Il fumo di un incendio boschivo estivo è più di un semplice pennacchio fastidioso per gli occhi. È un veleno per i polmoni e il cuore delle persone che lo respirano e una fitta coltre che ostacola le operazioni antincendio.

C'è un ciclo di feedback atmosferico, dice Adam Kochanski, scienziato dell'atmosfera dell'Università dello Utah, che può bloccare il fumo nelle valli più o meno allo stesso modo in cui le inversioni di temperatura bloccano lo smog e il gunk nella Valle del Lago Salato ogni inverno. Ma comprendendo questo ciclo, Kochanski dice, può aiutare gli scienziati a prevedere l'impatto del fumo sulla qualità dell'aria nelle valli, speriamo di aiutare sia i residenti che i vigili del fuoco.

Lo studio di Kochanski e colleghi appare in Journal of Geophysical Research-Atmospheres . Il lavoro è stato finanziato da sovvenzioni del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti e della NASA.

Cortina fumogena

Nel 2015, i vigili del fuoco che combattono contro gli incendi nel nord della California hanno notato che il fumo che si accumulava nelle valli non stava andando via. Il fumo è diventato così forte che il supporto aereo ha dovuto cancellare i voli, rallentando lo sforzo antincendio. "Questo ha sollevato la questione, "Kochanski dice, "Perché è così? Perché tutto ad un tratto, il fumo è così persistente e cosa trattiene questo strato molto spesso di fumo in quelle valli per un periodo di tempo così lungo?"

Kochanski e i suoi colleghi, compresi i ricercatori del Desert Research Institute, Università del Colorado, Boulder e Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics si sono proposti di rispondere a queste domande. Il loro primo indizio è venuto dalle misurazioni della temperatura sia al di sotto che al di sopra dello strato di fumo. L'aria, hanno trovato, era più caldo sopra il fumo che sotto.

I residenti della Valle del Lago Salato e di altre valli a forma di conca riconosceranno lo schema dell'aria più calda sopra l'aria più fredda della valle come un'inversione, un'inversione del normale raffreddamento dell'aria con l'altitudine. La chimica atmosferica delle inversioni invernali di Salt Lake è leggermente diversa da quella di un'inversione di fuoco, ma la fisica è la stessa:l'aria calda sale, l'aria fredda sprofonda e l'inversione mette un caldo coperchio su una valle, intrappolando tutta l'aria della valle sottostante.

La differenza principale è che in caso di inversione di fumo lo strato di fumo rende l'inversione ancora più forte.

Il ciclo di feedback

Kochanski e i suoi colleghi hanno modellato la dinamica dell'aria e del fumo nel terreno della valle e hanno trovato un circuito di feedback che rafforza le condizioni di inversione atmosferica.

"Una chiave di questa situazione è il momento in cui il fumo appare nell'atmosfera e fa quanto basta per bloccare la radiazione solare in arrivo, " dice Kochanski. Con l'energia del sole bloccata, l'aria al suolo comincia a raffreddarsi. "Il raffreddamento vicino alla superficie limita la miscelazione, migliora le inversioni locali e porta a concentrazioni di fumo ancora più elevate, che a loro volta bloccano più radiazioni solari e rendono il fumo ancora più persistente."

Il raffreddamento indebolisce anche i venti nella valle piena di fumo e stabilizza l'atmosfera, impedendo al vento di irrompere e di liberare l'aria stagnante.

Kochanski dice che ci sono tre modi per uscire da un'inversione di fuoco. Uno è la decantazione del fumo una volta spento il fuoco, permettendo a più luce e calore di raggiungere il suolo. Un altro è un vento sufficientemente grande che può spingere e mescolare gli strati d'aria. Un terzo è la precipitazione, poiché la pioggia che cade può pulire l'aria dagli aerosol.

"Se si tratta di affari come al solito e giorno dopo giorno hai un bel tempo soleggiato senza eventi di vento o precipitazioni, bene, questo ciclo di feedback positivo porta a più fumo nelle valli di quanto ci si potrebbe aspettare solo in base al comportamento del fuoco da solo, " dice Kochanski.

Un nuovo tipo di previsione

Comprendere le condizioni che creano il ciclo di feedback aiuta i ricercatori a prevedere come e quando potrebbe formarsi o dissiparsi. Le inversioni al fuoco rimarranno ancora un problema per i vigili del fuoco, ma Kochanski afferma che ora i ricercatori saranno in grado di mettere insieme previsioni più accurate sul fumo.

"Possiamo dire meglio dove, quanto denso e persistente sarà il fumo, " dice. "È qualcosa che prima non era disponibile." I modelli meteorologici saranno anche in grado di prevedere gli effetti sulla qualità dell'aria del fumo in modi che non potevano fare prima, Aggiunge.

I risultati di questo studio sono già in fase di integrazione nel National Predictive Services Program. "Quando parlo di applicazioni, " Dice Kochanski. "Non sono trascorsi 10 anni. È qualcosa su cui inizieremo a lavorare entro i prossimi due mesi".