Temperaturas de incêndios florestais chave para uma melhor compreensão da qualidade do ar

Os Minoicos - Ascensão e Queda (Julho 2019).

Anonim

Quando incêndios florestais queimam, eles não apenas danificam terras, casas e empresas. As emissões de incêndios florestais, que podem ser transportadas por longas distâncias, podem ser tóxicas e contribuir para a formação de poluentes secundários, como ozônio e partículas finas na atmosfera. Essas emissões afetam a saúde humana e o meio ambiente, por isso os cientistas querem saber o que há na fumaça do fogo. Segundo uma nova pesquisa da CIRES e da NOAA, o que mais importa não é o tipo de combustível que está queimando, mas a temperatura em que ele queima.

"Se sabemos a temperatura de um incêndio, podemos estimar melhor o que sai dele, independente do que está queimando", disse Carsten Warneke, pesquisador do CIRES na Universidade do Colorado em Boulder, trabalhando no Laboratório de Pesquisa do Sistema … -author no papel, publicado 03 de julho na revista Atmospheric Chemistry and Physics. "Com essa informação, poderemos simplificar os modelos de emissões, prever melhor os impactos do vento nos incêndios e obter previsões muito melhores para a qualidade do ar."

Parece que incêndios de temperaturas mais baixas realmente produzem partículas mais pequenas, chamadas aerossóis, que podem entrar nos pulmões das pessoas e se misturar na atmosfera para formar neblina e outros poluentes do ar a jusante.

O Oeste dos EUA enfrenta um futuro com incêndios florestais mais frequentes e intensos, de acordo com as projeções climáticas e em parte por causa de políticas que há muito incentivam a supressão de incêndios. Nesse cenário, cientistas da CIRES e da NOAA estão se unindo a cientistas da NASA para liderar uma campanha de vários anos chamada NOAA-NASA FIREX-AQ - Influência do Fogo em Experimentos de Ambientes Globais e Regionais - e Qualidade do Ar - para entender melhor o ar qualidade e efeitos climáticos dos incêndios florestais. O novo artigo saiu de uma investigação inicial do FIREX em 2016 no Fire Lab, em Missoula, Montana, administrado pelo Serviço Florestal dos EUA.

Os incêndios produzem emissões complexas, liberando milhares de diferentes compostos orgânicos voláteis (COVs), que muitas vezes são difíceis de medir. Os cientistas inicialmente pensavam que as emissões de incêndios florestais dependiam, na maior parte, do tipo de combustível queimado - por exemplo, abeto de Douglas, pinheiro Ponderosa ou pincel de sálvia. O objetivo do estudo do Fire Lab era entender melhor as emissões de queima de vegetação em um ambiente simples e controlado. Para fazer isso, uma equipe de cientistas do CIRES e da NOAA queimou mais de 100 incêndios feitos de vários combustíveis encontrados no oeste dos Estados Unidos e amostrou as emissões continuamente com instrumentos de última geração.

A nova pesquisa sugere que a compreensão desses padrões de emissão pode ser muito mais simples do que os pesquisadores acreditavam anteriormente: é a temperatura da queima e não a que está queimando, o que é fundamental para entender as emissões de fogo. Os pesquisadores poderiam explicar cerca de 85 por cento da variabilidade das emissões de COVs, uma vez que sabiam o quão quente era um incêndio: alguns COVs eram emitidos principalmente de queimaduras de alta temperatura, enquanto outros eram emitidos por queimaduras de baixa temperatura. Ao longo de seu curso, um único incêndio queima a temperaturas mais altas e mais baixas, liberando diferentes compostos orgânicos voláteis em vários estágios. Esses compostos liberados de queimaduras de baixa temperatura têm propriedades que os tornam mais propensos a formar aerossóis nas plumas de fogo.

"Esses resultados mudam completamente a forma como entendemos as emissões de VOC dos incêndios florestais", disse James Roberts, cientista da NOAA e investigador principal da FIREX-AQ. "Em vez de olhar para o tipo de combustível queimado, podemos nos concentrar na temperatura da queima, algo que pode potencialmente ser medido a partir de satélites."

Esses resultados iniciais do Fire Lab ajudarão os pesquisadores da CIRES e da NOAA e seus colegas durante a campanha de campo do FIREX, prevista para a temporada de incêndios de 2019. A equipe estudará o impacto dos incêndios florestais no oeste dos Estados Unidos na atmosfera e no clima, com o objetivo de desenvolver informações e ferramentas relevantes para políticas que ajudem a gerenciar incêndios.

Como parte de uma parceria recém-anunciada, a aeronave NASA DC-8 transportará uma carga útil de instrumentos NOAA, entre outros, em vôos de longo alcance destinados a incêndios florestais no oeste dos Estados Unidos e também em queimadas prescritas em todo o sudeste dos Estados Unidos. Uma aeronave NOAA Twin Otter voará sobre incêndios florestais ocidentais e prescreverá incêndios durante a noite, amostrando as emissões ao longo do caminho. Outra NOAA Twin Otter irá medir os campos de vento alimentando os incêndios. Laboratórios móveis e instrumentos fixos coletarão amostras de emissões no solo, e os pesquisadores também usarão dados de satélite para ajudar a identificar a temperatura do fogo e rastrear as emissões em escalas regionais a globais. E uma equipe da CIRES e da NOAA implantará um sistema de aeronaves não tripuladas instrumentadas, ou UAS, durante alguns incêndios florestais à noite. Veja "Enviando um UAS Acima das Chamas" abaixo.

"Os incêndios florestais são uma das maiores questões remanescentes para a qualidade do ar nos Estados Unidos", disse Roberts. Seu estudo FIREX poderia fornecer respostas para muitas questões pendentes. "Ao fazer nosso trabalho de casa no laboratório, identificamos o que há nas emissões e o processo real de como as emissões são feitas", disse Warneke. "Agora precisamos entrar em campo para entender os incêndios reais."

Enviando um UAS acima das chamas

Incêndios florestais queimam de maneira diferente à noite porque as condições meteorológicas - incluindo temperatura, energia da luz do sol, umidade e ventos - não são as mesmas que durante o dia. Os efeitos na saúde a favor dos incêndios florestais podem ser mais graves à noite, porque essas condições podem aprisionar o fumo mais perto do solo, concentrando as emissões. Observações noturnas de alta resolução do tamanho, localização e saída de calor de um incêndio podem fornecer insumos fundamentais para modelos de clima de incêndio para melhorar as previsões meteorológicas de incêndio.

Enquanto as aeronaves de investigação e de combate a incêndio não costumam voar perto de incêndios florestais à noite por razões de segurança, os sistemas de aeronaves não tripuladas (UAS) são bem adequados para o trabalho. Por essa razão, o Nighttime Fire Observations eXperiment (NightFOX) da NOAA está programado para participar da campanha de campo do FIREX-AQ. Trabalhando com o departamento de Ciências de Engenharia Aeroespacial da CU Boulder e com o Escritório do Programa NOAA UAS, os pesquisadores da NOAA e CIRES no Laboratório de Pesquisa do Sistema Terrestre da NOAA enviarão um pequeno UAS equipado com instrumentos para fazer medições noturnas de incêndios florestais. Além de monitorar a temperatura e a extensão de um incêndio usando instrumentos de sensoriamento remoto multiespectral, o NightFOX medirá monóxido de carbono e dióxido de carbono para determinar como o fogo está queimando e aerossóis na pluma de fogo para caracterizar as emissões que levam a impactos locais e regionais sobre a saúde.

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