Tulipyörteet vs. tulen synnyttämät tornadot
Jokainen valokuva palavasta liekki- ja tuhkapatsaasta näyttää dramaattiselta, minkä vuoksi otsikot nimittävät kahden metrin metsäpalopyörteet ja puolen kilometrin tuhoisat pyörteet samalla termillä „firenado”. Ilmakehädynamiikassa ero vastaa aurinkoisen päivän aavikon pölypyörteen ja supersolutornadon välistä eroa.
Tulipyörteet ovat rajakerroksen ilmiöitä. Ympäröivä vaakasuora tuulenleikkaus harjanteiden tai liekkirintaman sivuilla kallistuu pystysuoraksi kelluvaksi lämpöpilveksi ja venyttää kulmaliikemäärää, aivan kuin luisteluharjoittelija vetäisi kätensä sisään. Useimmat ovat 1–30 metriä leveitä, pysyvät irrallaan yläpuolisista pilvistä ja haihtuvat minuuteissa polttoaineen geometrian muuttuessa.
Tulen synnyttämät tornadot (pyrotornadot) vaativat syvää kosteaa konvektiota yläpuolella, erityisesti cumulonimbus flammagenitus -pilven (pyrokumulonimbus eli pyroCb). Kun palamislämpö ja vapautunut polttoaineen kosteus kohoavat nostotason yläpuolelle ja jäätyvät yli −40 °C:ssa, kondensaation piilolämpö voimakkaasti vahvistaa pilven nousuvirtauksen nopeutta. 18. tammikuuta 2003 lähellä Canberraa Australiassa ja 26. heinäkuuta 2018 Carr Firen aikana Reddingissä Kaliforniassa tutka-nopeusmittaukset tallensivat pyörteisiä pyroCb-nousuvirtauksia, jotka ulottuivat yli 11 km:n korkeuteen ja supistuivat tornadon kokoluokan pyörteiksi. Tapahtuman jälkeiset insinööritutkimukset Carr Firen pyörteen jäljiltä dokumentoivat kuoritut puut, kuluneen maaperän ja rakenteellisen teräksen vaurioita, jotka vastaavat EF3-tuulennopeuksia yli 64 m/s (143 mph).
| Mittari | Tulipyörre | Pyrotornado |
|---|---|---|
| Pilvikytkentä | Ei mitään (avoin pilvi) | Kytketty pyroCu / pyroCb:hen |
| Ytimen leveys | 0.5 – 35 m | 150 – 800+ m |
| Kesto | Sekunneista noin 5 minuuttiin | 20–60+ minuuttia |
Tulivuorisalaman kaksi moottoria
Pitkäaikaisvalotuskuvat Calbucosta (Chile, 2015), Taalista (Filippiinit, 2020) ja Sakurajimasta (Japani) paljastavat rosoisia sähkösäikeitä, jotka kulkevat läpinäkymättömien tuhkapatsaiden läpi. Koska kamerat keräävät valoa useiden sekuntien ajan, valokuvat saavat tulivuoren purkauspilvet näyttämään jatkuvasti hehkuvilta, kun taas 5 000 kuvaa sekunnissa tallentava nopea video erottaa yksittäiset portaittaiset johtajat.
-
Silikaattien varautuminen patsaan alaosassa
Heti aukon yläpuolella, selvästi ilmakehän jäätymisrajan alapuolella, räjähdysmäinen magman pirstoutuminen (fraktoemissio) irrottaa varautuneita ioneja, kun karkeiden lapillien ja hienojen mikrometrikokoisten tuhkahiukkasten turbulenttiset törmäykset siirtävät elektroneja triboelektrisyyden avulla. Painovoima erottaa raskaat, positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet rakeet kevyestä hienosta pölystä, ja purkauksen alkamisen jälkeen sekunneissa syntyy 10–300 metrin pituisia kipinöitä.
-
Patsaan yläosan jääsähköistyminen
Vedenalaiset ja vesirikkaat pliniaaliset purkaukset nostavat megatonneittain vesihöyryä 8–15 kilometrin korkeuteen. Tuhkarakeet toimivat runsaina jääytimenmuodostajina; graupelin peittämien tefrahiukkasten ja puhtaiden jääkiteiden kimmahtavat törmäykset synnyttävät useiden kilometrien mittaisia salamoita. Näin lentoliikenteen varoituskeskukset saavat välittömän maailmanlaajuisen radiovahvistuksen tuhkapilven korkeudesta myös pilvipeitteen alla.