Quando os incêndios florestais queimam, eles não apenas danificam a terra, casas, e negócios. Emissões de incêndios florestais, que pode ser transportado por longas distâncias, pode ser tóxico 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, então os cientistas querem saber o que há na fumaça do incêndio florestal. De acordo com novas pesquisas do CIRES e NOAA, o que mais importa não é que tipo de combustível está queimando, mas a temperatura em que queima.

"Se sabemos a temperatura de um incêndio, podemos estimar melhor o que sai dele, independente do que está queimando, "disse Carsten Warneke, um pesquisador do CIRES na University of Colorado Boulder trabalhando no NOAA Earth System Research Laboratory e um co-autor do artigo, publicado em 3 de julho na revista Química Atmosférica e Física . "Com essa informação, poderemos simplificar os modelos de emissões, prever melhor os impactos dos incêndios florestais a favor do vento, e obter previsões muito melhores para a qualidade do ar. "

Parece que os incêndios de baixa temperatura, na verdade, produzem mais partículas minúsculas chamadas aerossóis, que pode entrar nos pulmões das pessoas e se misturar na atmosfera para formar neblina e outros poluentes atmosféricos a jusante.

O oeste dos EUA enfrenta um futuro com incêndios florestais mais frequentes e intensos, de acordo com projeções climáticas e em parte por causa de políticas que há muito encorajam a supressão de incêndios. Contra esse pano de fundo, cientistas do CIRES e NOAA estão se unindo a cientistas da NASA para liderar uma campanha de campo plurianual chamada NOAA-NASA FIREX-AQ - Influência do Fogo em Experimentos de Ambientes Regionais a Globais - e Qualidade do Ar - para entender melhor a qualidade do ar e os efeitos do clima de incêndios florestais. O novo artigo saiu de uma investigação FIREX inicial em 2016 em Missoula, Laboratório de Bombeiros baseado em Montana, administrado pelo Serviço Florestal dos EUA.

Os incêndios produzem emissões complexas, liberando milhares de diferentes compostos orgânicos voláteis (VOCs) que muitas vezes são difíceis de medir. Os cientistas inicialmente pensaram que as emissões de incêndios florestais dependem principalmente do tipo de combustível queimado - por exemplo, Douglas Fir, Pinho Ponderosa, ou pincel de salva. O objetivo do estudo do Fire Lab foi entender melhor as emissões da queima da vegetação em um ambiente simples e controlado. Fazer isso, uma equipe de cientistas do CIRES e da NOAA queimou mais de 100 fogos 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:é a temperatura da queima e não o que está queimando, essa é a chave para entender as emissões de incêndio. Os pesquisadores conseguiram explicar cerca de 85 por cento da variabilidade das emissões de COV, uma vez que souberam o quão quente era o fogo:alguns COVs foram emitidos principalmente por queimaduras de alta temperatura, enquanto outros foram emitidos por queimaduras de baixa temperatura. Ao longo de seu curso, um único fogo queima tanto em temperaturas mais altas quanto mais baixas, lançando COVs diferentes 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 maneira como entendemos as emissões de VOC de incêndios florestais, "disse James Roberts, um cientista da NOAA e investigador principal do 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. "

Os resultados iniciais do Fire Lab ajudarão os pesquisadores do CIRES e NOAA e seus colegas durante a campanha de campo do FIREX, programado para a temporada de incêndios de 2019. A equipe estudará o impacto dos incêndios florestais no oeste dos EUA na atmosfera e no clima com o objetivo de desenvolver informações e ferramentas relevantes para a política para ajudar a controlar os incêndios.

Como parte de uma parceria recém-anunciada, a aeronave NASA DC-8 carregará uma carga útil de instrumentos NOAA, entre outros, em voos de longo alcance visando incêndios florestais no oeste dos EUA e também queimadas agrícolas e prescritas em todo o sudeste dos Estados Unidos. Uma aeronave NOAA Twin Otter sobrevoará incêndios florestais ocidentais e incêndios prescritos à noite, amostragem de emissões ao longo do caminho. Outro NOAA Twin Otter medirá os campos de vento alimentando os incêndios. Laboratórios móveis e instrumentos fixos irão coletar 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 e globais. E uma equipe CIRES e NOAA implantará um sistema de aeronaves não tripuladas instrumentadas, ou UAS, durante alguns incêndios florestais à noite. Consulte "Enviando um UAS Above The Flames" abaixo.

"Os incêndios florestais são um dos maiores problemas remanescentes para a qualidade do ar nos Estados Unidos, "disse Roberts. Seu estudo FIREX pode fornecer respostas a muitas perguntas pendentes." Ao fazer nosso dever de casa no laboratório, identificamos o que está nas emissões e o processo real de como as emissões são feitas, "disse Warneke." Agora precisamos ir a campo para entender os incêndios reais. "

Enviando um UAS Acima das Chamas

Os incêndios florestais queimam de forma diferente à noite porque as condições meteorológicas, incluindo a temperatura, energia da luz solar, umidade, e ventos - não são os mesmos que durante o dia. Os efeitos na saúde a favor do vento devido a incêndios florestais podem ser mais graves à noite, porque essas condições podem prender a fumaça mais perto do solo, concentração de emissões. Observações noturnas de alta resolução do tamanho de um incêndio, localização, e a produção de calor pode fornecer dados essenciais para modelos de tempo de incêndio para melhorar as previsões de tempo de incêndio.

Embora aeronaves tripuladas de pesquisa e combate a incêndios não voem normalmente perto de incêndios florestais à noite por razões de segurança, os sistemas de aeronaves não tripuladas (UAS) são adequados para o trabalho. Por essa razão, O experimento Nighttime Fire Observations da NOAA (NightFOX) está programado para participar da campanha de campo FIREX-AQ. Trabalhando com o departamento de Ciências da Engenharia Aeroespacial de CU Boulder e o NOAA UAS Program Office, NOAA and CIRES researchers at the NOAA Earth System Research Laboratory will send an instrument-equipped small UAS to make nighttime wildfire measurements. In addition to monitoring a fire's temperature and extent using multi-spectral remote sensing instruments, 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.