Cumulus flammagenitus - Pyrocomulus

Een pyrocumulus, cumulus flammagenitus volgens de nieuwe Internationale Wolkenatlas van 2017, is een wolk uit de cumulusfamilie die zich vormt boven een bron van intense hitte. Het ontstaat meestal tijdens bosbranden of vulkaanuitbarstingen, maar kan zich ook ontwikkelen boven industriële schoorstenen of andere bronnen van hitte en fijne deeltjes. De formatiedynamiek verschilt niet van die van andere convectieve wolken, waarbij de warmtebron dient om de atmosfeer te destabiliseren.

Afhankelijk van de beschikbare stabiliteit en vochtigheidsomstandigheden kunnen we pyrocumulus humilis, mediocris, congestus of zelfs pyrocumulonimbus4 aantreffen. Tenslotte is de schimmel die gepaard gaat met de ontploffing van een kernwapen een soort pyrocumulus,
de pyrocumulonimbus.

Afbeelding-1

Afbeelding-2

Afbeelding-3

1: flammagenituswolk veroorzaakt door de uitbarsting van de vulkaan Mount Redoubt op 21 april 1990

2: Een flammagenituswolk van een brand in augustus 2009 in Zuid-Californië

3: Natuurbrand in Yellowstone National Park veroorzaakt een flammagenituswolk.

Onstaanswijze

De pyrocumulus wordt, zoals elke cumulus, gevormd in een atmosferische convectiebeweging wanneer de lucht op een laag niveau warmer en vochtiger is dan die in de lucht. De dichtheid van de laaggelegen luchtpakketten is dus lager dan die op hoogte en de Archimedische stuwkracht in de luchtkolom geeft een opwaartse beweging. Naarmate de lucht stijgt, ondergaat deze adiabatische expansie, die de temperatuur afkoelt en de relatieve vochtigheid verhoogt. Wanneer de lucht verzadigd raakt, condenseert waterdamp tot wolkendruppels.

De aanwezigheid van vocht is noodzakelijk voor hun vorming omdat warmte alleen de omstandigheden van instabiliteit creëert. Dit wordt geleverd door de luchtmassa en kan worden verhoogd door verdamping van omringende planten. Een lage jetstream of een ander convergerend windelement kan de effecten accentueren.

Bij pyrocumulus verwarmt de warmtebron niet door de zon maar door een andere intense bron. Bosbranden of vulkaanuitbarstingen zijn de meest voorkomende bronnen omdat ze een aanzienlijke hoeveelheid warmte produceren. Ze hebben ook minder vocht nodig om wolken te vormen door luchtpakketten hoger op te tillen om verzadiging te bereiken. Warmteafgevende industriële activiteit, zoals een fabrieksschoorsteen, kan echter de oorzaak zijn als de lucht al onstabiel genoeg is.

Een van de extra kenmerken van deze wolk is dat de warmtebron ook een bron is van fijne hydrofiele deeltjes. Waterdamp heeft inderdaad een kern nodig om druppeltjes te vormen tijdens verzadiging. Rook van bosbranden of vulkanische as voegt een zeer groot aantal van deze deeltjes toe aan de reeds in de lucht aanwezige deeltjes en vergroot daardoor de kans op wolkenvorming.

Uiterlijk

Pyrocumuluswolken zijn vaak grijsachtig of bruinachtig van kleur vanwege de rook en as die ze bevatten. Dit type wolk heeft ook de neiging om uit
te zetten omdat de as die betrokken is bij wolkenvorming, de hoeveelheid condensatiekernen verhoogt.

Wildvuur in Yellowstone National Park produceert een pyrocumuluswolk

Pyrocumuluswolk, boven Oregon Gulch-brand in Oregon en Californië

Effecten

Pyrocumulus humilis en mediocris wolken hebben weinig effect behalve het afsnijden van zonnestraling. Dit kan de lokale opwarming dempen en
een bosbrand helpen bestrijden, maar door een bewolkt gebied naast een zonnig gebied te creëren, kunnen ze een windpatroon creëren dat de
wind daar verhoogt en het tegenovergestelde effect heeft.

Pyrocumulus congestus kan regen geven, en pyrocumulonimbus kan de tropopauze bereiken en regen, roetzwarte hagel, bliksem, regenbuien en soms zelfs tornado's toevoegen . Ze zullen echter over het algemeen veel minder neerslag geven dan gewone congestus en cumulonimbus,
ondanks hun sterke verticale extensie. De studie van gegevens van satellieten en meteorologische radars heeft inderdaad aangetoond dat de
druppels die in deze wolken worden gevormd erg klein zijn, zelfs tot aan de top. Dit komt doordat het aantal condensatiekernen van de rook erg groot is en leidt tot sterke concurrentie om de beschikbare waterdamp. Hun regen is daarom vaak niet voldoende om de brand te blussen die het heeft gevormd en in het geval van pyrocumulonimbus kan de bliksem die het genereert, uit zijn aambeeld, anderen doen ontbranden.

Pyrocumulonimbus kan ook de bron zijn van een injectie van rookdeeltjes in de stratosfeer, waardoor een kleinschalig effect ontstaat dat lijkt op de nucleaire winter, naast het beïnvloeden van de vorming van stratosferisch ozon.

Ten slotte kan de pyrocumulus geassocieerd met vulkaanuitbarstingen bliksem produceren (vulkaanstorm). De oorzaak van dit fenomeen is gerelateerd aan de significante verticale bewegingen en de elektrische aard van de asdeeltjes. Deze as kan inderdaad elektrisch worden geladen en hun verplaatsing naar de top van de wolk zorgt voor een potentiaalverschil. Het is een effect dat lijkt op het transport van ladingen door ijskristallen
in een cumulonimbus.

Nucleaire ontploffing

De paddenstoelwolk is een soort pyrocumulonimbus. Het laten vallen van de atoombom op Hiroshima vond plaats bij helder weer. Kort daarna vormde zich de paddestoelwolk en begon er zwarte regen te vallen, die vol zat met radioactief roet. Deze regen heeft veel mensen gedood. De paddenstoelwolk groeide wijdverspreid in de stratosfeer en bracht veel deeltjes met zich mee die gevangen bleven (zie de theorie van de nucleaire winter). Er waren geen meldingen van elektrische verschijnselen of hagelstenen, omdat het erop lijkt dat de aanwezigheid van roet de vorming van grote druppels of hagelstenen verhinderde. Hoewel de paddenstoelwolk kan worden vergeleken met een zeer grote cumulonimbus, kan deze niet worden vergeleken met een supercelonweersbui.

Bronnen: Wikipedia-en, Wikipedia-fr, Der Karlsruher Wolkenatlas, WMO cloudatlas

Categorieën: Meteorologische instrumenten I Weer A tot Z