Os satélites da NASA revelam um mundo marcado pelo fogo:uma colcha de retalhos global de chamas e fumaça impulsionada pelas estações e pelas pessoas. Incêndios florestais de verão grassam no oeste dos Estados Unidos e Canadá, Austrália e Europa. No início da primavera, incêndios agrícolas cobrem as regiões do celeiro do sudeste asiático, assim como acontecem durante a estação seca na África central e meridional e no Brasil.

Por anos, A NASA usou o ponto de vista do espaço, combinado com campanhas de campo aerotransportadas e terrestres, para decifrar o impacto dos incêndios - desde a primeira faísca até a última baforada de fumaça latente - e ajudar outras agências a proteger vidas e propriedades.

Mas os efeitos dos incêndios perduram muito depois de serem extintos:eles podem destruir ecossistemas, influenciam o clima e desorganizam comunidades. Enquanto a NASA fica de olho nos incêndios de hoje, também aborda as questões gerais que ajudam os gerentes de incêndio a planejarem o futuro.

Este Verão, A NASA está embarcando em várias campanhas de campo em todo o mundo para investigar questões antigas em torno do fogo e da fumaça. A aeronave vai voar através da fumaça e das nuvens para melhorar a qualidade do ar, previsão do tempo e clima, e investigar florestas queimadas para capturar as mudanças do ecossistema que têm impacto global.

"As torres de incêndio mais altas"

A temporada de incêndios florestais dos EUA no ano passado foi a mais mortal e cara da história da Califórnia. Tornou-se uma tendência:mais tempo, estações secas mais quentes causadas por mudanças climáticas combinadas com vegetação superabundante devido a práticas agressivas de supressão de incêndios no último século resultaram em 16 dos 20 maiores incêndios na história do estado ocorrendo nos últimos 20 anos. Sob estas condições, a detecção precoce é a chave para os responsáveis ​​pela resposta a desastres para formular estratégias para gerenciar incêndios florestais de tamanho e gravidade crescentes e para realizar evacuações. Os instrumentos dos satélites em órbita terrestre da NASA geralmente fornecem o instantâneo inicial da localização e progressão de um incêndio.

"Estamos, em essência, as torres de incêndio mais altas, "disse Doug Morton, chefe do laboratório de ciências biosféricas no Goddard Spaceflight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Transferência em tempo real desses dados de satélite para as mãos de gestores florestais, gerentes de áreas protegidas e bombeiros sobre a localização de novos incêndios - é aí que o papel inicial da NASA é extremamente importante. "

As observações terrestres e aéreas rastreiam a atividade de fogo diurna. Para rastrear incêndios à noite, o Serviço Florestal dos EUA usa duas aeronaves equipadas com sensores térmicos desenvolvidos pela NASA e sistemas de processamento de dados automatizados a bordo que fornecem mapas de detecção de incêndio via sinal de celular para o centro de comando de incidentes (o centro nervoso para operações de incêndio em agências governamentais respondentes) em questão de poucos minutos.

"Estamos falando sobre o comando de incidentes obtendo informações cruciais em 5 a 20 minutos em comparação com várias horas com tecnologia mais antiga, "disse Vince Ambrosia, um cientista de sensoriamento remoto de incêndios florestais no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia. "Esses números falam por si sobre o valor da crítica, informação oportuna."

Além de monitorar incêndios ativos, A NASA também está trabalhando para melhorar a previsão de incêndios. Antecipar o próximo movimento de um incêndio depende de reconciliar a complexa troca entre topografia, vegetação e clima. Uma área de foco é o desenvolvimento de modelos que levam em consideração o teor de umidade em fontes de combustível, como dessecadas, árvores caídas que são mais propensas a pegar fogo e espalhá-lo. Outra é a detecção remota de combustíveis em escadas - gramíneas altas, arbustos e galhos de árvores que podem levar as chamas do solo para os galhos mais altos das árvores para criar fogueiras que se espalham rapidamente. Cientistas da NASA estão trabalhando para desenvolver mapas de combustível de escada para previsão e mitigação de incêndio usando dados do espaço.

Risco de incêndio de segunda mão:fumaça

Qualquer pessoa que viva a favor do vento em um incêndio florestal sabe que as comunidades não precisam estar no caminho direto de um incêndio para sentir seus efeitos. A fumaça pode viajar milhares de quilômetros, cobrindo vilas e cidades com produtos químicos nocivos e partículas finas que causam dificuldade respiratória e outros problemas de saúde.

Previsões regulares de fumaça para os Estados Unidos usando dados de satélite são produzidas pelo Serviço de Meteorologia Nacional da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA). As previsões de fumaça são fundamentais para os gestores de saúde locais para o planejamento de escolas e outros fechamentos, e por dar às comunidades tempo para adquirir máscaras faciais e encontrar um abrigo adequado.

Este mês, A NOAA e a NASA começam uma grande campanha de campo para melhorar seus modelos de previsão baseados em solo e em satélite, examinando mais de perto a fumaça. A campanha conjunta de Influência do Fogo em Ambientes Regionais a Globais e Qualidade do Ar (FIREX-AQ) empregará uma frota de aeronaves científicas embaladas com instrumentação para analisar a química da fumaça em altitudes variadas do ponto de combustão a centenas e possivelmente milhares de milhas a favor do vento. A primeira etapa da missão, que começa no final de julho, incidirá sobre incêndios florestais no oeste dos Estados Unidos; o segundo, em agosto, atenderá incêndios agrícolas no sudeste dos EUA.

"Nem toda fumaça é igual, "disse Barry Lefer, gerente do programa de composição troposférica na sede da NASA em Washington. "Pinho, gramíneas, árvores caducifólias, arbustos - suas químicas são diferentes, então, quando eles queimam, cada uma dessas espécies de fumaça reage de maneira diferente com o clima e a atmosfera. Queremos observar essas interações e como elas mudam à medida que viajam na direção do vento. Isso dará mais nuances aos nossos modelos e melhorará as previsões. "

Alterando Nuvens, Clima, e clima

As interações de fumaça e nuvem têm um impacto profundo no tempo e no clima. Como outros aerossóis, partículas de fumaça podem atuar como sementes de nuvem; o vapor de água pode se aglutinar em torno deles para formar gotículas de água em nuvem. A fumaça também afeta a quantidade de nuvens de luz solar que refletem de volta na atmosfera. Quantificar esses mecanismos é crucial para melhorar os modelos de previsão do clima global.

No entanto, as interações aerossol-nuvem são notoriamente difíceis de observar no campo, disse Hal Maring, gerente do programa de ciências da radiação na sede da NASA. "Algumas nuvens têm vidas úteis muito curtas, enquanto outras, muito longas, e todos eles estão localizados em partes radicalmente diferentes dos céus. Ter uma visão quantitativa desses processos é uma tarefa difícil. "

Outra grande campanha de campo patrocinada pela NASA neste verão e outono, desta vez nas Filipinas, vai enfrentar este desafio científico. Em agosto, NASA, o Observatório de Manila e o Laboratório de Pesquisa Naval (NRL), em parceria com o governo filipino, irá convergir nos céus que cercam o país com várias aeronaves equipadas, junto com o navio de pesquisa oceânica Sally Ride, para fazer o relato detalhado de mais de um mês das interações aerossol-nuvem. Uma década em construção, a nuvem, Aerossol, e a missão Monsoon Processes Philippines Experiment (CAMP2Ex) fará medições para ajudar a melhorar o monitoramento e a previsão do tempo e do clima de longo alcance.

O Continente Marítimo - Indonésia, Borneo, Nova Guiné, as ilhas filipinas, a Península Malaia e os mares vizinhos - há muito tempo é uma área de investigação científica. Incêndios agrícolas e outros da região, junto com a poluição do ar das cidades, fornecer um suprimento imediato de aerossóis que influenciam os principais processos climáticos; além das monções torrenciais sobre o arquipélago asiático, a região também produz umidade que fornece chuvas sobre o Oceano Pacífico e pode até influenciar o clima no território continental dos Estados Unidos.

“A região é o laboratório natural perfeito, "disse o meteorologista pesquisador do NRL Jeff Reid, quem, junto com Maring, é co-líder do CAMP2Ex. "A região tem a mistura certa de variabilidade meteorológica e aerossol. Numerosos estudos de sensoriamento remoto e modelagem por satélite relacionaram a presença de poluição e fumaça de queima de biomassa a mudanças nas propriedades das nuvens e tempestades, mas carecemos das observações dos mecanismos reais ocorrendo. O CAMP2Ex fornece um cadinho muito necessário para sistemas de observação por satélite e previsões de modelos para monitorar e compreender como a composição atmosférica e o clima interagem. "

Alimentando um desequilíbrio de carbono

O carbono é um alicerce para toda a vida na Terra; também é um fator chave na mudança climática. A partir da Era Industrial, a queima de combustíveis fósseis contendo carbono para necessidades de energia liberou um excesso de dióxido de carbono e outros gases na atmosfera. Os incêndios florestais também contribuem, pois liberam dióxido de carbono. Nas latitudes do norte, há outra fonte de emissões de carbono que os cientistas estão estudando, na forma de descongelamento do solo.

Em 2014, os incêndios de verão nos Territórios do Noroeste, Canadá, reivindicou 7 milhões de acres de floresta boreal - uma área maior do que Massachusetts - tornando-se uma das temporadas de incêndios mais severas da história do país. Esses incêndios emitiram aproximadamente 94 tera-gramas de carbono, compensando metade de todo o carbono removido da atmosfera por meio do crescimento anual de árvores em todas as vastas florestas do Canadá.

"We expect that carbon stocks will start to recover after this loss because vegetation will regrow and take carbon out of the atmosphere, O que é uma boa coisa, " said NASA Goddard Earth scientist Peter Griffith. "But it will take 75 to 100 years to make up for that carbon loss."

Fires are essential for many forests, as they return nutrients to the soil and encourage the growth of essential tree species, such as Black Spruce in Canada's boreal forests. But because the Arctic is warming twice as fast as the rest of the planet, resulting in longer, warmer, verões mais secos, evidence suggests that more frequent, more intense fires—and the substantial carbon loss and ecosystem consequences that come with fire—are there for the long haul.

NASA's Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) is in the middle of a 10-year airborne field campaign to investigate the social and ecological impacts of the rapidly changing climate in Alaska and northwestern Canada. These include impacts to and from wildfires, changes to wildlife habitats and the thawing of permafrost:perennially frozen ground that contains ice, rocks and sand along with organic material. A warming Arctic is thawing permafrost, which allows decomposition to set it in, releasing more carbon dioxide and methane into the atmosphere. Fires speed up that process by burning away many inches of the insulating layer of unfrozen organic soil, exposing frozen soil to the warmer air.

For the last few years, ABoVE has been flying aircraft equipped with radar and lidar instrumentation to the Northwest Territories to monitor permafrost loss in burned areas. The data reveal that the ground in burned areas is sinking faster year by year as the ground thaws, Griffith said. The airborne data taken over carefully measured ground locations will help to connect those changes at sites to what NASA researchers observe across North America from landcover and ice-measuring satellites.

As the scorched boreal forests recover, the once dominating conifers—tree species that retain their leaves year-round—are being replaced by deciduous trees, which can have follow-on ecosystem effects that scientists are still trying to understand. "It's clear that birds and animals, as well as people who live in or around these forests and who depend on wildlife for food, will have to adapt, " Griffith said. "The climate changes and other environmental changes that are impacting northern ecosystems and the people who live there are happening because of decisions that are being made far, distante. We are all truly connected."