Durante la fumosa estate del 2018, due incendi nella contea di Utah hanno bruciato un totale di 121, 000 acri, mandando fumo nelle valli del Wasatch Front. Gli scienziati dell'atmosfera sono sempre al lavoro per prevedere meglio come si muove il fumo dagli incendi, così come lavorano per prevedere uragani e tempeste di neve.

Ma gli incendi del 2018 hanno offerto un'opportunità unica agli scienziati. Attraverso il fronte Wasatch, sia i ricercatori che i membri della comunità mantengono abbastanza sensori di qualità dell'aria per fornire un'immagine ad alta risoluzione di come il fumo si è spostato attraverso la valle, perfetto per testare e perfezionare i modelli di previsione del fumo.

"Questa previsione sarebbe simile a come prevediamo tempo piovoso o condizioni chiare, "dice Derek Mallia, assistente di ricerca presso il Dipartimento di Scienze dell'Atmosfera, "tranne che ora possiamo farlo per il fumo."

Mallia e i suoi colleghi, tra cui ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Chimica e della Scuola di Informatica, hanno pubblicato i loro risultati nel Journal of Geophysical Research-Atmospheres.

Una rete per la qualità dell'aria

La qualità dell'aria è un argomento di alta priorità per gli Utahn. A causa della geografia montuosa della Valle del Lago Salato, l'area subisce inversioni di temperatura invernali che intrappolano l'inquinamento atmosferico e le emissioni, spesso con conseguente malsane condizioni dell'aria. Ricercatori, in particolare quelli dell'U, si sono concentrati sulla comprensione e la misurazione delle condizioni dell'aria nella valle attraverso una rete di sensori a livello di ricerca. Hanno anche posizionato sensori sui veicoli che si muovono attraverso la valle:metropolitana leggera TRAX, Le auto di Google StreetView e un furgone chiamato affettuosamente "NerdMobile".

I membri della comunità mantengono anche i propri sensori. Kerry Kelly, professore assistente di ingegneria chimica, e colleghi hanno sviluppato sensori di particolato interconnessi a basso costo che vengono mantenuti dai proprietari di case in tutta la Salt Lake Valley, migliorare la risoluzione delle misurazioni. La rete di sensori low cost si chiama Air Quality e tu, o Domande e risposte. L'inquinamento atmosferico non è distribuito uniformemente, e tutti questi sensori insieme aiutano i ricercatori a capire dove, quando e perché dell'aria inquinata.

Fumo da modella

Nelle estati dello Utah, però, un'inversione di temperatura non è un problema. Ma il fumo degli incendi occidentali lo è.

"Dal punto di vista pratico, il fumo è un'altra variabile di cui dobbiamo tenere conto in una previsione del tempo, " dice Mallia. "In modo simile a come il tempo instabile come la neve o i temporali può influire sulle nostre attività quotidiane, anche il fumo può svolgere un ruolo importante." Particolarmente vulnerabile, lui dice, sono persone con asma o altre malattie respiratorie o cardiovascolari. Il fumo può anche avere un impatto sulla ricreazione. "Chi vuole fare un giro turistico quando lo Utah è ricoperto di fumo?"

I modelli che prevedono il movimento del fumo devono essere convalidati, o confrontato con le osservazioni, per assicurarsi che stiano simulando le condizioni di fumo con ragionevole precisione. Ma quando si verificano incendi in località remote, il numero limitato di sensori di qualità dell'aria di solito non è sufficiente per valutare i modelli. È qui che entra in gioco la rete per la qualità dell'aria della Salt Lake Valley.

Cosa ha visto la rete

Nella stagione degli incendi 2018, quasi 60, 000 incendi hanno bruciato quasi 9 milioni di acri, di cui più di 18, 000 case, attraverso gli Stati Uniti. Dopo mesi di condizioni calde e secche, i fuochi di Pole Creek e Bald Mountain combinati per bruciare quasi 121, 000 acri nello Utah centrale. Il fumo riempì le valli del Wasatch Front, che fortunatamente erano ben equipaggiati con strumentazione per la qualità dell'aria. Quando gli incendi furono contenuti in modo sicuro, i ricercatori hanno visto un'opportunità scientifica.

Mallia, Kelly, Il professore assistente di ricerca U Logan Mitchell e colleghi tra cui il professor Adam Kochanski della San Jose State University e il professor Jan Mandel della CU Denver, ha esaminato i dati che sono tornati dai sensori, sia i sensori di livello di ricerca che le versioni a basso costo nelle case delle persone. I loro risultati hanno mostrato che le misurazioni del particolato nell'aria da parte dei sensori a basso costo erano accurate entro il 10% delle misurazioni dei sensori vicini di livello di ricerca.

Le previsioni sul fumo del modello hanno catturato i tempi di arrivo del fumo, ma non la quantità:i ricercatori hanno scoperto che la previsione sopravvalutava la quantità di fumo di un fattore due. Questo risultato aiuta gli scienziati a tornare al modello e a capire perché in modo che la versione successiva possa essere più accurata.

I risultati hanno anche fornito alcune informazioni su come le valli montane possono disperdere il fumo. "Per esempio, "Mallia dice, "abbiamo scoperto che i venti del canyon durante la notte possono filtrare l'aria di montagna più pulita nella valle, per questo abbiamo visto aria meno inquinata vicino ai banchi della valle".

Il valore della comunità

Mallia afferma che i sensori sui treni TRAX erano inestimabili nel coprire più terreno di un monitor aereo fisso, e che il coinvolgimento dei membri della comunità, con sensori intorno alle loro case, è stata la chiave per espandere ulteriormente l'area di studio.

"C'è molto spazio nella valle che è di proprietà privata, quindi coinvolgere il pubblico è l'unico modo per poter campionare adeguatamente le diverse aree della Valle del Lago Salato, ", dice. "Questo ci permette di campionare più punti nella valle e ci dà maggiore fiducia nell'identificare i punti di forza e di debolezza delle nostre previsioni di fumo".

Sfortunatamente, Aggiunge, le giornate fumose diventeranno più frequenti in futuro. Si prevede che i cambiamenti climatici rendano più probabili condizioni di caldo e secco, che è la ricetta perfetta per incendi più numerosi e intensi. Le previsioni non possono impedire l'arrivo del fumo più di quanto le previsioni del tempo possano prevenire tempeste di neve o uragani, ma possono aiutare tutti noi a rimanere informati e preparati.