。尽管这些物质的气候影响很复杂，但它们被认为像一把雨伞一样，起到了降温作用。

随着气候变化持续导致野火的频率和严重程度增加，火积云的影响很可能也会随之增加。但认为这能帮助我们免受气候变暖的侵害，则是一种误解。

这是因为我们持续排放到大气中的二氧化碳和其他温室气体所带来的变暖效应，远远超过了颗粒物和气溶胶的遮蔽效应。此外，野火排放到大气中的二氧化碳会加剧变暖。事实上，据估计，总体而言，野火的碳排放量占全球年二氧化碳排放量的5%至10%。