Gli incendi stanno bruciando in tutto lo stato della California da settimane, alcuni dei quali sono diventati complessi più grandi man mano che diversi incendi si fondono. Uno di questi era l'incendio del complesso di agosto, che secondo come riferito è iniziato come 37 incendi distinti causati da fulmini nel nord della California il 17 agosto. Quel fuoco sta ancora bruciando più di un mese dopo.

L'incendio del complesso di agosto e altri durante questa stagione degli incendi hanno inviato nell'atmosfera pennacchi di fumo di incendi di vasta portata che peggiorano la qualità dell'aria in California e oltre. Prevedere dove viaggerà quel fumo e quanto sarà cattiva l'aria sottovento è una sfida, ma i satelliti per l'osservazione della Terra possono aiutare. Tra questi ci sono i satelliti Terra e CALIPSO della NASA, e il satellite Suomi NPP congiunto NASA-National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA). Insieme, gli strumenti di questi satelliti lasciano intravedere il fumo nel tempo, che possono aiutare a migliorare le previsioni sulla qualità dell'aria.

"Gli strumenti satellitari hanno il vantaggio di fornire un'ampia copertura e una precisione di misurazione costante nel tempo, oltre a fare le loro osservazioni senza alcun rischio per le persone che prendono i dati, " ha detto Ralph Kahn, uno scienziato ricercatore senior con la Divisione di Scienze della Terra presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, chi studia gli aerosol. Kahn e altri scienziati atmosferici della NASA raccolgono dati sugli incendi dai satelliti di osservazione della Terra utilizzati per migliorare i modelli che prevedono come il fumo degli incendi influenzerà la qualità dell'aria sottovento agli incendi.

MISR:valutare la situazione da diverse angolazioni

Uno degli strumenti del satellite Terra della NASA è il Multi-angle Imaging Spectroradiometer (MISR), che ha nove diverse telecamere che puntano verso la Terra da diverse angolazioni. Mentre Terra passava sopra l'incendio del complesso di agosto il 31 agosto, Il MISR ha raccolto istantanee del pennacchio di fumo da diverse angolazioni.

Gli scienziati guardano a queste diverse prospettive per calcolare l'estensione e l'altezza del pennacchio di fumo sottovento, così come l'altezza più vicina alla fonte del fuoco, chiamata altezza di iniezione. Questa informazione è essenziale per determinare quanto lontano viaggerà il fumo.

"Il fumo tende a rimanere in alto più a lungo, viaggiare più lontano e avere un impatto ambientale maggiore, forse molto sottovento, se viene iniettato più in alto nell'atmosfera, " ha detto Kahn.

Il 31 agosto le parti più alte del pennacchio dell'incendio del complesso di agosto hanno raggiunto circa 2,5 miglia (4 chilometri) nell'aria, mettendolo al di sopra dello strato limite dell'atmosfera, che è lo strato dell'atmosfera più vicino alla superficie terrestre. Il pennacchio di fumo fresco si estendeva per almeno 30 miglia (45 chilometri) a est dell'area in fiamme vicino alla foresta nazionale di Mendocino, nel nord della California. Nei giorni precedenti, il fumo di questo fuoco aveva già percorso più di 310 miglia (500 chilometri) a ovest e oltre 460 miglia (750 chilometri) a est della sorgente, attraversando nello Utah e oltre l'Oceano Pacifico.

Lo strumento MISR ha anche raccolto informazioni sull'importo, dimensione, e la luminosità delle particelle all'interno del pennacchio di fumo in base a come le particelle diffondono la luce a diversi angoli e lunghezze d'onda. Questi dati forniscono ai ricercatori informazioni sulle caratteristiche del fumo degli incendi al fine di prevedere come si muoverà e influirà sulla qualità dell'aria. Per esempio, la parte meridionale del pennacchio di fumo emesso dall'incendio del complesso di agosto il 31 agosto era costituito per lo più da piccoli, particelle scure di solito rilasciate quando un fuoco brucia intensamente. Ma mentre il pennacchio si spostava sottovento, le particelle diventavano più grandi e luminose, forse perché l'acqua o altri gas emessi dagli incendi si sono condensati sulle particelle di fumo.

MODIS:un'istantanea degli hotspot di Wildfire

I singoli incendi e le grandi conflagrazioni di incendi combinati che bruciano in tutto lo stato - e il fumo accumulato che producono - rendono difficile vedere i veri punti caldi in fiamme dallo spazio. Ma lo spettroradiometro per immagini a risoluzione moderata (MODIS) a bordo del satellite Terra della NASA può vedere le lunghezze d'onda più lunghe della luce non visibile, o radiazione infrarossa prodotta dal calore proveniente da incendi che bruciano attivamente. In altre parole, MODIS a volte può vedere attraverso il fumo anche quando i nostri occhi non possono, confrontando la radiazione infrarossa più alta dai punti caldi con la radiazione più bassa proveniente dall'area circostante.

Mentre passa negli Stati Uniti occidentali, MODIS può vedere una striscia di circa 1, 430 miglia (2, 300 chilometri) di larghezza, circa la distanza dal centro dello Utah a quasi 70 miglia nell'Oceano Pacifico, fornendo un prezioso contesto su ciò che sta accadendo con gli incendi e il fumo negli Stati Uniti occidentali. che aveva consumato oltre 240, 000 acri entro il 2 settembre.

"L'estensione del fuoco è enorme in questo caso, e i pennacchi di fumo possono percorrere centinaia o addirittura migliaia di chilometri, " ha detto Kahn. "I satelliti forniscono non solo il contesto, ma anche informazioni sulle relazioni tra i diversi incendi." Durante il suo passaggio aereo il 31 agosto, MODIS ha catturato l'incendio del complesso di agosto e molti altri incendi e complessi più grandi di incendi che bruciano a nord, Sud, e est. Vedere le relazioni tra gli incendi offre indizi su quali incendi è probabile che si uniscano nei giorni successivi.

CALIPSO e Suomi NPP:vedere l'estensione del fumo

I pennacchi di fumo degli incendi in California hanno inghiottito molte città e paesi in tutto lo stato, trasformando il cielo in una sfumatura apocalittica di arancione bruciato. In altre aree, il cielo è di un grigio nebbioso, e granelli di cenere fluttuano nell'aria. Ma in alcune regioni della costa occidentale, il cielo sembra relativamente normale, anche se ci sono particelle di fumo nell'aria, perché ci sono troppo poche particelle di fumo per essere rilevate dai nostri occhi.

È qui che entra in gioco il satellite CALIPSO della NASA. CALIPSO ha un laser a bordo che spara esplosioni di luce laser verso la Terra. Quando quella luce colpisce qualcosa, come particelle in un pennacchio di fumo di un incendio boschivo, viene riflesso ai sensori su CALIPSO. Sebbene la luce laser sia troppo debole per causare qualsiasi tipo di danno, la luce riflessa al satellite dalle particelle di fumo dice molto agli scienziati sul fumo anche quando il pennacchio è troppo trasparente per essere visto con i loro occhi. Mentre il pennacchio dell'August Complex Fire veniva portato a ovest, CALIPSO ha rilevato del fumo vecchio di diversi giorni che scendeva da circa 2,5 miglia sopra la terra fino a un miglio dalla superficie dell'oceano mentre attraversava la costa della California.

CALIPSO sa distinguere tra nuvole e fumo, che a volte può essere difficile da fare guardando un'immagine satellitare. Sapere dove si trova il fumo rispetto alle nuvole consente ai ricercatori di vedere le interazioni tra nuvole e fumo, che possono influenzare le caratteristiche e la diffusione del fumo. Per esempio, a volte le nuvole ingeriscono e modificano le particelle di fumo, e può anche rimuoverli dall'aria quando piove. Altri tempi, le particelle di fumo scuro degli incendi boschivi possono assorbire la luce solare, riscaldandosi e riscaldando l'atmosfera, che può far evaporare le nuvole.

Il satellite CALIPSO della NASA acquisisce dati dettagliati, ma ha un campo visivo ristretto. Il satellite osserva lungo una "tenda" verticale bidimensionale che taglia il pennacchio di fumo mentre passa sopra di loro, raccogliendo misurazioni dettagliate del tipo e della posizione degli aerosol di fumo di incendi nell'atmosfera. Gli scienziati si rivolgono quindi a tre sensori a bordo della centrale nucleare di Suomi, chiamati collettivamente Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS), per contesto. Quei sensori ottengono una visione più ampia ma meno dettagliata di ciò che sta accadendo con le particelle di fumo nell'atmosfera terrestre, che consente agli scienziati di capire su cosa si sta dirigendo CALIPSO e di fare migliori estrapolazioni basate sui dati di CALIPSO.

Gli strumenti a bordo dei satelliti della flotta di osservazione della Terra della NASA forniscono dati estesi, non disponibile da nessun'altra fonte, consentendo ai ricercatori di acquisire una migliore comprensione del fumo degli incendi boschivi e di come influisce sulla qualità dell'aria. In casi come gli attuali incendi in tutta la California, Gli scienziati atmosferici della NASA che studiano gli incendi collaborano con il programma NASA Earth Science Disasters per condividere le loro scoperte con i vigili del fuoco e i funzionari della sanità pubblica. Il programma dei disastri della NASA collabora con agenzie locali e regionali sul campo, aiutando a portare i dati dai satelliti della NASA nelle mani di coloro che ne hanno più bisogno.

"Il nostro lavoro è principalmente utile per migliorare i modelli che prevedono la qualità dell'aria, " ha detto Kahn. "Questo è un lavoro di squadra e quando possiamo aiutare, lo facciamo sicuramente".