新工具帮助预测野火烟雾的飘散方向

科学家们正在研究如何更好地预测漂浮的野火烟雾的路径——以及健康危害

更好的野火卫星覆盖和改进的气候模型使科学家们能够更准确地观察烟羽在全国范围内的漂移。他们表示，这些进步可以帮助向受野火烟雾威胁的居民提供更早的预警。

该领域的突破发生在 2018 年加利福尼亚州致命的坎普野火期间，该野火造成 88 人死亡，摧毁了 19,000 座建筑物，并使旧金山湾区 800 万人暴露于世界上污染最严重的空气中两周。研究六月由《美国气象学会公报》发表的研究概述了一种新工具如何帮助实现技术飞跃。

坎普野火的烟雾在某些地方非常浓，而在另一些地方则很稀薄，以至于传统的预测系统“无法使用”。它们只能预测“非常粗略的空间模式”或烟雾可能最浓的大致估计。

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大规模烟羽的方向通常由天气的突发奇想决定，在加利福尼亚州，则由山谷和山脉的复杂地形引导。尽管如此，仍然有一个系统一直在跟踪坎普野火的烟雾，因为它飘向旧金山。

这是一个实验模型，由来自卫星和超级计算机的数据组合而成。它生成了一个 3D 图像，预测给定区域最可能的路径。它的研究人员很幸运，这得益于当时是 11 月，并且附近没有火灾使问题更难解决。

该设备名为高分辨率快速更新 (HRRR) 系统，在第二周失败了，当时烟雾变得非常浓，以至于阻挡了帮助两颗美国卫星定位移动的坎普野火的红外辐射。

但是，该模型让参与其中的科学家们看到了未来几年可能完善的系统的曙光。“很多东西都需要从头开始构建，”科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所 (CIRES) 的高级研究员埃里克·詹姆斯解释说。

他与来自 NOAA 和 NASA 的团队合作。他们构建了一个系统，该系统提供了给定烟羽部分的清晰准确的 1.16 平方英里视图，并预测了烟羽可能沿着山谷和翻越通往旧金山的山脉的方向。

“该模型做得非常好，”加州大学伯克利分校工程学教授 Tina Chow 说。她仍然清楚地记得烟雾蔓延到她的校园并使其关闭了四天。“我的意思是情况很糟糕，”她说。“你完全可以闻到它，即使在建筑物内部。”

Chow 后来帮助撰写了关于 HRRR 性能的第一份报告，该报告已经过改进和扩大。新的地球静止卫星 GOES-18 即将对其提供帮助，与之前的两颗极地轨道卫星相比，GOES-18 可以提供更持续的火灾多发区域视图。

根据 James 的说法，更新后的烟雾监测系统，称为快速更新预报系统，将覆盖整个北美。

“我们将在未来几个月内开始运行实验性预报，”他解释说。“完整的系统将在几年内投入运营。”

下一步将是使用改进的跟踪系统作为一项新研究的一部分，以记录漂浮的野火烟雾造成的健康问题和费用。其研究人员希望开发更可靠的方法来警告和准备其路径上的人们。

“这是我们在西海岸的现实，”加州大学旧金山分校的肺科医生兼副教授尼塔·塔库尔解释说。她正在帮助组织这项为期三年的工作，该工作将由 EPA 资助。

它不仅将解决加利福尼亚人的担忧，还将解决随着烟雾向东飘移而将暴露于烟雾中的数百万其他美国人的担忧。

塔库尔说：“我们对如何在人群中以及在那些在医学上或由于社会环境而非常易感的人群中降低风险没有很好的理解。”

她和其他研究这个问题的科学家指出，烟雾中最危险的成分是微小的颗粒，随着火灾与其漂浮的烟羽之间距离的增加，这些颗粒往往会变得更加分散，危害性也更小。

“但仍有很多有待揭示，”塔库尔补充说，并指出烟雾多发地区急诊室就诊人数将有助于衡量健康问题的性质和程度。野火烟雾中的一些颗粒足够小，可以进入人体肺部和血液。它们会导致多种健康问题，例如哮喘和肺癌。

该研究将测试的首批保护措施之一是将烟雾监测器安装在为旧金山无家可归者建造的单间宿舍中。“旧建筑比新建筑漏风，”她指出，并指出户外工人、老年人和居住在较贫困社区的人也更难减少他们接触烟雾的机会。