山火中的最强杀手:“旋转的火焰”火龙卷风的工作原理

山火中的最强杀手:“旋转的火焰”火龙卷风的工作原理

北方的春季干燥且多风,极易引发山火。在干燥环境和大风助力下,凶猛的山火会快速吞噬大片的山林,而且极易引发更为危险的爆燃或火龙卷,使燃烧的火场犹如修罗地狱一般。

火龙卷风,也被称为火恶魔、火龙卷或火旋风。这些旋转的火焰组成的巨大塔尖直达云霄,横扫一切。那到底什么是火龙卷风?它们有多危险呢?

火龙卷风其实根本不是龙卷风。真正的龙卷风是由三个关键要素相互碰撞而形成的:靠近地面的温暖潮湿的空气;大气不稳定,一种促进空气垂直运动的状态;以及推动潮湿空气向上运动的锋面碰撞。

然而,火龙卷风并不是由高空条件形成的,它们是由地面迅速上升的干热空气造成的。从这个意义上说,火龙卷风与旋风或“尘暴”有更多的相似之处。旋风或“尘暴”通常是在炎热、阳光充足的日子里形成的,此时附近的地面会使空气迅速升温。

山火中的最强杀手:“旋转的火焰”火龙卷风的工作原理

火龙卷风的物理学

当燃烧产生的炽热空气从地面上升时,它会形成垂直的柱状物或“烟囱”,直到密度变小,逐渐冷却,然后在更高的高度消散。随着越来越多的热空气被吸入上升的柱状物中,它开始以漩涡的形式旋转,这与浴缸排水时形成的漩涡没有什么不同。

这些涡旋是由流体(液体或气体,如空气)的角动量产生的。角动量表明,当一个物体靠近旋转中心时,它会加速。旋转的花样滑冰运动员在将四肢向身体中心收拢时就表现出了这一点,这会使他们旋转得更快。

在沙尘暴中,热空气以漩涡的形式向上旋转,带走了地上的沙子、灰尘、树叶和其他任何东西。然而,一场火灾龙卷风会带走燃烧的灰烬、炽热的气体和可燃的碎片,形成一个可怕的火焰塔,可以延伸到数百米高的空中。

山火中的最强杀手:“旋转的火焰”火龙卷风的工作原理

火龙卷风危险吗?

一般来说,大多数火龙卷风只持续几分钟,这是它们很少被视频捕捉到的原因之一。当热空气上升和冷却时,它的强度就会减弱,无论产生什么燃料,火龙卷风最终都会燃烧殆尽。

尽管如此,火龙卷风还是非常危险的。火龙卷风的温度可以达到惊人的1093摄氏度。此外,由于它们行动迅速,它们可以在几秒钟内切割出相当远的破坏范围,并将大火蔓延到更广阔的地区。

火龙卷风的破坏性力量是相当惊人的:2000年,美国加利福尼亚州林业和消防局的一名工作人员观察到的一场火龙卷风越过了一道防火带,将一辆全地形车从地上举起,砸在一辆SUV上,压碎了SUV,造成一名工作人员严重受伤。

1926年,加州圣路易斯奥比斯波附近的联合石油公司油库遭到雷击,引发了一系列火龙卷风。大火燃烧了整整五天,大火引发的火龙卷风向东蔓延,击中了一座房屋,把它抬到空中,带着它穿过一片田野,直到它被扔下来,摧毁了房屋,并造成房屋内两人死亡。

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最严重的火龙卷风灾害

也许,有记录以来最严重的一系列火龙卷风发生在1871年的美国。席卷威斯康辛州佩什蒂戈及其周边地区的野火,受干热大风的影响,也可能还受到刀耕火种的农业技术的影响,一场时速161公里/小时的野火席卷了该镇,并点燃了该镇数个伐木场中的一个。

随之而来的火龙卷风造成了令人难以置信的破坏:火车车厢、房屋和商业建筑被抛向空中,估计有6070平方公里的区域被烧毁。

大火的强度足以越过格林湾的水域,烧毁门半岛的部分地区。至少有1500人死亡,许多人被埋在一个乱葬坑里,因为没有人活着来辨认死者的尸体。


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