Os recentes incêndios florestais na Austrália têm sido terríveis. Enquanto falamos de firenadoes e megablazes, estamos entendendo o quão perigoso e imprevisível o comportamento do fogo pode ser.

A temporada de incêndios florestais devastadores da Austrália nos tornou mais conscientes das condições climáticas envolvidas nas faíscas, espalhar e suprimir incêndios florestais.

Como os incêndios cresceram em ferocidade, vimos um fenômeno incrível - a formação de nuvens e tempestades 'pirocumulonimbus'. Estamos lidando com incêndios poderosos o suficiente para criar seus próprios sistemas climáticos.

Começa com grande, intensas plumas de fumaça. De lá, um sistema de pirocumulonimbus pode causar estragos ao lançar enormes "jatos" de ar no solo, carregando brasas na direção do vento que acendem novos incêndios, ou provocando novos incêndios por meio de relâmpagos.

Então, o que sabemos sobre esses sistemas e como os incêndios podem combater incêndios dessa intensidade no futuro?

Uma tempestade de fogo perfeita

Muitos ingredientes precisam ser combinados para que um evento de pyroCb se desenvolva, diz o Dr. Kevin Tory, Cientista Pesquisador Sênior do Bureau de Meteorologia e Bushfire and Natural Hazards Cooperative Research Center.

"Primeiro, precisa haver grandes quantidades de calor, "diz Kevin.

Em última análise, o fogo precisa ser poderoso o suficiente para produzir uma grande e vigorosa pluma de fumaça que se eleva talvez de 3 a 5 km antes que a nuvem possa se formar na pluma de fumaça. Então, somente se a pluma de fumaça ainda tiver energia abundante nessa altura, uma tempestade se formará. “As condições climáticas perfeitas para gerar um incêndio intenso são quentes, seco e ventoso. Se você conseguir essa combinação com bastante combustível seco, um fogo vai queimar como um louco. "

Contudo, quente e seco significa que a pluma de fumaça também está seca, uma vez que a maior parte do ar na coluna de fumaça foi misturada de fora. Isso significa que a nuvem de fumaça deve subir ainda mais antes que a nuvem possa se formar.

E se estiver ventando, a pluma de fumaça é espalhada, tornando ainda mais difícil para ele subir o suficiente para a formação da nuvem.

Em contraste, as condições perfeitas para criar uma pluma são quentes, úmido e muito leve ou sem vento.

"então ... precisa estar quente, seco e ventoso o suficiente para obter incêndios intensos; mas não muito quente e seco para que sua pluma tenha que ficar muito alta e não muito ventoso para que sua pluma seja soprada, "Kevin explica.

Soprando no vento

Uma mudança no vento é uma forma comum de ocorrer essa combinação ideal de condições.

Quente, condições secas e ventosas podem gerar um incêndio muito grande e intenso, embora seja muito quente, seco e ventoso para o desenvolvimento do pyroCb.

Se uma brisa do mar ou frente fria chegasse ao fogo com uma mudança na direção do vento, o fogo pode ficar ainda maior e mais quente quando os longos 'flancos' tornam-se ativos 'frontais'.

Mas talvez a mudança mais importante esteja na própria nova massa de ar. O ar mais frio e úmido permite que a nuvem se forme na pluma de fumaça em níveis muito mais baixos.

Além disso, diz Kevin, "quando as duas massas de ar se juntam assim ... cria um momento em que não há vento, ou ventos muito fracos, e isso permite que a pluma fique bem alta. "

Juntando tudo isso, a mudança na direção do vento produz um fogo maior e mais quente com uma pluma muito mais vigorosa, a velocidade reduzida do vento permite que a pluma fique mais alta e o ar mais frio e úmido puxado para a pluma permite que a nuvem se forme em altitudes mais baixas.

Aquecendo as equações de Briggs

Nos últimos quatro anos, Kevin pesquisou esses sistemas em nuvem para entender melhor a dinâmica da ascensão básica da pluma. Ele está construindo pesquisas de quase 70 anos atrás.

"Nas décadas de 50 e 60, havia um interesse generalizado em entender como as plumas sobem das chaminés porque havia sérios problemas de qualidade do ar em cidades de todo o mundo, "diz Kevin.

Os engenheiros queriam ver a altura das chaminés de fumaça para garantir que o ar a favor do vento fosse limpo. Sem computadores, eles encontraram soluções simples com base em observações, mas suas equações eram freqüentemente imprecisas.

Contudo, as Equações de Briggs baseadas em dinâmica de fluidos complexa (publicadas pela primeira vez em 1975) eram surpreendentemente simples e precisas e ideais para o problema de piroCb.

Um cálculo simples

Com o objetivo de mantê-lo simples, Kevin está medindo o fluxo total de calor que vai para uma nuvem de fumaça.

"A comunidade do fogo fala sobre o poder do fogo. Esta é basicamente a taxa na qual a energia, na forma de calor, entra na pluma ou sobe através da pluma, "diz Kevin.

"O que estamos fazendo é calcular o poder de fogo mínimo necessário para a formação do pyroCb.

"Chamamos isso de limite de poder de fogo de pirocumulonimbus (PFT), e pode basicamente ser reduzido a uma função de três variáveis. "

A primeira é a altura que a pluma deve atingir antes que a nuvem se forme com energia suficiente para gerar uma tempestade - a altura de convecção livre (Z).

O segundo é o vento médio na camada abaixo da altura de convecção livre - a velocidade do vento de camada mista (U).

O terceiro é o incremento de temperatura. Isso é o quanto a pluma de fumaça precisa estar mais quente do que o ar na camada mista (∇T).

Se parece com isso:

PFT =0,3 × (Z ^ 2) × U × ∇T

O valor produzido está em gigawatts quando Z é inserido em quilômetros, U está em metros por segundo e ∇T está em ℃. É uma quantidade mínima teórica de energia que um fogo precisa produzir para que um piroCb se desenvolva.

Combatendo incêndios com equações?

Kevin reconhece que cada incêndio é único.

"Contudo, se produzirmos o mapa de previsão do PFT de hora em hora ... você pode ver essas manchas ou regiões de baixo valor - o que equivale a alta ameaça - movendo-se por toda a paisagem. "

Os meteorologistas podem usar esses mapas para identificar áreas de risco.

"Eles podem ver que podem ter um problema às 16h em um determinado incêndio porque há uma mudança de vento chegando. Se houver um valor bastante baixo de PFT nessa mudança de vento, precisamos estar atentos a isso, "Kevin diz.

Ferro no fogo

Nos próximos seis meses, Kevin aplicará o PFT aos dados meteorológicos dos últimos 30 anos para ver se as condições meteorológicas estão mudando para tornar as condições de pirocobacia mais favoráveis.

"Apenas alguns anos atrás, eventos pyroCb eram extremamente raros, "Kevin diz." No ano passado, tivemos 15 no Leste de Victoria entre janeiro e março. E isso foi completamente superado pelos números que vimos no sudeste da Austrália desde outubro. "

Para pesquisadores, é uma oportunidade de investigar como e por que isso está acontecendo com mais frequência.

Para bombeiros, compreender a imprevisibilidade de incêndios quando esses sistemas se desenvolvem é fundamental.

"Continua a me surpreender que esses incêndios possam produzir a quantidade realmente enorme de energia necessária para gerar uma nuvem pirocumulonimbus, "diz Kevin." O potencial de destruição é enorme. "

Este artigo apareceu pela primeira vez no Particle, um site de notícias científicas baseado na Scitech, Perth, Austrália. Leia o artigo original.