追逐犹他州的火云

纹理化的灰色野火烟雾从Fishlake国家森林附近的一场火灾向东飘散。在火锋附近的高耸羽流东侧可见一个暗影。

数据可视化显示了同一场景的云顶亮度温度。高耸、寒冷的烟雾云显示为白色，而较低高度的较暖羽流显示为紫色。

科学家们早已知道，火山能将大量颗粒物送入平流层。在过去的几十年里，人们逐渐认识到野火也能做到这一点，通过产生高耸的、充满烟雾的火积雨云（pyrocumulonimbus，简称pyroCb）。

最大的火积雨云是令人惊叹的天气制造者，能产生巨大的雷暴云砧，释放闪电、冰雹和暴雨。越来越多的研究表明，火积雨云还能通过将颗粒物和气体的脉冲输送到平流层大部分干燥、无云的区域，对高层大气产生巨大影响。一旦进入平流层，烟雾可以广泛扩散并持续数月或数年，有时环绕全球，并可能影响臭氧层和地球的能量收支。

理解这些神秘而危险的云，正是大气科学家团队——NASA的INSPYRE（注入烟雾与火积雨云实验）任务的一部分——今年夏天用NASA的ER-2飞机、NSF/NCAR的GV飞机以及一系列车载传感器追逐它们的原因。该团队于2026年8月3日完成了夏季首批采样任务之一，当时GV飞机飞越了来自Widemouth 2火灾的高空烟雾脉冲，这是犹他州今年迄今最大的火灾之一。

闪电于2026年7月27日点燃了这场火灾，但火势相对较小，直到8月2日，在强风和炎热干燥的条件下，火势扩大了一倍多。当天下午，在产生两次火积雨云爆发后不久，NASA Aqua卫星上的MODIS（中分辨率成像光谱仪）捕捉到了这张图像（上图），显示出一根高耸的云和烟雾的烟囱，在下方低空烟雾上投下阴影。

这些爆发将云推得足够高，Aqua测量到的云顶亮度温度远低于-40°C，这是识别火积雨云的常见阈值，也表明云顶正在翻腾至对流层顶，有时甚至进入平流层。亮度温度测量“揭示了两次离散的火积雨云活动脉冲”，美国海军研究实验室的科学家Michael Fromm说。“最西边的是最新的脉冲，在可见光图像中因其阴影而突出。”

尽管相对常规且规模较小，这次火积雨云事件发生在同一场火灾在黎明前产生的一次火积雨云之后，后者由NOAA的GOES-West气象卫星成像。“早晨的火积雨云更为罕见，”Fromm说，因为它们没有白天加热的帮助来助长对流。然而，在这种情况下，大气中似乎有足够的不稳定性和水汽来允许火积雨云发展。

一天内多次火积雨云可能给预报员和消防官员增加了不必要的复杂性，他们正在与大火搏斗并组织疏散，INSPYRE的首席研究员David Peterson说。“为火灾预报员减少这种不确定性是我们在这里研究它的一个重要原因，”他补充道。

像Peterson和Fromm这样的遥感专家通常通过卫星远距离研究火积雨云，但飞行员在烟雾羽流形成后几小时内追逐并采样的情况较少。在这种情况下，当Widemouth 2火灾爆发时，GV飞机在地面上，位于科罗拉多州，它直奔8月3日飘过新墨西哥州的高空烟雾羽流。飞机上的仪器在地面上方约12公里（8英里）处采样烟雾，收集的数据高度通常不纳入预报模型。

在那次任务中，机上的一位科学家捕捉到了这张图像（上图），显示一团火积云（pyroCu）在Widemouth 2火灾上空翻腾。虽然不如火积雨云高或能量强，但火积云是前兆云，具有许多相同的特征。在这里，火灾的热量助长了强烈的对流上升气流，形成高耸的云，带有蓬松的过冲云顶，刺入对流层上层，而低空烟雾在下方飘移。

卫星擅长通过测量烟雾羽流上方形成的云顶温度来识别火积雨云。利用这种技术，研究人员已经确定野火每年产生约70次火积雨云，其中许多发生在加拿大和俄罗斯的茂密森林中，尽管在美国和澳大利亚的草原和稀树草原也有大量发生。2026年至今，Fromm和同事们已在美国本土识别出至少13次。

自2000年代初首次火积雨云出现在科学文献中以来，科学家们已编目了超过700个事件，他们现在认为野火可能贡献了低平流层中高达25%的黑碳和有机气溶胶。火积雨云的频繁发生意味着它们在野火季节期间注入的颗粒物总质量可能与大型火山喷发相媲美。

尽管如此，关于这些神秘云的许多问题仍未解答。目前尚不清楚哪些植被最有可能助长火积雨云，为什么有些云比其他云产生更多闪电，为什么它们只在少数火灾中形成，以及如何准确预测它们。

“无论是它们在地面上的危险表现，还是它们在对流层上层和平流层下层的持久印记，”Fromm说，“火积雨云不断让我们感到惊讶。”

NASA地球观测站图片由Michala Garrison拍摄，使用NASA EOSDIS LANCE和GIBS/Worldview的MODIS数据。照片由Bernadett Weinzierl/维也纳大学提供。 故事由Adam Voiland撰写。

参考资料

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• Denver 7，通过Instagram（2026年7月28日）你见过野火上方充满烟雾的云吗？访问于2026年8月13日。 《经济学人》（2026年8月9日）NASA瞄准火风暴。访问于2026年8月13日。- Fromm, M., 等（2022）理解高强度野火引发的火积雨云风暴的关键要素。《通讯地球与环境》，3, 243。 - InciWeb（2026）Widemouth 2火灾。访问于2026年8月13日。
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• 美国海军研究实验室（2025年6月25日）火风暴：野火如何产生“脏雷暴”并影响天气。访问于2026年8月13日。
• 天气频道（2026年8月10日）认识那些飞入喷火雷暴的科学家，并了解他们为什么这样做。访问于2026年8月13日。
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