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山火事は自らの気象を作り出し、さらに炎を拡散させる。その仕組みを大気科学者が解説

山火事の爆発、火の渦、巨大な雷雨: 火災が大規模かつ高温になると、実際に独自の天候を作り出すことがあります。このような極端な火災状況では、消防士が直接火を消す通常の方法は機能せず、山火事は制御不能に陥ります。消防士は、2024年夏にカリフォルニア州チコ近郊で発生した大規模なパーク火災で、こうしたリスクの多くを目にしてきました。しかし、火事はどのようにして天候を作り出すのでしょうか?私は気象学者で、気象予報モデルで衛星から収集したデータを使用して、極端な火災気象現象をより正確に予測しています。衛星データによると、火災による雷雨は、ほんの数年前には誰も考えていなかったほど頻繁に発生しています。何が起こっているのか、ここで説明します。山火事と天候の関係乾燥した草、灌木、木々のある荒野を想像してください。雷や木の枝が電線に当たったことで、火花が落ちます。天候が暑く、乾燥していて風が強い場合、その火花がすぐに山火事を引き起こす可能性があります。植物が燃えると、大量の熱が放出されます。これにより地面近くの空気が加熱され、その空気は熱気球のように上昇します。これは、熱い空気は冷たい空気よりも密度が低いためです。その後、冷たい空気が流れ込み、上昇した空気によってできた空間を埋めます。山火事はこのようにして独自の風のパターンを作り出します。次に何が起こるかは、大気の安定性によって異なります。地上からの高度とともに気温が急速に下がると、上昇する空気は常に周囲よりも暖かくなり、上昇し続けます。十分に高く上昇すると、水分が凝縮して、火積雲またはフラムマゲニタスと呼ばれる雲が形成されます。空気が上昇し続けると、ある時点で凝縮した水分が凍結します。雲の中に液体の水粒子と凍った水粒子の両方が含まれるようになると、これらの粒子の衝突により電荷が分離します。蓄積された電荷が十分に大きくなると、電荷を中和するために放電（雷としてよく知られています）が発生します。火災によって発生した雲が雷雨になるかどうかは、上昇気流の発生源、不安定性、湿気という 3 つの重要な要素によって決まります。乾いた雷山火事が発生する環境では通常、水分が限られています。下層大気の状態が乾燥していると、いわゆるドライライトニングが発生することがあります。山火事が発生しやすい環境に住んでいる人は、誰もドライ ライトニングを見たいとは思いません。ドライ ライトニングは、雷雨によって雷が発生したものの、降水が地面に到達する前に蒸発してしまう場合に発生します。つまり、雷によって発生した火災を消火するのに役立つ雨が降らないということです。火の渦空気が大気圏を上昇すると、風速や風向が変化することがあります。この状態は風のせん断と呼ばれます。これにより、空気が回転します。上昇する空気は回転を垂直に傾け、竜巻のような状態になります。これらの火災旋風は、燃える灰を拡散させ、新たな火災地域を引き起こす可能性のある強力な風を伴うことがあります。ただし、回転する雷雨を伴わないため、通常は真の竜巻ではありません。衰退する嵐やがて、山火事によって引き起こされた雷雨は収まり始め、上昇したものは下降します。衰えつつある雷雨からの下降気流は、地上で不規則な風を生み出し、予測が難しい方向にさらに火を広げます。火災が独自の天候を作り出すと、その行動はより予測不可能で不規則になり、火災と戦う住民や消防士に対する脅威が増大するだけです。火災の行動の変化を予測することは、すべての人の安全にとって重要です。衛星画像によると、火災による気象現象はそれほど珍しくない気象学者は、1990年代後半に火災が雷雨を引き起こす可能性があることを認識していました。しかし、火災によって引き起こされる天候が実際には一般的であることを確認するために必要な高解像度の画像を科学者が入手できたのは、2017年にGOES-Rシリーズの衛星が打ち上げられてからでした。現在、これらの衛星は、911 に電話が掛かる前であっても、消防士に新たな火災を警告することができます。これは重要なことです。なぜなら、米国全土で山火事の数、規模、頻度が増加傾向にあるからです。気候変動と火災リスクの増大北米では熱波と干ばつのリスクが高まっており、地球温暖化の進行により乾燥した土地や森林が燃えやすい状態になる頻度が高まっている。また、気候モデルの実験では、人為的な気候変動によりそのリスクは今後も高まり続けると予想されている。気候が温暖化する中、火災の危険がある地域に移住する人が増えるにつれ、火災が発生するリスクも高まっています。火災が発生すると、火事が消えた後も長期間にわたって続く連鎖的な危険が伴います。例えば、焼け跡のある土地は、水質や生態系に影響を及ぼす可能性のある地滑りや土石流の影響を受けやすくなります。地域社会は、防御空間や防火帯を築き、家屋や財産の脆弱性を軽減することで、火災被害に対する脆弱性を軽減できます。消防士は、計画的な火災により周囲の燃料負荷を軽減することもできます。火は地球システムの自然な一部であることを覚えておくことが重要です。火の科学者であるスティーブン・J・パインが書いているように、私たち人間は火との関係を再構築し、火と共に生きることを学ばなければなりません。この記事は、複雑な世界を理解するのに役立つ事実と信頼できる分析を提供する非営利の独立系ニュース組織であるThe Conversationから転載されています。執筆者：カイル・ヒルバーン コロラド州立大学 続きを読む：カイル・ヒルバーンは、アメリカ海洋大気庁とアメリカ航空宇宙局から資金援助を受けています。 #山火事は自らの気象を作り出しさらに炎を拡散させるその仕組みを大気科学者が解説