ทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) หรือที่เรียกกันว่า ไฟหมุน เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่อันตราย ซึ่งเป็นการทำงานผสมผสานกันของไฟและพายุหมุน กลายเป็นวังวนของเปลวเพลิงที่น่ากลัว แม้จะดูเหมือนพายุหมุนทั่วไป แต่ทอร์นาโดไฟไม่ได้เกิดขึ้นจากกลไกของ พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm) ในทางอุตุนิยมวิทยา แต่เกิดจากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมและชั้นบรรยากาศที่เฉพาะเจาะจงซึ่งเกี่ยวข้องกับ ไฟป่า (Wildfire) ในบทความนี้ ผู้เขียนจะอธิบายถึงวิทยาศาสตร์เบื้องหลังการก่อตัวของทอร์นาโดไฟ ปัจจัยที่เอื้ออำนวย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์

ทอร์นาโดไฟคืออะไร

ทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) คือ คอลัมน์ของไฟที่หมุนวนร่วมกับควันและอากาศร้อน ซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างเหตุการณ์ ไฟป่า (Wildfire) วังวนเหล่านี้มีขนาดและความรุนแรงที่หลากหลาย ตั้งแต่การหมุนวนเล็กๆ ชั่วคราว ไปจนถึงเสาไฟขนาดใหญ่ที่พุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้าหลายร้อยเมตร แม้จะถูกเรียกว่า “พายุหมุน” แต่ ทอร์นาโดไฟไม่ได้เป็นพายุหมุนในนิยามทางอุตุนิยมวิทยา เพราะไม่ได้เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนองหรือเซลล์พายุหมุน แต่เป็นผลกระทบรองมาจากไฟขนาดใหญ่ ทำให้พวกมันมีลักษณะเฉพาะทางด้านอุณหพลศาสตร์และฟิสิกส์ของชั้นบรรยากาศ

เพิ่มเติม : ไฟป่า (Wildfire)

เพิ่มเติม : พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm)

ฟิสิกส์การก่อตัว

การก่อตัวของ ทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) ต้องอาศัยปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างความร้อน ลม และเชื้อเพลิง หลักการเบื้องหลังเกิดจากกฎของอุณหพลศาสตร์ การไหลของของไหล และฟิสิกส์ของชั้นบรรยากาศ

1) บทบาทของความร้อนและการลอยตัว จุดเริ่มต้นของทอร์นาโดไฟคือ แหล่งความร้อนที่รุนแรง เช่น ไฟป่าหรือไฟไหม้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ความร้อนจากไฟทำให้อากาศด้านบนเบาบางลงและลอยตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้ก่อให้เกิด กระแสลมยกตัว (updraft) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของการก่อตัวของทอร์นาโดไฟ อากาศที่ลอยตัวขึ้นจะพาควัน เถ้าถ่าน และเปลวไฟขึ้นไปด้วย เกิดเป็นแกนกลางของวังวน

เพิ่มเติม : ทอร์นาโด (Tornado) : เล็ก เรียว แต่รุนแรง

2) การหมุนวนและโมเมนตัมเชิงมุม การหมุนวน หรือ vorticity คือการวัดการหมุนของอากาศ เป็นอีกปัจจัยสำคัญ เมื่ออากาศร้อนลอยตัวขึ้น อากาศที่เย็นกว่าจากบริเวณโดยรอบจะไหลเข้ามาแทนที่ หากมีความแตกต่างของ กระแสลมเฉือนในแนวนอน (wind shear) อากาศที่เข้ามาอาจเริ่มหมุน การรักษาโมเมนตัมเชิงมุม (angular momentum) ทำให้การหมุนนี้รุนแรงขึ้นเมื่ออากาศไหลเข้าสู่ศูนย์กลาง เช่นเดียวกับนักสเกตน้ำแข็งที่หมุนเร็วขึ้นเมื่อดึงแขนเข้าหาตัว

3) ปรากฏการณ์ปล่องไฟ (Chimney Effect) ปรากฏการณ์ปล่องไฟช่วยเพิ่มความรุนแรงของทอร์นาโดไฟ เมื่ออากาศร้อนลอยตัวขึ้น มันสร้างเขตความกดอากาศต่ำใกล้พื้นผิวไฟ ดึงอากาศที่มีออกซิเจนเข้ามาเลี้ยงเปลวเพลิง วัฏจักรที่ขับเคลื่อนตัวเองนี้ช่วยสนับสนุนและเสริมพลังให้กับวังวนที่หมุนอยู่

4) สภาพชั้นบรรยากาศ ทอร์นาโดไฟมักเกิดในสภาพชั้นบรรยากาศที่เฉพาะเจาะจง ได้แก่ ความแห้งแล้งและความชื้นต่ำ เชื้อเพลิงแห้งและความชื้นต่ำทำให้ไฟลุกลามได้ง่าย ลมแรง แรงเฉือนของลมและความปั่นป่วนช่วยกระตุ้นการหมุนวน บรรยากาศไม่เสถียร ชั้นบรรยากาศที่ไม่เสถียร เช่น ชั้นการกลับตัวของอุณหภูมิ (temperature inversion) ช่วยเพิ่มความแรงของกระแสลมยกตัว

กรณีศึกษา

1) ไฟป่า Carr Fire (แคลิฟอร์เนีย, 2018) หนึ่งในทอร์นาโดไฟที่โด่งดังที่สุด เกิดขึ้นระหว่างไฟป่า Carr Fire ใกล้เมืองเรดดิง รัฐแคลิฟอร์เนีย ทอร์นาโดไฟนี้มีความเร็วลมสูงถึง 230 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบเท่ากับพายุทอร์นาโดระดับ EF3 ความรุนแรงของไฟนี้ทำลายบ้านเรือนและคร่าชีวิตผู้คน แสดงให้เห็นถึงพลังทำลายล้างของปรากฏการณ์นี้

2) ไฟป่า Canberra Firestorm (ออสเตรเลีย, 2003) ไฟป่ารุนแรงในเมืองแคนเบอร์รา ประเทศออสเตรเลีย ก่อให้เกิดทอร์นาโดไฟที่สร้างความเสียหายอย่างรุนแรง ความแห้งแล้งและป่าไม้ยูคาลิปตัส ซึ่งติดไฟได้ง่าย เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ทอร์นาโดไฟเกิดขึ้นในภูมิภาคนี้

3) ไฟป่า Peshtigo (วิสคอนซิน, 1871) ไฟป่าที่มีผู้เสียชีวิตมากที่สุดในประวัติศาสตร์สหรัฐฯ เกิดขึ้นในเมืองเพชติโก โดยมีรายงานว่ามีทอร์นาโดไฟที่ช่วยเร่งการลุกลามและเพิ่มความสูญเสีย มีพยานเล่าว่าเปลวไฟหมุนวนเป็นกำแพงไฟที่พัดผ่านป่าอย่างรวดเร็ว

ปัจจัยเอื้อต่อการก่อตัว

ทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) เกิดจากปัจจัยที่ซับซ้อนหลายประการ ทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและลักษณะเฉพาะของไฟเอง

1) ความรุนแรงของไฟ ขนาดและความรุนแรงของไฟเป็นตัวกำหนดสำคัญ ไฟที่ใหญ่และปล่อยความร้อนสูง สร้างกระแสลมยกตัวที่จำเป็นต่อการก่อตัวของวังวน

2) ภูมิประเทศ ภูมิประเทศที่เป็นเนินเขาหรือภูเขาสามารถส่งผลต่อรูปแบบการไหลของอากาศ ทำให้เกิดความเฉือนของลมและกำหนดทิศทางความร้อนที่ลอยตัว หุบเขามักทำหน้าที่เป็นช่องทางลม เพิ่มความเร็วลมและเอื้อต่อการพัฒนาวังวน

3) ประเภทของพืชพรรณ พืชบางชนิด เช่น ป่าสนหรือป่ายูคาลิปตัส มีความไวไฟสูง น้ำมันและยางไม้ในพืชเหล่านี้เผาไหม้อย่างรุนแรง สร้างความร้อนและเปลวไฟที่จำเป็นต่อการคงตัวของทอร์นาโดไฟ

4) สภาพอากาศ ความเร็วและทิศทางของลม ลมแรงช่วยเพิ่มโอกาสของการหมุนวน อุณหภูมิสูงทำให้ไฟลุกไหม้ได้ง่ายและรุนแรงขึ้น ความชื้นต่ำทำให้พืชแห้งติดไฟได้ง่าย

ผลกระทบ

1) ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทอร์นาโดไฟสามารถทำลายระบบนิเวศอย่างรุนแรง เผาผลาญพื้นที่ป่าและฆ่าสัตว์ป่า ความร้อนสูงจากทอร์นาโดไฟสามารถฆ่าเชื้อในดิน ทำให้การฟื้นฟูของระบบนิเวศล่าช้า ควันและเถ้าที่เกิดขึ้นยังมีส่วนทำให้เกิดมลพิษทางอากาศและส่งผลต่อสภาพภูมิอากาศในระดับภูมิภาค

2) ผลกระทบต่อมนุษย์ ความไม่แน่นอนของทอร์นาโดไฟทำให้มันอันตรายมากสำหรับนักดับเพลิงและชุมชนใกล้เคียง ทอร์นาโดไฟสามารถเปลี่ยนทิศทางได้อย่างรวดเร็วและแพร่กระจายไฟข้ามระยะทางไกล สร้างความร้อนสูงจนยากต่อการควบคุม

3) ความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐาน ทอร์นาโดไฟสามารถทำลายอาคาร รถยนต์ และสายไฟฟ้าได้อย่างรุนแรง ลมแรงที่เกี่ยวข้องกับวังวนสามารถยกเศษซากขึ้นไปในอากาศ เพิ่มระดับความเสียหาย

การพยากรณ์และป้องกัน

1) ระบบเตือนภัยล่วงหน้า ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการพยากรณ์อากาศและภาพถ่ายดาวเทียมช่วยปรับปรุงความสามารถในการพยากรณ์เงื่อนไขที่เอื้อต่อทอร์นาโดไฟ โดยการติดตามรูปแบบลม อุณหภูมิ และพฤติกรรมของไฟแบบเรียลไทม์ นักวิทยาศาสตร์สามารถแจ้งเตือนพื้นที่เสี่ยงได้

2) การจัดการที่ดิน การจัดการที่ดินอย่างเหมาะสม เช่น การเผาควบคุมและการกำจัดพืชพรรณที่แห้ง สามารถลดความเสี่ยงของไฟป่าขนาดใหญ่และทอร์นาโดไฟได้

3) การฝึกอบรมเจ้าหน้าที่ดับเพลิง การฝึกอบรมเฉพาะทางสำหรับนักดับเพลิงในการจดจำและรับมือกับทอร์นาโดไฟเป็นสิ่งสำคัญ การเข้าใจสัญญาณการก่อตัวของวังวนสามารถช่วยชีวิตและลดความสูญเสียได้

สรุป ทอร์นาโดไฟ (Fire Tornado) เกิดจากการบรรจบกันของไฟ ลม และพลศาสตร์ของชั้นบรรยากาศ แม้จะเกิดได้ยาก แต่ความถี่ของทอร์นาโดไฟที่เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สะท้อนถึงความท้าทายที่เพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและไฟป่า การทำความเข้าใจวิทยาศาสตร์เบื้องหลังทอร์นาโดไฟจะช่วยให้เราพยากรณ์ รับมือ และลดผลกระทบที่รุนแรงต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth