Tűzörvények vs. tűz által keltett tornádók
Bármely, forgó láng- és hamuoszlopról készült fotó drámainak tűnik, ezért a címlapok a két méteres bozóttűz-örvényeket és a fél kilométeres pusztító örvényeket egyaránt a „tűztornádó” kifejezéssel illetik. A légköri dinamikában a különbség ahhoz hasonló, mint egy napos sivatagi porördög és egy szupercella-tornádó között.
A tűzörvények határrétegbeli jelenségek. A gerincek fölötti vagy a lángfrontok melletti vízszintes szélnyírás függőlegesen eldől egy felhajtóerős termikus oszlopban, és a szögimpulzust úgy nyújtja, mint amikor a korcsolyázó behúzza a karját. A legtöbb 1–30 méter átmérőjű, fölötte lévő felhőktől függetlenül marad, és a tüzelőanyag-geometria változásával percek alatt eloszlik.
A tűz által keltett tornádók (pirotornádók) mély, nedves konvekciót igényelnek a fejük felett, pontosabban egy cumulonimbus flammagenitust (pirocumulonimbuszt, vagy pyroCb-t). Amikor az égési hő és a felszabaduló tüzelőanyag-nedvesség a kondenzációs emelkedési szint fölé nyomul, és −40 °C alá fagy, a kondenzáció látens hője jelentősen felerősíti az oszlop felfelé áramlásának sebességét. 2003. január 18-án Canberra közelében, Ausztráliában, és 2018. július 26-án a kaliforniai Redding melletti Carr-tűz idején radaros sebességpásztázások rögzítettek olyan forgó pyroCb-felfelé áramlásokat, amelyek függőlegesen 11 km felett húzódtak, és tornádó méretű örvényekké záródtak. A Carr-tűz örvényéről készült utólagos mérnöki felmérések kérgetlen fákat, lekopott talajt és szerkezeti acélkárokat dokumentáltak, amelyek az EF3-as szélsebességnek (64 m/s, azaz 143 mph felett) felelnek meg.
| Mérőszám | Tűzörvény | Pirotornádó |
|---|---|---|
| Felhőkapcsolat | Nincs (nyílt oszlop) | Csatolva pyroCu / pyroCb-hez |
| Mag szélessége | 0.5 – 35 m | 150 – 800+ m |
| Időtartam | Másodpercektől ~5 percig | 20 – 60+ perc |
A vulkáni villámlás két motorja
A Calbucóról (Chile, 2015), a Taalról (Fülöp-szigetek, 2020) és a Szakuradzsimáról (Japán) készült hosszú expozíciós fényképek szaggatott elektromos szálakat mutatnak, amelyek átszövik az átlátszatlan hamuoszlopokat. Mivel a kamerák több másodpercen át gyűjtik a fényt, a fotókon a vulkáni füstoszlopok folyamatosan izzónak látszanak, míg a másodpercenként 5000 képkockás nagysebességű felvétel a különálló, lépcsőzetesen haladó vezetőcsatornákat is felbontja.
-
Az alsó oszlop szilikátos feltöltődése
Közvetlenül a kürtő fölött, jóval a légköri fagyáspont szintje alatt, a robbanásos magmatöredezés (fraktoemisszió) töltött ionokat lövell ki, miközben a durva lapilli és a finom, mikrométeres méretű hamu turbulens ütközései elektronokat adnak át triboelektromos úton. A nehéz, pozitívan és negatívan szétválogatódott szemcséket a gravitáció elkülöníti a könnyű finom portól, ami a kitörés kezdetét követő másodperceken belül 10–300 méteres szikrakisüléseket vált ki.
-
A felhőoszlop felső részének jeges elektromos feltöltődése
A víz-gazdag, tengeralatti és Plinius-típusú kitörések megatonnányi vízgőzt juttatnak 8–15 km magasságba. A hamuszemcsék bőségesen működnek jégmag-képző részecskékként; a graupellel bevont tefra-szemcsék és a tiszta jégkristályok visszapattanó ütközései többkilométeres villámokat hoznak létre, így a légiforgalmi figyelmeztető központok a felhőzet alatt is azonnali, globális rádiós megerősítést kapnak a hamufelhő magasságáról.