O laboratório de vôo DC-8 da NASA subiu aos céus na segunda-feira para iniciar uma investigação de dois meses sobre os ciclos de vida da fumaça de incêndios nos Estados Unidos. O objetivo é compreender melhor o impacto da fumaça sobre o tempo e o clima e fornecer informações que levem a uma melhor previsão da qualidade do ar.

Uma campanha conjunta liderada pela NASA e pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), A influência do fogo em ambientes regionais e globais e na qualidade do ar (FIREX-AQ) tem como objetivo questões gerais sobre as propriedades químicas e físicas da fumaça do fogo, como é medido e como muda desde o momento da combustão até seu destino final, centenas ou milhares de milhas a favor do vento. Tudo isso tem implicações para a saúde pública.

"Em última análise, nosso objetivo é compreender melhor as complexas interações fumaça-atmosfera para melhorar os modelos de previsões de qualidade do ar, levando a maior precisão e notificação mais cedo, que são essenciais para comunidades a favor do vento de incêndios, "disse o co-investigador do FIREX-AQ Barry Lefer, gerente do programa de composição troposférica na sede da NASA em Washington. "Esse propósito comum é o que uniu nossas agências há vários anos, quando começamos o planejamento para este grande esforço."

"Reunimos uma equipe excepcional de cientistas que usarão o conjunto de instrumentos e modelos mais sofisticados já montados para examinar a natureza dos incêndios e da fumaça, "disse David Fahey, diretor da Divisão de Ciências Químicas da NOAA. "Nossa longa parceria com a NASA nos levou literalmente ao redor do planeta e produziu muitas descobertas científicas importantes para contar. Espero que não seja diferente."

A primeira fase da campanha centra-se na observação da fumaça de incêndios florestais no oeste dos Estados Unidos. Equipado com sensoriamento remoto de última geração e instrumentos in situ, várias aeronaves baseadas em Boise, Idaho, trabalhará em uníssono para amostrar plumas de fumaça e sua química em mudança junto com a dinâmica do clima, rastrear as plumas desde a combustão até destinos, muitas vezes a vários estados de distância.

O laboratório de vôo DC-8 da NASA - um burro de carga científico de longa distância - terá a companhia de duas lontras gêmeas da NOAA. A aeronave ER-2 de alcance estratosférico da NASA também voará do Armstrong Flight Research Center em Palmdale, Califórnia.

Em meados de agosto, a base de operações mudará para Salina, Kansas, com voos direcionados à fumaça de incêndios agrícolas no sudeste dos EUA. Há centenas desses incêndios todos os anos e eles estão próximos aos centros populacionais, mas seu pequeno tamanho em relação à capacidade de observação dos satélites significa que muitas vezes passam despercebidos pelos satélites que fornecem a base para muitas estimativas das quantidades de emissão de fumaça. As observações da aeronave também são críticas para a compreensão da dinâmica da pluma em pequena escala e seus impactos científicos.

As previsões de fumaça são baseadas em vários modelos de previsão diferentes que usam como entradas de satélite e outros dados, como a quantidade de área queimada em incêndios agrícolas. Os satélites NASA e NOAA fornecem informações, como o tipo de combustível, intensidade do fogo e área da cicatriz da queimadura, junto com o vento, temperatura e outras variáveis ​​meteorológicas, que alimentam modelos que prevêem a quantidade de fumaça, direção e velocidade.

A química da fumaça começa com o tipo de combustível, sejam florestas de pinheiros, florestas de carvalhos ou arbustos de sálvia. Além de gases como dióxido de carbono e monóxido de carbono, a queima irá liberar diferentes tipos e quantidades de gases de curta duração chamados compostos orgânicos voláteis (VOCs), que se combinam com outros gases e luz solar para produzir ozônio ao nível do solo - um gás que é prejudicial aos humanos e danifica as plantações. Além do tipo de combustível, a temperatura da queima também afeta a química resultante; em geral, resfriador, fogos sem chama produzem mais VOCs, monóxido de carbono e material particulado, todos eles prejudiciais à saúde humana. Mais quente, fogos flamejantes produzem menos VOCs, monóxido de carbono e partículas totais, mas mais carbono negro - um material em aerossol com consequências negativas para a saúde e potencial adicional para o aquecimento do clima.

"O que está queimando importa, mas como está queimando importa talvez ainda mais, "disse Carsten Warneke, Cientista da missão da Universidade do Colorado e NOAA para FIREX-AQ. Em 2016, ele e seus colegas da NOAA queimaram diferentes combustíveis em temperaturas variadas no laboratório Missoula Fire Science para obter uma compreensão mais detalhada desses fatores. "Agora, com esta campanha, estamos tirando nosso conhecimento do laboratório para fumar em grandes incêndios que acontecem no campo, onde a dinâmica atmosférica muda muito com o tempo e a distância. Daqui, podemos continuar nosso trabalho para melhorar os modelos. "

Resolver essas incertezas na química do combustível também desempenha outra área de foco para a campanha:altura de injeção da pluma. As alturas de injeção da pluma dependem de uma interação complexa da dinâmica do fogo com as condições climáticas e geográficas circundantes.

O refrigerador dispara, que ocorrem com mais frequência à noite, injetar fumaça na atmosfera, onde representa um risco para a saúde das comunidades a favor do vento. Fogos mais quentes injetarão fumaça em altitudes mais elevadas, onde pode viajar mais lateralmente, mas é mais provável que fique longe de áreas povoadas.

Dada a importância de seus dados para modelos de previsão, vários satélites são usados ​​para recuperar as alturas de injeção da pluma. Alguns satélites com instrumentos lidar podem ser usados ​​para medir a altura de injeção diretamente, mas esses satélites não observam os incêndios com muita freqüência. Instrumentos infravermelhos em outros satélites são usados ​​para derivar uma medida da intensidade do fogo, que por sua vez é usado para estimar a altura de injeção, bem como a quantidade de fumaça emitida, mas nuvens e outras coberturas de fumaça muitas vezes dificultam a detecção.

A aeronave está observando as alturas de injeção da pluma diretamente e irá compará-las com outras medições diretas, como a potência radiativa do fogo, química da fumaça e condições atmosféricas em altitudes variáveis. Isso fornecerá uma compreensão mais clara da altura da pluma em função da química e de outros fatores, como o clima. "Estamos aumentando o compêndio de observações que podem nos dar a confiança de que, quando estimamos o aumento da pluma em prol da previsão de fumaça, vamos criar um modelo mais preciso que levará a melhores previsões da qualidade do ar, "disse Jim Crawford da NASA Langley, Cientista da missão FIREX-AQ NASA.

A melhoria a longo prazo da previsão da qualidade do ar é o foco principal da campanha, mas o FIREX-AQ também abordará os impactos mais amplos da fumaça no tempo e no clima. Por exemplo, partículas de fumaça podem atuar para ajudar a iniciar as nuvens. A fumaça também afeta a quantidade de nuvens de luz solar refletidas de volta para a atmosfera. As propriedades ópticas das partículas de fumaça - a quantidade de fumaça leve que absorve e se espalha - depende de seus tamanhos e composição e determina seus efeitos climáticos.

FIREX-AQ ajudará a resolver uma das principais incertezas sobre as emissões de incêndio, nomeadamente os materiais responsáveis ​​pela absorção da luz no fumo. Tradicionalmente, toda a absorção de luz foi atribuída ao carbono negro. O cientista pesquisador da NOAA, Joshua Schwarz, está focado em apoiar esses aspectos relevantes para os aerossóis da missão.

"Nos últimos anos, houve reconhecimento de carbono não negro, espécies de aerossóis que absorvem luz, como carbono marrom, "disse Schwarz, que é um cientista co-missão da FIREX-AQ. "A queima de biomassa é uma importante fonte de carbono marrom, e esta é uma oportunidade realmente empolgante no FIREX-AQ porque temos a instrumentação necessária para responder à questão do carbono marrom fogo-fumaça e como ele muda na atmosfera. "

As melhorias que o FIREX-AQ traz para a compreensão das recuperações por satélite das propriedades dos aerossóis na América do Norte também melhorarão o valor dessas observações em outras áreas do globo. "Se pudermos melhorar nossa compreensão das emissões de incêndio na América do Norte, vamos ajudar a dar um grande passo em frente no impacto climático global líquido da queima de biomassa. "