Durante o verão esfumaçado de 2018, dois incêndios florestais no condado de Utah queimaram 121, 000 acres, enviando fumaça derramando nos vales da Frente Wasatch. Os cientistas atmosféricos estão sempre trabalhando para prever melhor como a fumaça se move de incêndios, assim como trabalham para prever furacões e tempestades de neve.

Mas os incêndios de 2018 proporcionaram uma oportunidade única para os cientistas. Do outro lado da Frente Wasatch, pesquisadores e membros da comunidade mantêm sensores de qualidade do ar suficientes para fornecer uma imagem de alta resolução de como a fumaça se movia pelo vale - perfeito para testar e refinar modelos de previsão de fumaça.

"Esta previsão seria semelhante a como preveríamos o tempo chuvoso ou com céu limpo, "diz Derek Mallia, professor assistente de pesquisa no Departamento de Ciências Atmosféricas, "exceto que agora podemos fazer isso para fumar."

Mallia e seus colegas, incluindo pesquisadores do Departamento de Engenharia Química e Escola de Computação, publicou seus resultados no Journal of Geophysical Research-Atmospheres.

Uma rede de qualidade do ar

A qualidade do ar é um tópico de alta prioridade para os Utahns. Por causa da geografia montanhosa do Vale do Lago Salgado, a área experimenta inversões de temperatura no inverno que prendem a poluição do ar e as emissões, frequentemente resultando em condições de ar prejudiciais. Pesquisadores, particularmente aqueles na U, têm se concentrado em compreender e medir as condições do ar no vale por meio de uma rede de sensores de nível de pesquisa. Eles também colocaram sensores em veículos que se movem pelo vale:trem leve TRAX, Carros Google StreetView e uma van carinhosamente chamada de "NerdMobile".

Membros da comunidade também mantêm seus próprios sensores. Kerry Kelly, professor assistente de engenharia química, e colegas desenvolveram sensores de partículas interconectados de baixo custo que são mantidos por proprietários de residências em todo o Vale do Lago Salgado, melhorando a resolução das medições. A rede de sensores de baixo custo é chamada de qualidade do ar e você, ou AQ&U. A poluição do ar não é distribuída uniformemente, e todos esses sensores juntos ajudam os pesquisadores a entender onde, quando e por que do ar poluído.

Fumaça de modelagem

Nos verões de Utah, Contudo, uma inversão de temperatura não é um problema. Mas a fumaça dos incêndios florestais ocidentais é.

"Do ponto de vista prático, fumaça é outra variável que precisamos considerar na previsão do tempo, "Mallia diz." Semelhante a como o tempo instável, como neve ou tempestades, pode afetar nossas atividades diárias, a fumaça também pode desempenhar um papel importante. "Particularmente vulnerável, ele diz, são pessoas com asma ou outras doenças respiratórias ou cardiovasculares. A fumaça também pode afetar a recreação. "Quem quer passear quando Utah está coberto de fumaça?"

Os modelos que prevêem o movimento da fumaça precisam ser validados, ou comparado com as observações, para ter certeza de que eles estão simulando as condições de fumaça com uma precisão razoável. Mas quando incêndios florestais ocorrem em locais remotos, o número limitado de sensores de qualidade do ar geralmente não é suficiente para avaliar os modelos. É aí que entra a rede de qualidade do ar do Vale do Lago Salgado.

O que a rede viu

Na temporada de incêndios de 2018, quase 60, 000 incêndios queimaram quase 9 milhões de acres, incluindo mais de 18, 000 casas, em todos os Estados Unidos. Após meses de condições quentes e secas, os fogos Pole Creek e Bald Mountain combinados para queimar quase 121, 000 acres no centro de Utah. Os vales da Frente Wasatch encheram de fumaça, que felizmente estavam bem equipados com instrumentação de qualidade do ar. Quando os incêndios foram contidos com segurança, os pesquisadores viram uma oportunidade científica.

Mallia, Kelly, O professor assistente de pesquisa Logan Mitchell e colegas, incluindo o professor Adam Kochanski da San Jose State University e o professor Jan Mandel da CU Denver, olhou para os dados que retornavam dos sensores - tanto os sensores de nível de pesquisa quanto as versões de baixo custo nas casas das pessoas. Seus resultados mostraram que as medições de partículas no ar pelos sensores de baixo custo foram precisas em 10% das medições em sensores de nível de pesquisa nas proximidades.

As previsões de fumaça do modelo capturaram o momento da chegada da fumaça, mas não a quantidade - os pesquisadores descobriram que a previsão superestimou a quantidade de fumaça por um fator de dois. Esse resultado ajuda os cientistas a voltar ao modelo e descobrir o porquê, para que a próxima versão seja mais precisa.

Os resultados também forneceram alguns insights sobre como os vales das montanhas podem dispersar a fumaça. "Por exemplo, "Mallia diz, "descobrimos que os ventos do desfiladeiro durante a noite podem filtrar o ar mais limpo da montanha para o vale, é por isso que vimos menos ar poluído perto dos bancos do vale. "

O valor da comunidade

Mallia diz que os sensores nos trens TRAX foram inestimáveis ​​para cobrir mais solo do que um monitor aéreo estacionário, e que o envolvimento dos membros da comunidade, com sensores em suas casas, foi fundamental para expandir ainda mais a área de estudo.

"Há muito espaço no vale que é propriedade privada, portanto, envolver o público é a única maneira de podermos amostrar adequadamente as diferentes áreas do Vale do Lago Salgado, ", diz ele." Isso nos permite amostrar mais pontos no vale e nos dá maior confiança para identificar os pontos fortes e fracos de nossas previsões de fumaça. "

Infelizmente, ele adiciona, dias de fumaça se tornarão mais frequentes no futuro. A mudança climática é projetada para tornar as condições quentes e secas mais prováveis, que é a receita perfeita para incêndios florestais mais numerosos e intensos. As previsões não podem evitar que a fumaça chegue mais do que as previsões do tempo podem evitar nevascas ou furacões - mas podem ajudar a todos nós a nos mantermos informados e preparados.