Les satellites de la NASA révèlent un monde marqué par le feu :un patchwork global de flammes et de fumée entraîné par les saisons et les gens. Les feux de forêt d'été font rage dans l'ouest des États-Unis et au Canada, Australie et Europe. Au début du printemps, les incendies agricoles couvrent les régions grenier à blé de l'Asie du Sud-Est comme ils le font tout au long de la saison sèche en Afrique centrale et australe et au Brésil.

Pendant des années, La NASA a utilisé le point de vue de l'espace, combiné avec des campagnes de terrain aéroportées et au sol, pour déchiffrer l'impact des incendies, de la première étincelle à la dernière bouffée de fumée qui couve, et aider d'autres organismes à protéger la vie et les biens.

Mais les effets des incendies persistent longtemps après leur extinction :ils peuvent bouleverser les écosystèmes, influencer le climat et perturber les communautés. Alors que la NASA surveille les incendies d'aujourd'hui, il aborde également les questions générales qui aident les gestionnaires des incendies à planifier pour l'avenir.

Cet été, La NASA se lance dans plusieurs campagnes de terrain à travers le monde pour enquêter sur des questions de longue date concernant le feu et la fumée. Les avions voleront à travers la fumée et les nuages ​​pour améliorer la qualité de l'air, prévisions météorologiques et climatiques, et enquêter sur les forêts brûlées par le feu pour saisir les changements écosystémiques qui ont un impact mondial.

"Les plus hautes tours d'incendie"

La saison des incendies de forêt aux États-Unis de l'année dernière a été la plus meurtrière et la plus coûteuse de l'histoire de la Californie. C'est devenu une tendance :plus longtemps, les saisons sèches plus chaudes provoquées par le changement climatique combinées à une végétation surabondante due aux pratiques agressives de suppression des incendies au cours du siècle dernier ont entraîné 16 des 20 plus grands incendies de l'histoire de l'État au cours des 20 dernières années. Dans ces conditions, la détection précoce est essentielle pour que les intervenants en cas de catastrophe formulent des stratégies de gestion des incendies de forêt de taille et de gravité croissantes et pour effectuer des évacuations. Les instruments des satellites de la NASA en orbite autour de la Terre fournissent souvent l'instantané initial de l'emplacement et de la progression d'un incendie.

"Nous sommes, en substance, les plus hautes tours d'incendie, " dit Doug Morton, chef du laboratoire des sciences biosphériques du Goddard Spaceflight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Transfert en temps réel de ces données satellitaires entre les mains des aménagistes forestiers, les gestionnaires d'aires protégées et les pompiers sur l'emplacement des nouveaux incendies - c'est là que le rôle initial de la NASA est d'une importance cruciale."

Les observations au sol et aéroportées permettent de suivre l'activité des incendies pendant la journée. Pour suivre les incendies la nuit, le US Forest Service utilise deux avions équipés de capteurs thermiques développés par la NASA et de systèmes de traitement de données automatisés embarqués qui fournissent des cartes de détection d'incendie via un signal cellulaire au centre de commandement de l'incident (le centre névralgique des opérations d'incendie dans les agences gouvernementales concernées) en un rien de temps. quelques minutes.

"Nous parlons d'une commande d'incident obtenant des informations cruciales en 5 à 20 minutes contre plusieurs heures avec une technologie plus ancienne, " dit Vince Ambrosia, un scientifique en télédétection des feux de forêt au centre de recherche Ames de la NASA à Moffett Field, Californie. "Ces chiffres parlent d'eux-mêmes sur la valeur de la critique, informations en temps opportun."

En plus de surveiller les feux actifs, La NASA travaille également à améliorer la prévision des incendies. Anticiper le prochain mouvement d'un incendie repose sur la conciliation de l'échange complexe entre la topographie, la végétation et le temps. L'un des domaines d'intérêt est le développement de modèles qui tiennent compte de la teneur en humidité des sources de combustibles telles que les matières sèches, arbres tombés qui sont plus enclins à prendre feu et à le propager. Un autre est la détection à distance des carburants d'échelle—herbes hautes, buissons et branches d'arbres qui peuvent transporter des flammes du sol vers les branches d'arbres plus hautes pour créer des feux de cime à propagation rapide. Les scientifiques de la NASA travaillent à l'élaboration de cartes du combustible en échelle pour la prévision active des incendies et l'atténuation des incendies à l'aide de données spatiales.

Risque d'incendie secondaire :fumée

Quiconque vit sous le vent d'un feu de forêt sait que les communautés n'ont pas besoin d'être sur le chemin direct d'un incendie pour en ressentir les effets. La fumée peut parcourir des milliers de kilomètres, recouvrant les villes de produits chimiques nocifs et de particules fines qui causent une détresse respiratoire et d'autres problèmes de santé.

Des prévisions régulières de fumée pour les États-Unis à l'aide de données satellitaires sont produites par le National Weather Service de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Les prévisions de fumée sont essentielles pour les responsables locaux de la santé pour la planification des fermetures d'écoles et autres, et pour avoir donné aux communautés le temps d'acquérir des masques faciaux et de trouver un abri approprié.

Ce mois-ci, La NOAA et la NASA commencent une grande campagne de terrain pour améliorer leurs modèles de prévision au sol et par satellite en examinant de plus près la fumée. La campagne conjointe Fire Influence on Regional to Global Environments and Air Quality (FIREX-AQ) emploiera une flotte d'avions scientifiques dotés d'instruments pour analyser la chimie de la fumée à différentes altitudes, du point de combustion à des centaines voire des milliers de kilomètres sous le vent. La première étape de la mission, qui commence fin juillet, se concentrera sur les feux de forêt dans l'ouest des États-Unis; la deuxième, en août, répondra aux incendies agricoles dans le sud-est des États-Unis.

"Toute la fumée n'est pas la même, " a déclaré Barry Lefer, responsable du programme de composition troposphérique au siège de la NASA à Washington. "Pin, graminées, arbres à feuilles caduques, arbustes-leurs chimies sont différentes, Ainsi, lorsqu'elles brûlent, chacune de ces espèces de fumée réagit différemment avec le temps et l'atmosphère. Nous voulons observer ces interactions et comment elles changent au fur et à mesure qu'elles se déplacent sous le vent. Cela donnera plus de nuance à nos modèles et améliorera les prévisions."

Nuages ​​altérants, Climat, et météo

Les interactions entre la fumée et les nuages ​​ont un impact profond sur le temps et le climat. Comme les autres aérosols, les particules de fumée peuvent agir comme des graines de nuages ; la vapeur d'eau peut fusionner autour d'eux pour former des gouttelettes d'eau en nuage. La fumée affecte également la quantité de lumière solaire réfléchie dans l'atmosphère. La quantification de ces mécanismes est cruciale pour améliorer les modèles de prévision du climat mondial.

Pourtant, les interactions aérosol-nuage sont notoirement difficiles à observer sur le terrain, dit Hal Maring, directeur du programme des sciences des radiations au siège de la NASA. "Certains nuages ​​ont des durées de vie très courtes tandis que d'autres en ont de très longues, et ils sont tous situés dans des parties radicalement différentes du ciel. Obtenir un aperçu quantitatif de ces processus est un défi de taille."

Une autre grande campagne de terrain parrainée par la NASA cet été et cet automne, cette fois aux Philippines, relèvera ce défi scientifique. En août, la NASA, l'Observatoire de Manille et le Naval Research Laboratory (NRL), en partenariat avec le gouvernement philippin, convergera vers le ciel entourant le pays avec plusieurs avions instrumentés, avec le navire de recherche océanique Sally Ride, pour tenir plus d'un mois un compte rendu détaillé des interactions aérosol-nuage. Une décennie en préparation, le nuage, Aérosol, et la mission Monsoon Processes Philippines Experiment (CAMP2Ex) prendra des mesures pour aider à améliorer la surveillance et les prévisions météorologiques et climatiques à long terme.

Le Continent Maritime—Indonésie, Bornéo, Nouvelle Guinée, les îles Philippines, la péninsule malaise et les mers environnantes - a longtemps été un domaine de recherche scientifique. Feux agricoles et autres de la région, avec la pollution de l'air des villes, fournir un approvisionnement immédiat en aérosols qui influencent les principaux processus météorologiques ; outre les moussons torrentielles sur l'archipel asiatique, la région produit également de l'humidité qui fournit des précipitations sur l'océan Pacifique et peut même influencer les conditions météorologiques dans la zone continentale des États-Unis.

« La région est le parfait laboratoire naturel, " a déclaré le météorologue de recherche du LNR Jeff Reid, qui, avec Maring, co-dirige CAMP2Ex. « La région a juste le bon mélange de variabilité météorologique et d'aérosol. De nombreuses études de télédétection et de modélisation par satellite ont lié la présence de pollution et de fumée de combustion de biomasse à des changements dans les propriétés des nuages ​​et des tempêtes, mais nous manquons d'observations des mécanismes réels en cours. CAMP2Ex fournit un creuset indispensable pour les systèmes d'observation par satellite et les prévisions de modèles pour surveiller et comprendre comment la composition atmosphérique et le temps interagissent. »

Alimenter un déséquilibre carbone

Le carbone est un élément constitutif de toute vie sur Terre; c'est aussi un facteur clé du changement climatique. A partir de l'ère industrielle, la combustion de combustibles fossiles contenant du carbone pour les besoins énergétiques a libéré un excès de dioxyde de carbone piégeant la chaleur et d'autres gaz dans l'atmosphère. Les incendies de forêt contribuent également en libérant du dioxyde de carbone. Sous les latitudes septentrionales, il existe une autre source d'émissions de carbone que les scientifiques étudient, sous forme de sol dégelé.

En 2014, les feux d'été dans les Territoires du Nord-Ouest, Canada, claimed 7 million acres of boreal forest—an area larger than Massachusetts—making it one of the most severe fire seasons in the country's history. Those fires emitted approximately 94 tera-grams of carbon, offsetting half of all the carbon removed from the atmosphere through annual tree growth across all of Canada's vast forests.

"We expect that carbon stocks will start to recover after this loss because vegetation will regrow and take carbon out of the atmosphere, which is a good thing, " said NASA Goddard Earth scientist Peter Griffith. "But it will take 75 to 100 years to make up for that carbon loss."

Fires are essential for many forests, as they return nutrients to the soil and encourage the growth of essential tree species, such as Black Spruce in Canada's boreal forests. But because the Arctic is warming twice as fast as the rest of the planet, resulting in longer, warmer, drier summers, evidence suggests that more frequent, more intense fires—and the substantial carbon loss and ecosystem consequences that come with fire—are there for the long haul.

NASA's Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) is in the middle of a 10-year airborne field campaign to investigate the social and ecological impacts of the rapidly changing climate in Alaska and northwestern Canada. These include impacts to and from wildfires, changes to wildlife habitats and the thawing of permafrost:perennially frozen ground that contains ice, rocks and sand along with organic material. A warming Arctic is thawing permafrost, which allows decomposition to set it in, releasing more carbon dioxide and methane into the atmosphere. Fires speed up that process by burning away many inches of the insulating layer of unfrozen organic soil, exposing frozen soil to the warmer air.

For the last few years, ABoVE has been flying aircraft equipped with radar and lidar instrumentation to the Northwest Territories to monitor permafrost loss in burned areas. The data reveal that the ground in burned areas is sinking faster year by year as the ground thaws, Griffith said. The airborne data taken over carefully measured ground locations will help to connect those changes at sites to what NASA researchers observe across North America from landcover and ice-measuring satellites.

As the scorched boreal forests recover, the once dominating conifers—tree species that retain their leaves year-round—are being replaced by deciduous trees, which can have follow-on ecosystem effects that scientists are still trying to understand. "It's clear that birds and animals, as well as people who live in or around these forests and who depend on wildlife for food, will have to adapt, " Griffith said. "The climate changes and other environmental changes that are impacting northern ecosystems and the people who live there are happening because of decisions that are being made far, far away. We are all truly connected."