Los investigadores de la Universidad Estatal de Kansas son parte de un gran proyecto de colaboración que utiliza aviones no tripulados para mejorar el Plan de Manejo de Humo de Kansas Flint Hills.

El proyecto de tres años está financiado por el Departamento de Salud y Medio Ambiente de Kansas, o KDHE, e involucra a científicos universitarios; Científicos de la NASA; pilotos de sistemas de aeronaves no tripuladas del Campus Politécnico de la Universidad Estatal de Kansas; meteorólogos; ganaderos y ambientalistas. Los miembros del equipo de investigación tienen antecedentes variados, pero todos comparten un objetivo común:mejorar el medio ambiente y la salud humana mientras se equilibra el sustento de ganaderos y agricultores.

"Queremos que nuestros datos sean útiles para mantener el fuego como una práctica que es ecológicamente aceptable y socialmente aceptable en las Grandes Llanuras, "dijo Carol Baldwin, el líder del proyecto y un asociado de Extensión e Investigación de K-State en la Facultad de Agricultura.

El equipo está colaborando con un ganadero de Flint Hills para recopilar datos durante las típicas quemaduras prescritas de tallgrass. Los investigadores han conectado sensores en aviones no tripulados para recopilar información sobre la calidad del aire durante una combustión.

La información que recopilan está ayudando a la NASA a verificar los productos de datos satelitales y está facilitando la colaboración entre KDHE y la Agencia de Protección Ambiental para mejorar el Plan de Manejo de Humo de Kansas Flint Hills. El plan se implementó en 2011 y ayuda a los ganaderos a tomar decisiones sobre los mejores días para quemar sin afectar negativamente la salud humana. particularmente en áreas metropolitanas.

En el pasado, cuando las condiciones climáticas eran las adecuadas, La quema de primavera de Flint Hills afectó la calidad del aire en Wichita, Topeka, Kansas City y áreas metropolitanas de Nebraska y Oklahoma. La mala calidad del aire es perjudicial para las personas con asma y otros problemas de salud. El desafío es que el fuego es necesario para mantener la integridad del paisaje de la pradera de pastos altos, Dijo Baldwin.

"Necesitamos fuego, "dijo Baldwin, que es un experto en el manejo de pastizales. "Si sacamos el fuego y el pasto del ecosistema, no tendremos praderas como las conocemos. Terminaremos con un bosque lleno de matorrales ".

Modelos actuales de gestión del humo, como el plan Flint Hills, utilizar datos de incendios en otras partes de los EE. UU., no en las Grandes Llanuras, Baldwin dijo:y eso es un problema. El proyecto dirigido por la universidad quiere obtener datos de incendios más precisos de la región de las Grandes Llanuras trabajando con ganaderos reales durante una quema típica.

"Tenemos la esperanza de que los ganaderos de Flint Hills utilicen estas herramientas para planificar sus quemaduras de modo que no afecten la calidad del aire a favor del viento desde el incendio, "dijo Doug Watson, jefe de monitoreo y planificación del aire del Departamento de Salud y Medio Ambiente de Kansas. "Al mismo tiempo, queremos educar a las áreas metropolitanas sobre la importancia del ecosistema de Flint Hills y las razones por las que los ganaderos se queman para mantener ese ecosistema ".

Usando aviones no tripulados

Para probar una quemadura prescrita, los investigadores están trabajando con Jane Koger, un ranchero de Matfield Green. Koger ha permitido a los investigadores recopilar datos antes, durante y después de las quemaduras anuales en su rancho.

Los pilotos de UAS recogen las emisiones de humo de una combustión controlada al volar tres aviones no tripulados en el humo sobre los incendios. Los aviones no tripulados utilizan sensores continuos y sensores de muestra para medir partículas y productos químicos que causan ozono. y utilizan imágenes térmicas para medir la temperatura del fuego. Los sensores continuos utilizan láseres para tomar medidas y enviar datos, incluida la concentración de partículas, niveles de ozono, temperatura y humedad. Los sensores de muestras tienen una pequeña bolsa para recolectar y traer de regreso muestras de partículas de aire que se analizan en busca de partículas. o PM, así como dióxido de nitrógeno y carbono orgánico volátil, o VOC, niveles.

Travis Balthazor, Gerente de operaciones de vuelo UAS, lidera el equipo de 12 pilotos UAS capacitados, que incluye investigadores y estudiantes del Campus Politécnico de la Universidad Estatal de Kansas. Los estudiantes obtienen experiencia del mundo real a través del proyecto, Dijo Balthazor.

"Esto está fuera del ámbito de nuestra caja normal, por lo que este es un esfuerzo que nos beneficia a largo plazo, ", Dijo Balthazor." En cuanto a operar aviones y mirar hacia el futuro de los aviones no tripulados, todo el mundo quiere volar más allá del campo visual y quiere volar más alto. Estamos probando eso con este proyecto ".

Después de la quemadura

Después de cada quemadura los investigadores tienen un registro de biomasa de pasto que se quemó, los niveles de calor del fuego y los niveles de emisión del fuego.

Estos datos ayudan a la NASA a verificar las imágenes satelitales y las estimaciones de emisiones controladas de forma remota. La NASA utiliza imágenes de datos satelitales para determinar la intensidad de un incendio y las tasas de emisión de humo. Para completar la validación, Los investigadores combinan mediciones directas de la producción de carbono negro con datos de una cámara térmica que mide el rango completo de temperaturas internas de un incendio. La investigación también está ayudando a la NASA a mejorar los modelos de datos satelitales.

Otros colaboradores del proyecto, incluido Deon Van Der Merwe, miembro adjunto de la facultad en medicina de diagnóstico y patobiología en la Facultad de Medicina Veterinaria de la universidad:están utilizando la aeronave no tripulada para estimar el tamaño del fuego volando una aeronave sobre los pastizales antes de una quemadura prescrita para determinar cuánta hierba, Hay árboles o arbustos en la zona.

Para el ganadero Koger, El proyecto de investigación puede ayudar a ganaderos como ella a aprender cómo mantener la pradera de pastos altos sin dañar sus medios de vida.

"Creo que es importante comprender mejor lo que estamos haciendo y lo que estamos poniendo en el aire, ", Dijo Koger." Tenemos hijos y nietos, y algunos de ellos tienen asma. Nos afecta a todos. Cuando tenemos ciencia concreta, y cuando K-State comparte eso, los ganaderos escuchan. Obtener algunos números y saber lo que realmente estamos haciendo y transmitirlo al público hablará con la gente ".