NASA’nın INSPYRE Görevi: Orman Yangınlarının Doğurduğu Bulutları Araştırıyor

NASA‘ya bağlı bilim insanı, bu yaz ABD’nin batısında orman yangınlarının yarattığı nadir ve gizemli bir hava olayı olan pyrocumulonimbus (pyroCb) bulutlarını yakalamak için haftalarca süren bir uçuş kampanyası başlattı. Jet Propulsion Laboratuvarı araştırmacısı Olga Kalashnikova’nın öncülük ettiği INSPYRE (INjected Smoke and PYRocumulonimbus Experiment) adlı görev, ilk kez yalnızca bu bulutları incelemek için tasarlanmış bir hava kampanyası niteliği taşıyor. Araştırmacılar, Colorado‘daki Boulder yakınlarında Ulusal Atmosferik Araştırmalar Merkezi’nde (NCAR) konuşlanan Gulfstream tipi bir uçakla altı haftalık uçuş serisi gerçekleştirdi.

Görevin temel amacı, yangınların nasıl kendi havalarını ürettiğini ve bu bulutların dumanının atmosferle nasıl etkileştiğini anlamak. PyroCb bulutlarının dumanı iklimi ve hava durumunu yangından çok uzaklarda, hatta yangın söndükden yıllar sonra bile etkileyebilir. Araştırmacılar aynı zamanda yangın kaynaklı tehlikeli rüzgarların da nasıl oluştuğunu araştırdı.

Bir Bulut Nasıl Doğar?

Idaho’nun doğusundaki Wildhorse adlı ot yangını, beklenmedik bir anda devasa bir duman bulutu fışkırtarak görevin odak noktası oldu. Bu olay, bilim insanlarının haftalarca aradığı pyrocumulonimbus bulutlarından biriydi. PyroCb bulutları, yoğun yangınların üzerinde yükselir ve şimşek ile yağmur üretirken, altındaki alevleri daha da ateşleyecek güçlü rüzgarlar oluşturur. En büyük pyroC’ler dumanı 30.000 ile 50.000 feet (10 ile 15 kilometre) yüksekliğe, ticari uçakların seyir irtifalarına ve hatta stratosfere kadar taşır.

Bu bulutların önemi, 21. yüzyılın başında ortaya çıktı; uydu gözlemleri dumanın daha önce yalnızca büyük volkanik patlamalarla ilişkilendirilen yüksekliklere ulaştığını gösterdi. Stratosfere ulaşan pyroCb dumanı kıtaları kapsayacak şekilde yayılabilir, dünyayı dolandırabilir ve atmosferin alt katmanlarına göre çok daha uzun süre kalıcılık gösterebilir.

“Hala bu bulutların yangının enerjisiyle mi, yangının şiddetiyle mi yoksa üzerindeki atmosferik koşullarla mı yönlendirildiğini tam olarak bilmiyoruz.”

Olga Kalashnikova, NASA Jet Propulsion Laboratuvarı araştırmacısı ve INSPYRE baş araştırmacılarından

Kalashnikova, Güney California’daki Jet Propulsion Laboratuvarında görev yapan ve ilk kez yalnızca pyroCb’leri incelemek için tasarlanan INSPYRE hava kampanyasını öncülük eden baş araştırmacılardan biri. Yine de muazzam boyutlarına rağmen bu bulutlar gizemini koruyor; ancak nasıl oluştuğu ve atmosferle nasıl bağlantılı olduğu anlaşılmalı, çünkü dumanları iklimi ve hava durumunu etkileyebilir.

Üç Uçak Ve Yer Ekibiyle Ölçümler

Bu yaz altı hafta boyunca INSPYRE araştırmacıları, NCAR’ın Boulder yakınlarındaki üssünden kalkan Gulfstream tipi bir uçaka binerek dizi uçuş gerçekleştirdi. Bilim insanları duman parçacıklarını topladı, gazları örnekledi, buz kristallerini fotoğrafladı ve bulutların içinden geçen yansıma uzaya geri dönen radyasyonu izledi. Uçak yangın kaynaklı hava durumunu ve dumanı yakından incelemek için bulutların üzerinde, altında ve içinden geçerek uçuş yaptı.

Bu arada, 14 enstrümanla donatılan NASA’ya ait yüksek irtifalı ER-2 uçak yangının şiddetini, yükselen hava hızını, dumanı ve bulut özelliklerini yukarıdan izledi; aynı zamanda sensörlerle donatılmış kamyonları kullanan ekipler olayları yerden takip etti. Sonuç olarak ekip, yangın kaynaklı bulutların dumanı nasıl yukarı taşıdığını, bulutların dumdaki parçacıkları ve gazları nasıl dönüştürdüğünü, stratosfere ne kadarının ulaştığını ve oraya ulaştığında neler olduğunu araştıracak.

“Pyrocumulonimbus’in eşsiz yanı, yangın kaynaklı hava durumu olmaları; yani yangının kendi havasını üretmesidir. Yangın kendi fırtınasını oluşturuyor ve bunu yaparken aynı zamanda kendi rüzgarını da üretiyor.”

Neil Lareau, Nevada Üniversitesi atmosfer bilimciği ve INSPYRE’in yer gözlemlerini yöneten

Lareau’nun umudu, araştırmanın meteorologların şiddetli fırtınalar için yaydığı uyarılarla karşılaştırılabilir uyarılara yol açması. Örneğin, bir tahmin yangının yakında tehlikeli bir alçalan hava ve rüzgar yönü değişikliği üretebileceğini yangın yöneticilerine bildirir; böylece yangın yöneticileri personeli hattından çekmek için zaman kazanır.

Duman İklimi Nasıl Etkiliyor?

Ayrıca INSPYRE, Dünya sistem modellerini de geliştirebilir. PyroC’ler muazzam miktarlarda dumanı stratosfere taşıyabilir; oradaki parçacıklar aylarca ya da daha uzun süre kalabilir ve atmosferin ne kadar güneş enerjisini emdiği ile yeryüzüne ne kadarının ulaştığına etki edebilir. Sayısaldan tahmin modellerinin çoğu pyroCb’lerin etkilerini ve duman enjeksiyonlarını açıkça dahil etmiyor; bu da ölçümlerin bilim insanlarına bu olaylara ait parçacıkları, gazları ve radyasyonu inceleyerek simülasyonlarını test edip geliştirmeleri için veri sağlamasını gerektiriyor.

“Bulutlar oluştuğunda kimyayı değiştiriyorler; bu yüzden hem pyroCb’lerin nasıl oluştuğunu hem de içlerinden çıkan dumanı anlamak önemli.”

Olga Kalashnikova, JPL merkezli baş araştırmacı

Dumanın farklı radyasyon etkileri olabileceğini belirten Kalashnikova için pyroCb’lerin oluşumu ve içlerinden çıkan dumanın anlaşılması kritik önem taşıyor. INSPYRE’in Gulfstream ve ER-2 uçaklarından alınan ölçümler şimdi uydu ve yer gözlemleriyle birleştirilecek ve modellerle karşılaştırılacak.

Beklenmedik Bir Karşılaşma

Orman yangını dumanını ve bulutlarını incelemek ve belki de bir pyroCb’yi eylem halinde yakalamak için INSPYRE ekibi önce bir tane bulmalıydı. Zorluk, uçağı doğru yerde doğru zamanda elde etmekti; çünkü pyrocumulonimbus bulutları dakikalar içinde gelişebilir ve aynı hızla sönebilir, oysa yüzlerce kilometre uzaktaki yangına ulaşmak saatlerce hazırlık, uçuş süresi ve hava trafik kontrolörleriyle koordinasyon gerektiriyor.

Ancak 26 Ağustos’ta ekip şanslı çıktı. Gulfstream, batıda daha uzakta bir yangından dönerken, NCAR bilim insanı ve gözlemci olarak görev yapan Sarah Woods, Wildhorse yangının beklenmedik derecede yoğun olduğu haberini aldı.

“Orada bir ot yangını olduğunu biliyorduk; herkes ‘bu sadece bir ot yangını, endişelenmeyeceğiz’ dedi. Ve sonunda ana olay o çıktı.”

Dave Peterson, Deniz Araştırmaları Laboratuvarı meteoroloğu ve INSPYRE’in ortak araştırmacısı

Peterson’a göre yangın başlangıçta büyük ilgi çekmemişti. Uçuş yolu Wildhorse yangına yaklaştığında, Woods pilotların arkasındaki dar bir koltuktan pyroCb’nin taze izlerini fark etti. “Büyük bir fırtına gibi görünüyor; ona yaklaşırken yeryüzündaki alevlerin görsel işaretini arıyorsunuz” dedi.

Yeryüzünde çok aşağıdaki alevi görmek, bulutun yangın kaynaklı olduğunu doğruladı. Woods’un isteği üzerine pilotlar uçağı döndürdü ve bir sonraki üç saat boyunca bulut dumanda ve kuzeybatıya Wyoming’e doğru süzülen duman izinin içinden ileri geri uçtu. Bu tesadüfi karşılaşma, INSPYRE ekibine bulut ilk patladikten yaklaşık bir saat sonra bir pyroCb dumanını ölçme fırsatı verdi.

Gulfstream jetiyle ER-2 arasındaki koordineli diğer uçuşlar, resulting duman bulutlarının sonraki günler ve haftalar içinde nasıl geliştiğini belgelemeye yardımcı olacak aktif yangın kaynaklı atmosferik hava akışının kritik gözlemlerini ekledi. Ölçümler şimdi uydu ve yer gözlemleriyle birleştirilecek ve modellerle karşılaştırılacak.

2026 yazında asıl zorluk bulutları bulmak ve ölçümleri toplamaktı; şimdi ise bulunanların ne olduğunu anlama çalışması geliyor.