Um novo estudo piloto realizado por uma equipe interdisciplinar da DRI expôs amostras de areia limpa à fumaça da queima de agulhas e galhos de pinheiro de Jeffrey, em seguida, analisou o tempo que levava para que as gotas de água colocadas na superfície da areia fossem absorvidas - uma medida de repelência à água. Após a exposição à fumaça, gotas de água às vezes permaneciam na superfície da areia por mais de 50 minutos sem serem imersas. Crédito:Vera Samburova / DRI
Depois de um incêndio florestal, solos em áreas queimadas muitas vezes se tornam repelentes de água, levando ao aumento da erosão e inundações após eventos de chuva - um fenômeno que muitos cientistas atribuíram à fumaça e às mudanças induzidas pelo calor na química do solo. Mas essa repelência à água pós-incêndio também pode ser causada pela fumaça do incêndio florestal na ausência de calor, de acordo com um novo artigo do Desert Research Institute (DRI) em Nevada.
Neste estudo piloto (pesquisa exploratória que ocorre antes de um estudo em larga escala), uma equipe interdisciplinar de cientistas liderada pela DRI Associate Research Professor of Atmospheric Science Vera Samburova, Ph.D., expôs amostras de areia limpa à fumaça da queima de agulhas e galhos de pinheiro Jeffrey na câmara de combustão da DRI, em seguida, analisou o tempo que levava para que as gotas de água colocadas na superfície da areia fossem absorvidas - uma medida de repelência à água.
O estudo piloto investigou os efeitos da fumaça e do calor na repelência da areia à água, e foi o primeiro estudo a incorporar também uma análise da fumaça fria. Nos experimentos, areia foi usada no lugar do solo porque poderia ser limpa e analisada com precisão, e Jeffrey pine como fonte de combustível porque representa um combustível de incêndio florestal comum no oeste dos EUA.
Antes da exposição à fumaça de pinheiro Jeffrey, gotículas de água colocadas na superfície das amostras de areia foram rapidamente absorvidas. Mas após a exposição à fumaça, as amostras de areia mostraram repelência à água de severa a extrema, em alguns casos, retendo gotículas de água na superfície do solo por mais de 50 minutos sem imersão. Fez pouca diferença se as amostras foram ou não expostas ao calor e à fumaça, ou apenas fumaça fria.
Câmara de combustão do DRI, retratado aqui, é uma instalação especializada que foi projetada e construída para a combustão aberta de combustíveis sólidos sob condições controladas. Neste experimento, foi usado para expor amostras de areia limpa à fumaça de pinheiro Jeffrey. Crédito:Kelsey Fitzgerald / DRI
"A explicação clássica para a repelência à água induzida pelo fogo é que ela é causada quando a fumaça se difunde sob condições bastante quentes e se estabelece no solo, mas nosso trabalho mostra que a fumaça não precisa ser quente para tornar a areia hidrofóbica - simplesmente a presença de substâncias químicas na fumaça é suficiente, "Samburova disse." Isso é algo que realmente precisamos analisar mais profundamente, porque a repelência à água do solo leva ao aumento de inundações, erosão, e escoamento superficial. "
Este estudo foi baseado em um trabalho publicado anteriormente pela ex-pesquisadora de pós-doutorado do DRI, Rose Shillito, Ph.D., (atualmente com o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA), Markus Berli, Ph.D., de DRI, e Teamrat Ghezzehei, Ph.D., da Universidade da Califórnia, Merced, no qual os pesquisadores desenvolveram um modelo analítico para relacionar a repelência à água no solo à infiltração de água.
"Nosso artigo anterior focou em como o fogo muda as propriedades dos solos, da perspectiva da hidrologia, "Berli disse." Em nosso estudo atual, estávamos interessados em aprender mais sobre a química por trás do processo de como os solos se tornam hidrofóbicos. Estamos reunindo a geoquímica e a geoquímica orgânica com a física do solo e hidrologia para entender o impacto da repelência à água induzida pelo fogo na hidrologia. "
Depois de um incêndio florestal, solos em áreas queimadas muitas vezes se tornam repelentes de água, levando ao aumento da erosão e inundações após eventos de chuva. A encosta mostrada aqui queimou no Incêndio Loyalton, na Califórnia, em agosto de 2020. Crédito:DRI
A equipe do projeto está agora trabalhando em uma proposta maior para investigar mais questões abordadas por este estudo sobre os papéis do calor e da fumaça na repelência à água induzida pelo fogo. Entre outras coisas, eles gostariam de saber quanto tempo dura a repelência à água do solo após um incêndio, e obter uma melhor compreensão dos processos e mecanismos detalhados pelos quais a fumaça fria afeta o solo.
É importante obter uma compreensão completa do processo que leva à repelência de água do solo induzida pelo fogo, porque os gerentes precisam dessas informações para prever com precisão onde os solos tendem a ser hidrofóbicos após um incêndio, Berli explicou.
Agulhas e galhos de pinheiro Jeffrey queimam dentro da câmara de combustão da DRI durante um novo estudo que investigou os efeitos da fumaça e do calor na repelência à água de amostras de areia. Crédito:Vera Samburova / DRI.
"Ainda não entendemos realmente os processos que levam a essa repelência à água induzida pelo fogo no solo, "Berli disse." Dependendo do que encontrarmos, as medidas para prever a repelência à água induzida pelo fogo podem ser diferentes, e isso pode ter um impacto significativo sobre como podemos prever e prevenir inundações ou fluxos de detritos que acontecem após um incêndio. "
"Este estudo foi um grande passo em frente, mas destaca a importância de pesquisas futuras sobre como os incêndios afetam o solo, porque os incêndios florestais estão afetando milhares e milhares de quilômetros quadrados de terra a cada ano no oeste dos EUA, "Samburova acrescentou." Alguns de nossos objetivos futuros são descobrir como exatamente essa repelência à água do solo acontece, onde isso acontece, e quanto tempo dura. "
