La fumée d'un incendie de forêt en été est bien plus qu'un simple panache de nuisance qui pique les yeux. C'est un poison pour les poumons et le cœur des personnes qui le respirent et une couverture dense qui entrave les opérations de lutte contre les incendies.

Il y a une boucle de rétroaction atmosphérique, dit Adam Kochanski, scientifique de l'atmosphère de l'Université de l'Utah, qui peut emprisonner la fumée dans les vallées de la même manière que les inversions de température emprisonnent le smog et la crasse dans la vallée du lac Salé chaque hiver. Mais comprendre cette boucle, Kochanski dit, peut aider les scientifiques à prédire l'impact de la fumée sur la qualité de l'air dans les vallées, J'espère aider à la fois les résidents et les pompiers.

L'étude de Kochanski et ses collègues apparaît dans le Journal of Geophysical Research-Atmospheres . Le travail a été financé par des subventions du département américain de l'Agriculture et de la NASA.

Écran de fumée

En 2015, les pompiers luttant contre les incendies de forêt dans le nord de la Californie ont remarqué que la fumée qui s'accumulait dans les vallées ne s'en allait pas. La fumée est devenue si mauvaise que le soutien aérien a dû annuler des vols, ralentir l'effort de lutte contre l'incendie. « Cela a posé la question, " Kochanski dit, "Pourquoi est-ce? Pourquoi tout d'un coup, la fumée est-elle si persistante et qu'est-ce qui maintient cette très épaisse couche de fumée dans ces vallées pendant une si longue période ? »

Kochanski et ses collègues, dont des chercheurs du Desert Research Institute, Université du Colorado, Boulder et le Harvard &Smithsonian Center for Astrophysics ont tenté de répondre à ces questions. Leur premier indice est venu de mesures de température à la fois au-dessous et au-dessus de la couche de fumée. L'air, ils ont trouvé, était plus chaud au-dessus de la fumée qu'en dessous.

Les résidents de la vallée du lac Salé et d'autres vallées en forme de bol reconnaîtront le modèle d'air plus chaud au-dessus de l'air plus froid de la vallée comme une inversion - une inversion du refroidissement normal de l'air avec l'altitude. La chimie atmosphérique des inversions hivernales de Salt Lake est un peu différente de celle d'une inversion de feu, mais la physique est la même :l'air chaud monte, l'air froid descend et l'inversion met un couvercle chaud sur une vallée, emprisonnant tout l'air de la vallée en dessous.

La principale différence est que dans le cas des inversions de fumée, la couche de fumée rend l'inversion encore plus forte.

La boucle de rétroaction

Kochanski et ses collègues ont modélisé la dynamique de l'air et de la fumée dans le terrain de la vallée et ont découvert une boucle de rétroaction qui renforce les conditions d'inversion atmosphérique.

"Une clé de cette situation est le moment où la fumée apparaît dans l'atmosphère et elle fait juste assez pour bloquer le rayonnement solaire entrant, " dit Kochanski. Avec l'énergie du soleil bloquée, l'air au sol commence à se refroidir. « Le refroidissement proche de la surface limite le mélange, améliore les inversions locales et conduit à des concentrations de fumée encore plus élevées, qui à leur tour bloquent plus de rayonnement solaire et rendent la fumée encore plus persistante."

Le refroidissement affaiblit également les vents dans la vallée enfumée et stabilise l'atmosphère, empêchant le vent de percer et d'évacuer l'air stagnant.

Kochanski dit qu'il y a trois façons de sortir d'une inversion de feu. L'un est la décantation de la fumée une fois le feu éteint, permettant à plus de lumière et de chaleur d'atteindre le sol. Un autre est un vent suffisamment grand qui peut pousser à travers et mélanger les couches d'air. Un troisième est la précipitation, car la pluie qui tombe peut nettoyer l'air des aérosols.

"Si c'est comme d'habitude et que vous avez un beau temps ensoleillé sans vent ni précipitations, bien, cette boucle de rétroaction positive conduit à plus de fumée dans les vallées que ce à quoi on pourrait s'attendre en se basant uniquement sur le comportement du feu, " dit Kochanski.

Un nouveau type de prévision

Comprendre les conditions qui créent la boucle de rétroaction aide les chercheurs à prédire comment et quand elle pourrait se former ou se dissiper. Les inversions de feu resteront toujours un problème pour les pompiers, mais Kochanski dit que maintenant les chercheurs seront en mesure d'établir des prévisions de fumée plus précises.

"Nous pouvons mieux dire où, quelle sera la densité et la persistance de la fumée, " dit-il. " C'est quelque chose qui n'était pas disponible auparavant. " Les modèles météorologiques seront également en mesure de prévoir les effets de la fumée sur la qualité de l'air d'une manière qu'ils ne pouvaient pas il ajoute.

Les résultats de cette étude sont déjà intégrés dans le Programme national de services prédictifs. "Quand je parle d'applications, " dit Kochanski. " Ce n'est pas dans 10 ans. C'est quelque chose sur lequel nous allons commencer à travailler dans les prochains mois."