Los incendios forestales que arden en el oeste afectan no solo las áreas quemadas, pero las regiones más amplias cubiertas de humo. En los últimos años, los cielos nebulosos y la calidad del aire peligrosa se han convertido en características habituales del clima de finales del verano.

Muchos factores están causando que los incendios forestales occidentales crezcan y generen más columnas de humo más duraderas que pueden extenderse por todo el continente. Un análisis dirigido por la Universidad de Washington analiza las observaciones más detalladas hasta la fecha del interior de las columnas de humo de incendios forestales de la costa oeste.

El equipo multiinstitucional rastreó y voló a través de las columnas de incendios forestales desde la fuente para recopilar datos sobre cómo cambió la composición química del humo con el tiempo. Un papel resultante, publicado el 2 de noviembre en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , muestra que los pronósticos de humo pueden subestimar significativamente la cantidad de partículas en el humo más viejo.

Los nuevos resultados podrían duplicar la estimación de partículas en el humo más seco, que podría ser la diferencia entre la calidad del aire "moderada" y "insalubre" en las regiones situadas a favor del viento.

"Los incendios forestales son cada vez más grandes y frecuentes, y el humo se está convirtiendo en un contribuyente más importante a la contaminación general del aire, "dijo el autor principal Joel Thornton, profesor de ciencias atmosféricas de la Universidad de Washington. "Realmente nos enfocamos en las columnas de humo cercanas a la fuente para tratar de comprender mejor lo que se emite y luego cómo puede transformarse a favor del viento".

Sabiendo cómo el humo de los incendios forestales recientemente generado se convierte en rancio, el humo disipado podría conducir a mejores pronósticos de la calidad del aire. Las comunidades pueden usar esos pronósticos para prepararse trasladando las actividades al aire libre al interior o reprogramando en los casos en que el aire no sea seguro para estar al aire libre. además de limitar otras actividades contaminantes como los incendios de leña.

"Hay dos aspectos que intervienen en los pronósticos de humo, "dijo el primer autor Brett Palm, un investigador postdoctoral de la UW en ciencias atmosféricas. "Uno es adónde va a ir la columna de humo, basado en la dinámica de cómo se mueve el aire en la atmósfera. Pero la otra pregunta es:¿Cuánto humo se transporta? ¿A qué distancia a favor del viento va a ser mala la calidad del aire? Esa es la pregunta que nuestro trabajo ayuda a abordar ".

Cuando los árboles la hierba y el follaje se queman a altas temperaturas generan hollín, o carbón negro, así como partículas y vapores orgánicos, llamados aerosoles orgánicos, que son más reactivos que el hollín. Los incendios también pueden producir aerosoles de "carbón marrón", una forma menos conocida de aerosol orgánico que le da al cielo una neblina pardusca.

Una vez en el aire los aerosoles orgánicos pueden reaccionar con oxígeno u otras moléculas que ya se encuentran en la atmósfera para formar nuevos compuestos químicos. Temperatura del aire, la luz del sol y la concentración de humo afectan estas reacciones y, por lo tanto, alteran las propiedades de la columna de humo más antigua.

El equipo multiinstitucional midió estas reacciones volando a través de penachos de incendios forestales en julio y agosto de 2018 como parte de WE-CAN, o el Western Wildfire Experiment for Cloud Chemistry, Campaña de campo de Absorción de Aerosoles y Nitrógeno dirigida por la Universidad Estatal de Colorado.

Investigar vuelos desde Boise, Idaho, utilizó un avión de investigación C-130 para observar el humo. El estudio pasó por niveles de 2, 000 microgramos por metro cúbico, o unas siete veces el peor aire experimentado en Seattle este verano. Los sellos en la aeronave mantuvieron el aire dentro de la nave mucho más limpio, aunque los investigadores dijeron que era como volar a través del humo de una fogata.

"Intentamos encontrar un buen penacho organizado donde podríamos comenzar lo más cerca posible del fuego, ", Dijo Palm." Luego, usando la velocidad del viento, intentaríamos tomar muestras del mismo aire en transectos posteriores mientras viajaba a favor del viento ".

El análisis en el nuevo artículo se centró en nueve columnas de humo bien definidas generadas por el incendio de Taylor Creek en el suroeste de Oregon, el incendio de Bear Trap en Utah, el incendio de Goldstone en Montana, el incendio del South Sugarloaf en Nevada, y los objetos punzantes, Kiwah, Incendios forestales de Beaver Creek y Rabbit Foot en Idaho.

"Realmente no se pueden reproducir grandes incendios forestales en un laboratorio, "Palm dijo." En general, intentamos probar el humo a medida que envejecía para investigar la química, las transformaciones físicas que están sucediendo ".

Los investigadores encontraron que una clase de emisiones de incendios forestales, fenoles, constituyen solo el 4% del material quemado, pero aproximadamente un tercio de las moléculas de "carbón marrón" que absorben la luz en el humo fresco. Encontraron evidencia de transformaciones complejas dentro de la pluma:los vapores se condensan en partículas, pero al mismo tiempo y casi al mismo ritmo, los componentes particulados se evaporan de nuevo en gases. El balance determina la cantidad de partículas que sobreviven, y por tanto la calidad del aire, mientras la pluma viaja a favor del viento.

"Uno de los aspectos interesantes fue ilustrar cuán dinámico es el humo, ", Dijo Palm." Con procesos en competencia, las mediciones anteriores hacían que pareciera que nada cambiaba. Pero con nuestras mediciones pudimos ilustrar realmente la naturaleza dinámica del humo ".

Los investigadores encontraron que estos cambios en la composición química ocurren más rápido de lo esperado. Tan pronto como el humo esté en el aire, incluso mientras se mueve y se disipa, comienza a evaporarse y reacciona con los gases circundantes en la atmósfera.

"Cuando las columnas de humo están frescas, son casi como una extensión de bajo grado de un incendio, porque hay mucha actividad química en esas primeras horas, "Dijo Thornton.

Los autores también realizaron una serie de experimentos de 2019 dentro de una cámara de investigación en Boulder, Colorado, que analizó cómo reaccionan los ingredientes del humo en condiciones diurnas y nocturnas. Los incendios forestales tienden a crecer con los vientos de la tarde cuando la luz del sol acelera las reacciones químicas, luego se apaga y arde en la noche. Pero los incendios forestales muy grandes pueden continuar ardiendo durante la noche cuando los cielos más oscuros cambian la química.

Comprender la composición del humo también podría mejorar los pronósticos meteorológicos, porque el humo enfría el aire debajo e incluso puede cambiar los patrones del viento.

"En Seattle, hay algunos pensamientos de que el humo cambió el clima, ", Dijo Thornton." Ese tipo de retroalimentación con el humo interactuando con la luz del sol son realmente interesantes en el futuro ".