Cuando ardan los incendios forestales, no solo dañan la tierra, hogares y empresas. Emisiones de incendios forestales, que se puede transportar a largas distancias, puede ser tóxico y contribuir a la formación de contaminantes secundarios como el ozono y las partículas finas en la atmósfera. Esas emisiones afectan la salud humana y el medio ambiente, por eso los científicos quieren saber qué hay en el humo de los incendios forestales. Según una nueva investigación de CIRES y NOAA, lo que más importa no es qué tipo de combustible se está quemando, sino la temperatura a la que arde.

"Si conocemos la temperatura de un incendio, podemos estimar mejor lo que sale de él, independiente de lo que se está quemando, "dijo Carsten Warneke, investigador del CIRES en la Universidad de Colorado Boulder que trabaja en el Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA y coautor del artículo, publicado el 3 de julio en la revista Química y Física Atmosféricas . "Con esa información, podremos simplificar los modelos de emisiones, predecir mejor los impactos de los incendios forestales a favor del viento, y obtener pronósticos mucho mejores para la calidad del aire ".

Parece que los incendios a temperaturas más bajas en realidad producen más partículas diminutas llamadas aerosoles, que pueden llegar a los pulmones de las personas y mezclarse en la atmósfera para formar neblina y otros contaminantes del aire aguas abajo.

El oeste de EE. UU. Enfrenta un futuro con incendios forestales más frecuentes e intensos, de acuerdo con las proyecciones climáticas y en parte debido a políticas que durante mucho tiempo han fomentado la extinción de incendios. Contra ese telón de fondo, Los científicos de CIRES y NOAA se están asociando con científicos de la NASA para liderar una campaña de campo de varios años llamada NOAA-NASA FIREX-AQ (Influencia del fuego en el experimento de entornos regionales y globales) y la calidad del aire, para comprender mejor la calidad del aire y los efectos climáticos. de incendios forestales. El nuevo documento surgió de una investigación inicial de FIREX en 2016 en Missoula, Laboratorio de bomberos con sede en Montana, administrado por el Servicio Forestal de EE. UU.

Los incendios producen emisiones complejas, liberando miles de diferentes compuestos orgánicos volátiles (COV) que a menudo son difíciles de medir. Los científicos inicialmente pensaron que las emisiones de incendios forestales dependen principalmente del tipo de combustible quemado, por ejemplo, Abeto de douglas, Pino ponderosa, o pincel de salvia. El objetivo del estudio Fire Lab fue comprender mejor las emisiones de la vegetación que se quema en un entorno simple y controlado. Para hacer eso, un equipo de científicos de CIRES y NOAA quemó más de 100 fuegos hechos con varios combustibles que se encuentran en el oeste de los Estados Unidos y muestreó las emisiones continuamente con instrumentos de última generación.

La nueva investigación sugiere que comprender estos patrones de emisión puede ser mucho más simple de lo que los investigadores creían anteriormente:es la temperatura de la quemadura y no lo que está ardiendo. eso es clave para comprender las emisiones de incendios. Los investigadores pudieron explicar alrededor del 85 por ciento de la variabilidad de las emisiones de COV una vez que supieron qué tan caliente era un incendio:algunos COV se emitieron principalmente por quemaduras a alta temperatura, mientras que otros fueron emitidos por quemaduras a baja temperatura. A lo largo de su curso, un solo fuego arde a temperaturas más altas y más bajas, la liberación de diferentes COV en varias etapas. Los compuestos liberados por quemaduras a baja temperatura tienen propiedades que los hacen más propensos a formar aerosoles en las columnas de fuego.

"Estos resultados cambian por completo la forma en que entendemos las emisiones de COV de los incendios forestales, "dijo James Roberts, un científico de la NOAA e investigador principal de FIREX-AQ. "En lugar de mirar el tipo de combustible quemado, podemos centrarnos en la temperatura de la quemadura, algo que potencialmente se puede medir desde satélites ".

Esos resultados iniciales de Fire Lab ayudarán a los investigadores de CIRES y NOAA y a sus colegas durante la campaña de campo FIREX. programada para la temporada de incendios de 2019. El equipo estudiará el impacto de los incendios forestales en el oeste de EE. UU. En la atmósfera y el clima con el objetivo de desarrollar información y herramientas relevantes para las políticas para ayudar a controlar los incendios.

Como parte de una asociación recientemente anunciada, el avión DC-8 de la NASA llevará una carga útil de instrumentos NOAA, entre otros, en vuelos de gran alcance dirigidos a incendios forestales en el oeste de EE. UU. y también a quemas agrícolas y prescritas en todo el sureste de los Estados Unidos. Un avión Twin Otter de la NOAA sobrevolará los incendios forestales occidentales y los incendios prescritos por la noche, muestreo de emisiones a lo largo del camino. Otro Twin Otter de la NOAA medirá los campos de viento que alimentan los incendios. Los laboratorios móviles y los instrumentos estacionarios recolectarán muestras de emisiones en el suelo, y los investigadores también utilizarán datos satelitales para ayudar a identificar la temperatura del fuego y rastrear las emisiones en escalas regionales y globales. Y un equipo de CIRES y NOAA desplegará un sistema de aeronaves no tripuladas instrumentadas, o UAS, sobre algunos incendios forestales en la noche. Consulte "Envío de un UAS por encima de las llamas" a continuación.

"Los incendios forestales son uno de los problemas más importantes que quedan para la calidad del aire en los Estados Unidos, ", dijo Roberts. Su estudio FIREX podría proporcionar respuestas a muchas preguntas pendientes". Al hacer nuestra tarea en el laboratorio, hemos identificado qué hay en las emisiones y el proceso real de cómo se producen las emisiones, ", dijo Warneke." Ahora tenemos que ir al campo para comprender los incendios reales ".

Envío de un UAS por encima de las llamas

Los incendios forestales arden de manera diferente por la noche porque las condiciones meteorológicas, incluida la temperatura, energía de la luz solar, humedad, y los vientos, no son los mismos que durante el día. Los efectos en la salud a favor del viento de los incendios forestales pueden ser más graves durante la noche, porque esas condiciones pueden atrapar el humo más cerca del suelo, concentrando las emisiones. Observaciones nocturnas de alta resolución del tamaño de un incendio, localización, y la producción de calor puede proporcionar información clave para los modelos meteorológicos de incendios para mejorar los pronósticos meteorológicos de incendios.

Si bien los aviones tripulados de investigación y extinción de incendios no suelen volar cerca de incendios forestales por la noche por razones de seguridad, Los sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS) son adecuados para el trabajo. Por esta razón, El Experimento de Observaciones de Incendios Nocturnos de NOAA (NightFOX) está programado para participar en la campaña de campo FIREX-AQ. Trabajando con el departamento de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial de CU Boulder y la Oficina del Programa UAS de NOAA, Los investigadores de NOAA y CIRES del Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA enviarán un pequeño UAS equipado con instrumentos para realizar mediciones nocturnas de incendios forestales. Además de monitorear la temperatura y la extensión de un incendio utilizando instrumentos de detección remota multiespectrales, NightFOX will measure carbon monoxide and carbon dioxide to determine how the fire is burning and aerosols in the fire plume to characterize emissions that lead to local and regional health impacts.