Durante el verano lleno de humo de 2018, dos incendios forestales en el condado de Utah quemaron 121 combinados, 000 acres, enviando humo a los valles del Wasatch Front. Los científicos atmosféricos siempre están trabajando para pronosticar mejor cómo se mueve el humo de los incendios, tal como funcionan para pronosticar huracanes y tormentas de nieve.

Pero los incendios de 2018 brindaron una oportunidad única para los científicos. Al otro lado del frente de Wasatch, tanto los investigadores como los miembros de la comunidad mantienen suficientes sensores de calidad del aire para proporcionar una imagen de alta resolución de cómo se movía el humo a través del valle, perfecto para probar y refinar los modelos de pronóstico de humo.

"Este pronóstico sería similar a cómo pronosticaríamos el clima lluvioso o las condiciones despejadas, "dice Derek Mallia, profesor asistente de investigación en el Departamento de Ciencias Atmosféricas, "excepto que ahora podemos hacerlo por el humo".

Mallia y sus colegas, incluidos investigadores del Departamento de Ingeniería Química y la Escuela de Informática, publicaron sus resultados en el Revista de Atmósferas de Investigación Geofísica.

Una red de calidad del aire

La calidad del aire es un tema de alta prioridad para los habitantes de Utah. Debido a la geografía montañosa del Valle del Lago Salado, el área experimenta inversiones de temperatura durante el invierno que atrapan la contaminación del aire y las emisiones, a menudo resulta en condiciones de aire insalubres. Investigadores particularmente los de la U, se han centrado en comprender y medir las condiciones del aire en el valle a través de una red de sensores de grado de investigación. También han colocado sensores en vehículos que se mueven por el valle:tren ligero TRAX, Coches de Google StreetView y una furgoneta llamada cariñosamente "NerdMobile".

Los miembros de la comunidad también mantienen sus propios sensores. Kerry Kelly, profesor asistente de ingeniería química, y sus colegas han desarrollado sensores de material particulado interconectados de bajo costo que son mantenidos por propietarios en todo el Valle de Salt Lake, mejorando la resolución de las medidas. La red de sensores de bajo costo se llama Calidad del aire y usted, o AQ&U. La contaminación del aire no se distribuye de manera uniforme, y todos estos sensores juntos ayudan a los investigadores a comprender el dónde, cuándo y por qué del aire contaminado.

Modelado de humo

En los veranos de Utah sin embargo, una inversión de temperatura no es un problema. Pero el humo de los incendios forestales occidentales sí lo es.

"Desde un punto de vista práctico, el humo es otra variable que debemos tener en cuenta en un pronóstico del tiempo, ", Dice Mallia." De manera similar a cómo el clima inestable, como la nieve o las tormentas eléctricas, pueden afectar nuestras actividades diarias, el humo también puede desempeñar un papel importante. "Particularmente vulnerables, él dice, son personas con asma u otras enfermedades respiratorias o cardiovasculares. El humo también puede afectar la recreación. "¿Quién quiere hacer turismo cuando Utah está cubierto de humo?"

Los modelos que predicen el movimiento del humo deben validarse, o comparado con observaciones, para asegurarse de que estén simulando las condiciones del humo con una precisión razonable. Pero cuando ocurren incendios forestales en lugares remotos, el número limitado de sensores de calidad del aire no suele ser suficiente para evaluar modelos. Ahí es donde entra en juego la red de calidad del aire de Salt Lake Valley.

Lo que vio la red

En la temporada de incendios de 2018, casi 60, 000 incendios quemaron casi 9 millones de acres, incluyendo más de 18, 000 viviendas, en los Estados Unidos. Después de meses de condiciones cálidas y secas, los incendios de Pole Creek y Bald Mountain se combinaron para quemar casi 121, 000 acres en el centro de Utah. El humo llenó los valles del Wasatch Front, que afortunadamente estaban bien equipados con instrumentación de calidad del aire. Cuando los incendios fueron controlados de forma segura, los investigadores vieron una oportunidad científica.

Mallia, Kelly, El profesor asistente de investigación de la U Logan Mitchell y sus colegas, incluido el profesor Adam Kochanski de la Universidad Estatal de San José y el profesor Jan Mandel de CU Denver, examinó los datos que obtuvieron de los sensores, tanto los sensores de grado de investigación como las versiones de bajo costo en los hogares de las personas. Sus resultados mostraron que las mediciones de material particulado en el aire por los sensores de bajo costo tenían una precisión del 10% de las mediciones en sensores cercanos de grado de investigación.

Los pronósticos de humo del modelo capturaron el momento de llegada del humo, pero no la cantidad:los investigadores encontraron que el pronóstico sobrestimó la cantidad de humo en un factor de dos. Ese resultado ayuda a los científicos a volver al modelo y descubrir por qué para que la próxima versión sea más precisa.

Los resultados también dieron algunas pistas sobre cómo los valles de las montañas pueden dispersar el humo. "Por ejemplo, "Mallia dice, "Descubrimos que los vientos del cañón durante la noche pueden filtrar el aire más limpio de la montaña hacia el valle, por eso vimos aire menos contaminado cerca de los bancos del valle ".

El valor de la comunidad

Mallia dice que los sensores en los trenes TRAX fueron invaluables para cubrir más terreno que un monitor de aire estacionario, y que la participación de los miembros de la comunidad, con sensores alrededor de sus hogares, fue clave para ampliar aún más el área de estudio.

"Hay mucho espacio en el valle que es de propiedad privada, por lo que hacer que el público participe es la única forma en que podemos tomar muestras de diferentes áreas en el Valle de Salt Lake, ", dice. Esto nos permite muestrear más puntos en el valle y nos da una mayor confianza para identificar las fortalezas y debilidades de nuestros pronósticos de humo".

Desafortunadamente, él añade, los días con humo se volverán más frecuentes en el futuro. Se prevé que el cambio climático hará más probables las condiciones cálidas y secas, que es la receta perfecta para incendios forestales más numerosos e intensos. Los pronósticos no pueden evitar que llegue el humo más de lo que los pronósticos meteorológicos pueden evitar tormentas de nieve o huracanes, pero pueden ayudarnos a todos a estar informados y preparados.