شهدت ولاية كاليفورنيا هذا الأسبوع مشاهد مرعبة مع اندلاع حرائق غابات واسعة، وكان الأمر أكثر إثارة للفزع هو ظهور فيديوهات لـ “دوامات الحريق” الخطيرة التي زادت من سرعة انتشار النيران بصورة غير مسبوقة.
و”دوامات الحريق” من أعنف الظواهر المرتبطة بالحرائق الضخمة، وتتسبب في تحديات إضافية لفرق الإطفاء التي تواجه صعوبة متزايدة في السيطرة على ألسنة اللهب.
وكما يعرفها موقع خدمة الغابات الأميركية، هي دوامات هوائية ناتجة عن درجات حرارة عالية وحرائق ضخمة، وتتشكل بسبب التفاعلات الحرارية بين الهواء الساخن والبارد، مما يؤدي إلى حركة هواء دوارة شديدة القوة، وتتسبب هذه الظاهرة في زيادة سرعة الرياح بشكل ملحوظ، مما يعزز من انتشار النيران بسرعة فائقة، ويمكن أن تصل دوامات الحريق إلى ارتفاعات تصل إلى مئات الأمتار، وتنقل النيران إلى مناطق بعيدة، مما يزيد من تعقيد جهود الإطفاء.
3 أنواع للدوامات
وتكشف تقنيات المحاكاة الحاسوبية المتقدمة عن 3 أشكال رئيسية تتخذها دوامات الحريق، أوردتها دراسة لباحثين من جامعة “سري” البريطانية نشرتها في يوليو/تموز الماضي دورية “إنترناشونال جورنال أوف هيت آند فلويد فلو”، وهي “دوامة ثابتة فوق المصدر” (النوع الأول)، و”دوامة تنفصل بشكل دوري عن المصدر” (النوع الثاني)، و”دوامة ثابتة في المنطقة المفتوحة بعد مصدر الحريق” (النوع الثالث).
وتتشكل دوامات النوع الأول من تصاعد الغازات الساخنة والهواء من النيران بشكل عمودي، مما يؤدي إلى حدوث حركة دوامية من الهواء حول نقطة المصدر، حيث تظل هذه الدوامة فوق الحريق ولا تنتقل إلى المناطق المحيطة، أما النوع الثاني وتسمى كذلك بـ”الدوامة المتفجرة”، فهي تتشكل وتنفصل بشكل متقطع، مما يعني أنها تظهر ثم تبتعد عن الموقع الأصلي للحريق وتعود أو تختفي مؤقتا، وهذا يجعلها غير منتظمة في مسارها، وأخيرا، فإن النوع الثالث تتشكل في المنطقة المفتوحة بعد مصدر الحريق، وبمعنى آخر، هي ثابتة في موقع بعيد عن الحريق نفسه ولكن لا تتحرك كثيرا.
وبحسب ما ظهر في الفيديوهات والتقارير الصحفية الأميركية، فإن دوامات الحريق في حرائق كاليفورنيا هذا الأسبوع، اندلعت من حريق غابات قرب بحيرة “كويل” في مقاطعة لوس أنجلوس، وسرعان ما انتشرت على مساحة 150 فدانا من الأراضي المشجرة، وهو ما يرجح انتماءها للنوع الثاني، وهو الأخطر.
سر قوة “الدوامة المتفجرة”
وتتمثل قوة النوع الثاني، وفقا للدراسة، في آليات التفاعل المستمر بين الحرارة والهواء، ودور الهواء المتحرك في تزويد الدوامة بالطاقة اللازمة لتكوينها واستمرارها، حيث يتفاعل الهواء الساخن الناتج عن الحريق مع الهواء البارد المحيط بشكل متقطع، مما يؤدي إلى تكوين تيارات هوائية عمودية على فترات متباعدة، وهذه التفاعلات الحرارية تعزز من تشكيل دوامات الهواء بشكل دوري، وعندما ترتفع الغازات الساخنة، تنخفض كثافتها وتبدأ في الانفصال عن منطقة الحريق في لحظات معينة، مما يؤدي إلى تكوّن دوامة مستقلة عن الحريق الأساسي.
علاوة على ذلك، عندما تحدث تغيرات مفاجئة في درجة الحرارة بين مناطق الحريق والمناطق المجاورة، تتسبب هذه الفروقات في انخفاض ضغط الهواء في المناطق الساخنة، مما يؤدي إلى تدفق الهواء من المناطق ذات الضغط المرتفع (المناطق الباردة) إلى المناطق ذات الضغط المنخفض (المناطق الساخنة)، وهذه الاختلافات في الضغط قد تسهم في انفصال الدوامة عن مصدرها بشكل دوري، مما يمنحها القوة الكافية للاستمرار في تشكيل دوامة مستقلة.
كما أن التغير المستمر في سرعة الرياح واتجاهها نتيجة لحرارة الحريق أو التضاريس يلعب دورا كبيرا، حيث تتسبب هذه التغيرات في انفصال بعض الدوامات عن المصدر بشكل دوري، مع تغير في الاتجاه أو السرعة، وتسهم حركة الرياح المتقلبة هي الأخرى في تكوين دوامات دورية بحيث تنفصل الدوامة بشكل دوري عن منطقة الحريق وتستمر في التوسع بعيدا عن مصدر النيران.
إضافة إلى ذلك، يتوسع الهواء الساخن بشكل غير مستمر، مما قد يؤدي إلى تكوين دوامات متقطعة بشكل مستمر عند انفصال الهواء الحار عن منطقة الحريق، ومع مرور الوقت، تتغير ديناميكية التمدد والانكماش للهواء الساخن، مما يسمح بتكوين دوامة تنفصل وتتحرك بعيدا عن مصدر الحريق.
وأخيرا، قد يساعد الاحتكاك بين الهواء المتحرك والمواد المحيطة، مثل الأرض أو النيران نفسها، في توجيه الرياح والهواء، مما يسهم في تسريع انفصال الدوامة عن مصدر الحريق، وهذا التأثير يؤدي إلى تمدد الدوامة بشكل دوري في مناطق مختلفة بعيدا عن موقع الحريق.
سوابق تاريخية
وهذه ليست المرة الأولى التي تشهد فيها كاليفورنيا مثل هذه الدوامات، وكانت إحدى أكبر الدوامات تلك التي شهدتها مدينة ريدينغ بكاليفورنيا عام 2018، حيث وصلت سرعة الرياح داخل الدوامة إلى حوالي 143 ميلا في الساعة، وهو ما يعادل قوة إعصار من المستوى الثالث، بحسب خدمة الأرصاد الجوية الوطنية.
ومقياس فوجيتا المحسن، يستخدم لتقييم قوة الأعاصير بناء على الأضرار التي تسببها، ويشير الرقم “3” إلى أعاصير شديدة بسرعة رياح تتراوح بين حوالي 218 إلى 266 كيلومترا في الساعة، والأعاصير من هذه الفئة يمكن أن تسبب دمارا كبيرا، مثل تدمير المباني ذات الأساسات القوية واقتلاع الأشجار الكبيرة، وأضرارا واسعة النطاق.
وظهرت دوامات الحريق في العديد من الأحداث التاريخية الكبيرة، وأحد أبرز هذه الحوادث كان في عام 1923 خلال حريق طوكيو الكبير، حيث نشأت دوامة حريق ضخمة بعد الزلزال الذي ضرب المدينة، وأسفرت هذه الدوامة عن مقتل أكثر من 38 ألف شخص في غضون دقائق، مما يجعلها واحدة من أكثر الكوارث دموية في تاريخ الحريق.
كما تم توثيق دوامات حريق ضخمة أخرى خلال غارات القصف الجوي في الحرب العالمية الثانية على مدن مثل هامبورغ ودريسدن وهيروشيما، حيث تراوحت أقطار دوامات الحريق من 2.4 إلى 3 كيلومترات، وكان ارتفاعها يصل إلى 5 كيلومترات.
تحسين تقنيات التنبؤ
وتذكر هذه الحوادث التاريخية وما حدث في كاليفورنيا مؤخرا، بأهمية تحسين تقنيات التنبؤ بمثل هذه الكوارث مع تدريب فرق الإطفاء على التعامل مع التغيرات السريعة في حركة الرياح والدوامات.
وتقول دراسة يابانية نشرتها دورية “فاير سيفتي جورنال” في فبراير/شباط الماضي، إن “التنبؤ المبكر بهذه الظواهر وتطوير إستراتيجيات فعالة لمكافحة الحرائق يعتبران خطوة حاسمة في تحسين سلامة فرق الإطفاء وتقليل الأضرار البشرية والمادية”.
وتوضح الدراسة أنه “إذا كان من المحتمل أن ينتج حريق إعصارا ناريا خطيرا، فإنه في حال معرفة ذلك على وجه الدقة، يمكن لفرق الإطفاء التدخل مبكرا لمنع تطوره، لذلك فإن التنبؤ بشدة وسلوك الأعاصير النارية أمر بالغ الأهمية في منع الأضرار”.
وحتى الآن، فإن تقنيات المحاكاة الحاسوبية والتنبؤ الجوي المتقدم يمكن أن يساعدا في تحديد المناطق التي قد تحدث فيها الدوامات، لكن التوقع الدقيق لموقع حدوثها الفعلي يتطلب ظروفا محددة قد يصعب التنبؤ بها تماما.
والتوقع العام للمناطق التي يمكن أن تشهد دوامات نارية يعتمد على عدد من العوامل التي حددتها الدراسة، وهي “الظروف الجوية”، حيث يمكن للتغيرات في سرعة الرياح واتجاهها ودرجة الحرارة والرطوبة أن تزيد من احتمالية تشكل دوامات النار، والمناطق ذات الرياح القوية أو المتغيرة يمكن أن تؤدي إلى حدوث اضطرابات في الهواء تسهم في تكوين الدوامات.
ومن العوامل الأخرى “حجم الحريق وكثافته”، فحرائق الغابات الكبيرة والعنيفة، خاصة التي تنتشر بسرعة وبكثافة عالية، تخلق ظروفا مثالية لدوامات النار، وكلما كان الحريق كبيرا وحرارته مرتفعة، زادت احتمالية تشكل دوامة نارية.
وتعد التضاريس أيضا من عوامل التوقع، فقد تؤدي تضاريس معينة، مثل الأودية أو الجبال، إلى تركيز الرياح بطريقة تؤدي إلى دوامات، وبالتالي فإن المناطق الجبلية أو التي تحتوي على تغييرات سريعة في الارتفاع يمكن أن تخلق تيارات هوائية تساعد على تشكيل هذه الدوامات.
وأخيرا “الحرارة المتولدة عن الحريق”، حيث يمكن للحريق نفسه أن يولد تيارات هوائية شديدة بفعل الفرق في درجة الحرارة بين الهواء الساخن الصاعد والهواء البارد المحيط، مما يعزز تشكيل دوامة.