domingo, 18 de outubro de 2009

Tornado de Fogo no Meteotron: Parte I

Intensos vórtices de pequena escala são sempre associados à flutuação de plumas térmicas. De um modo mais raro, tais plumas podem ser geradas pelo fogo, o que gera o tornado de fogo.
Church et al. (1980) relata a análise de vórtices produzidos no experimento chamado Meteotron. Este experimento foi realizado na no Platô de Lannemezan, França, entre 1978 e 1979 (neste trabalho, observações datam a partir de 1961), pelo Centro de Pesquisas Atmosféricas Henri Dessens.

O experimento consistia de uma estrutura de aproximadamente 140m X 140m X 60m de tamanho com 105 grandes maçaricos, dispostos em três armações espirais, que geravam um total de 1000 MW de calor. Um grande conjunto de instrumentos foi instalado nas imediações da base da pluma para medir características como convergência e vorticidade média.






Na vertical, uma série de anemômetros 3D e termômetros foram instalados em estruturas suspensas por cabos, como mostrado na figura abaixo.



Cada um dos maçaricos gerava uma pequena pluma de fogo (ou de fumaça) que se fundiam para formar uma grande coluna de fumaça negra associada com a combustão. No experimento foram observados três diferentes tipos de vórtices:

1) A maior; mas talvez menos intensa configuração de vórtice que ocorreu sob condições de instabilidade térmica com fracos ventos horizontais de superfície. Em 30-40m de altura acima do nível em que as pequenas plumas se fundem, se observou um bifurcamento em dois vórtices de rotações contrárias como mostrado abaixo.



2) Intensos núcleos de vórtices que se assemelham a dust devils. Ocorrem sob condições de instabilidade moderada e ventos moderados ou fracos e aparecem preferencialmente em incêndios ou queimadas. O tempo de vida destes vórtices variou de poucos segundos a poucos minutos, com raros casos de durarem por vários minutos. O diâmetro do vórtice variou de 0.2 à 2m. Na figura abaixo, um exemplo deste tipo de vórtice, em que a parte inferior pode ser notada pela rotação da poeira e a parte superior pela rotação da fumaça, já fundindo com a pluma principal.



3) O mais intenso e mais raro tipo de vórtice. Em quase vinte anos de Meteotron, foi observado somente duas vezes. Trata-se de um vórtice grande (40m de diâmetro) e persistente (15 min.). O vento no seu interior interagiu com o fogo e foi tão intenso que apagou três maçaricos. Mesmo depois de todos os maçaricos se apagarem, um núcleo central de 1-2m de diâmetro permaneceu por vários minutos. Neste dia a atmosfera estava instável, mas com ventos fracos. A figura abaixo mostra este caso (momentos depois que os maçaricos foram apagados).




Referência:
Church et al. (1980), Bull. Amer. Meteorol. Soc., 61, 682-694.

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