一群美國機構正在進行有史以來最詳細的研究，研究由火災產生的巨大煙羽，這些煙羽有時會橫跨整個國家，然後消散。
目標是更好地瞭解該國日益增多的野火對健康、氣候和天氣的影響。
“這是第一個真正以火災為唯一重點的大型專案，”美國國家海洋和大氣管理局地球系統研究實驗室化學科學部門負責人大衛·費伊說。
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該機構正在與 NASA 和森林服務局合作制定一項計劃，以追蹤明年野火產生的煙羽，以便更好地識別其中包含的數千種化學物質。其中一些會損害公眾健康並加劇氣候問題。另一些則會在移動時影響區域天氣。
這項為期四年的努力的最終成果將包括另一個首創：在深入研究其燃料（包括樹木、灌木、草和土壤中的有機物）成分之後，計劃在西部地區燃燒一大片森林區域。這次燃燒將幫助研究人員更好地測量和了解強烈火災產生的煙羽的具體成分，然後在煙羽開始移動之前進行研究。
美國國家海洋和大氣管理局、NASA、能源部和國際機構多年來一直在隨機取樣和追蹤森林火災產生的煙羽，但費伊指出，由此產生的模型缺乏與計劃性火災所能獲得的燃料的精確聯絡。目標是建立一個更大的目錄，列出最終進入氣溶膠、氣體和灰塵組成的巨大空中雲層的物質。這將使科學家們更好地瞭解煙霧的化學成分在向下風擴散時如何演變。
科羅拉多大學的科學家梅根·貝拉正在與美國國家海洋和大氣管理局合作進行這項研究，她在上個月的一次講座中解釋說，科學家們仍然存在“理解野火煙羽化學成分的基本問題”，這可能會導致“每秒發生一千種不同化學物質的相互作用”。煙霧中氮、碳和其他元素的某些化合物在反應中被破壞，而新的化合物則被產生。
一個影響是，科學家們建立的模型——提供的資訊也用於美國用於發現火災和追蹤煙羽的衛星——通常是錯誤的，她補充道。模型經常高估或低估煙羽中真實發生的情況。
“你不知道煙霧裡有什麼，”貝拉說。
這不是一個小問題。最近的一些野火煙羽起源於舊金山地區，並從波士頓上空離開美國。科學家們表示，獲取更多關於煙羽的資訊將非常重要，因為隨著氣候變暖，預計火災的數量和規模都會增加，使更多人暴露在煙霧中。
對健康的影響可能包括哮喘加重、慢性支氣管炎、肺功能下降和充血性心力衰竭。煙羽攜帶的棕色和黑色碳等物質也會加速全球變暖。煙霧會透過阻擋陽光並影響雲層形成和降水來改變天氣。
下一個謎題是更多地瞭解煙羽如何以及在哪裡移動。科學家們知道，有些煙羽會搭乘急流，在地球上方數千英尺處移動。但另一些煙羽則更靠近地球表面，移動得非常低，以至於它們的部分可能會被困在山谷中，直到第二天下午陽光溫暖地球后才會再次升起並繼續它們的旅程。
這項正在進行的研究名為“火災對區域和全球環境的影響實驗——空氣質量”，簡稱 FIREX-AQ，始於 2016 年在森林服務局位於蒙大拿州米蘇拉的火災科學實驗室進行的一系列實驗。科學家們從 75 個小型實驗性火災中採集了煙霧樣本，這些火災由 33 種不同型別的材料構成。使用了新的感測器來檢測成分。
明年夏天，其中一些感測器將用於小型機載飛機群，這些飛機將追蹤計劃性火災和火災季節高峰期爆發的其他火災產生的煙羽。機隊將包括一架 NASA DC-8，這是一架載有 17 種不同感測器的“飛行實驗室”，它將嘗試停留在煙羽中間並分析其變化。
在煙羽上方，ER-2，NASA 高空飛行的前空軍 U-2 間諜飛機的版本，將攜帶更多感測器。這架飛機可以達到“遠高於” 70,000 英尺的高度，它將從與軌道衛星相同的角度觀察煙霧。
在較低的高度，兩架較小的飛機，都是 NOAA 雙水獺飛機，將嘗試追蹤煙羽流過地形，尤其是在夜間，當它們的部分冷卻和下沉時。這也是謎題的一部分，因為煙羽中正在進行的化學反應會在夜間陽光消退和溫度降低時發生變化。
費伊說，明年夏季和秋季，DC-8 及其隨行機隊將駐紮在愛達荷州或堪薩斯州，具體取決於火災活動。FIREX-AQ 實驗的總體目標是開發和程式設計更智慧的感測器，以幫助未來的衛星在 24 小時基礎上跨全球追蹤野火和農業火災產生的煙羽。
費伊希望追蹤計劃性火災將提供關於野火煙羽的關鍵資訊。
“這將是世界一流的儀器集合，應該會帶來對火災排放物對大氣影響的新認識，”費伊說。
結果可能有助於科學家們更好地瞭解遙遠的健康和氣候變化危害，並幫助消防員更好地預測火災引起的天氣變化，這些變化可以決定第二天煙羽的路徑。
“我們想消除其中的一些混亂因素，”費伊說。“當你去西部時，你面對的是大自然和混亂，不知道明天哪裡會燃燒。”
轉載自 Climatewire，經 E&E News 許可。E&E 在 www.eenews.net 提供每日重要的能源和環境新聞報道。