Des incendies de forêt brûlent dans l'État de Californie depuis des semaines, certains d'entre eux devenant de plus grands complexes à mesure que différents incendies fusionnent. L'un d'eux était l'incendie du complexe d'août, qui aurait commencé par 37 incendies distincts causés par la foudre dans le nord de la Californie le 17 août. Cet incendie brûle toujours plus d'un mois plus tard.

L'incendie du complexe d'août et d'autres cette saison des incendies ont envoyé des panaches de fumée de feu de forêt de grande envergure dans l'atmosphère, ce qui aggrave la qualité de l'air en Californie et au-delà. Prédire où cette fumée se déplacera et à quel point l'air sera mauvais sous le vent est un défi, mais les satellites d'observation de la Terre peuvent aider. Parmi eux figurent les satellites Terra et CALIPSO de la NASA, et le satellite commun NASA-National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA) Suomi NPP. Ensemble, les instruments de ces satellites donnent un aperçu de la fumée au fil du temps, ce qui peut aider à améliorer les prévisions de la qualité de l'air.

« Les instruments satellitaires ont l'avantage d'offrir une large couverture et une précision de mesure constante dans le temps, ainsi que de faire leurs observations sans aucun risque pour les personnes qui recueillent les données, " a déclaré Ralph Kahn, chercheur principal à la Division des sciences de la Terre du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui étudie les aérosols. Kahn et d'autres scientifiques atmosphériques de la NASA collectent des données sur les incendies à partir de satellites d'observation de la Terre utilisés pour améliorer les modèles qui prédisent comment la fumée des incendies de forêt affectera la qualité de l'air sous le vent des incendies.

MISR :évaluer la situation sous différents angles

L'un des instruments du satellite Terra de la NASA est le spectroradiomètre imageur multi-angle (MISR), qui a neuf caméras différentes pointant vers la Terre sous différents angles. Alors que Terra passait au-dessus de l'incendie du complexe d'août le 31 août, MISR a collecté des instantanés du panache de fumée sous différents angles.

Les scientifiques examinent ces différentes perspectives pour calculer l'étendue et la hauteur du panache de fumée sous le vent, ainsi que la hauteur la plus proche de la source de l'incendie, appelée hauteur d'injection. Cette information est essentielle pour déterminer la distance parcourue par la fumée.

"La fumée a tendance à rester en l'air plus longtemps, voyager plus loin et avoir un impact environnemental plus important, peut-être loin sous le vent, s'il est injecté plus haut dans l'atmosphère, " dit Kahn.

Le 31 août les parties les plus hautes du panache de l'incendie du complexe d'août ont atteint environ 4 kilomètres dans les airs, le plaçant au-dessus de la couche limite de l'atmosphère, qui est la couche de l'atmosphère la plus proche de la surface de la Terre. Le panache de fumée fraîche s'étendait sur au moins 45 kilomètres à l'est de la zone en feu près de la forêt nationale de Mendocino, dans le nord de la Californie. Au cours des jours précédents, la fumée de cet incendie avait déjà parcouru plus de 310 milles (500 kilomètres) à l'ouest et plus de 460 milles (750 kilomètres) à l'est de la source, traversant l'Utah et au-dessus de l'océan Pacifique.

L'instrument MISR a également recueilli des informations sur le montant, Taille, et la luminosité des particules dans le panache de fumée en fonction de la façon dont les particules diffusent la lumière à différents angles et longueurs d'onde. Ces données donnent aux chercheurs des informations sur les caractéristiques de la fumée des feux de forêt afin de prédire comment elle se déplacera et affectera la qualité de l'air. Par exemple, la partie sud du panache de fumée émis par l'incendie du complexe d'août le 31 août était principalement composé de petits, particules sombres généralement libérées lorsqu'un feu brûle intensément. Mais alors que le panache se déplaçait sous le vent, les particules sont devenues plus grosses et plus brillantes, peut-être parce que l'eau ou d'autres gaz émis par les incendies se sont condensés sur les particules de fumée.

MODIS :un aperçu des points chauds des feux de forêt

Les incendies de forêt individuels et les grandes conflagrations d'incendies fusionnés brûlant dans tout l'État - et la fumée accumulée qu'ils produisent - rendent difficile la visualisation des véritables points chauds enflammés depuis l'espace. Mais le spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) à bord du satellite Terra de la NASA peut voir les longueurs d'onde plus longues de la lumière non visible, ou le rayonnement infrarouge produit par la chaleur provenant d'incendies de forêt qui brûlent activement. En d'autres termes, MODIS peut parfois voir à travers la fumée même lorsque nos yeux ne le peuvent pas en comparant le rayonnement infrarouge plus élevé des points chauds au rayonnement plus faible provenant de la zone environnante.

En passant au-dessus de l'ouest des États-Unis, MODIS peut voir une bande d'environ 1, 430 milles (2, 300 kilomètres) de large - environ la distance du centre de l'Utah à près de 70 miles dans l'océan Pacifique - fournissant un contexte précieux sur ce qui se passe avec les incendies et la fumée au-dessus de l'ouest des États-Unis. MODIS a identifié plusieurs groupes de points chauds d'incendie dans l'incendie du complexe d'août, qui en avait consommé plus de 240, 000 acres d'ici le 2 septembre.

"L'étendue du feu est énorme dans ce cas, et les panaches de fumée peuvent parcourir des centaines voire des milliers de kilomètres, " a déclaré Kahn. " Les satellites fournissent non seulement le contexte, mais aussi des informations sur les relations entre les différents incendies. » Lors de son passage au-dessus le 31 août, MODIS a capturé l'incendie du complexe d'août ainsi que plusieurs autres incendies et de plus grands complexes d'incendies brûlant au nord, Sud, et à l'est. Voir les relations entre les incendies offre des indices sur lesquels les incendies sont susceptibles de fusionner dans les jours suivants.

CALIPSO et Suomi NPP :voir l'étendue de la fumée

Les panaches de fumée des incendies de forêt en Californie ont englouti de nombreuses villes et villages de l'État, transformant le ciel en une nuance apocalyptique d'orange brûlé. Dans d'autres domaines, le ciel est d'un gris brumeux, et des taches de cendres flottent dans l'air. Mais dans certaines régions de la côte ouest, le ciel semble relativement normal, même s'il y a des particules de fumée dans l'air, car il y a trop peu de particules de fumée pour que nos yeux puissent les détecter.

C'est là qu'intervient le satellite CALIPSO de la NASA. CALIPSO a un laser à bord qui envoie des rafales de lumière laser vers la Terre. Quand cette lumière frappe quelque chose, telles que des particules dans un panache de fumée de feu de forêt, il est renvoyé aux capteurs sur CALIPSO. Bien que la lumière laser soit trop faible pour causer des dommages, la lumière renvoyée vers le satellite par les particules de fumée en dit long sur la fumée aux scientifiques, même lorsque le panache est trop transparent pour qu'ils puissent le voir de leurs yeux. Alors que le panache de l'incendie du complexe d'août était transporté vers l'ouest, CALIPSO a détecté de la fumée vieille de plusieurs jours descendant d'environ 2,5 miles au-dessus de la terre jusqu'à un mile de la surface de l'océan alors qu'elle traversait la côte californienne.

CALIPSO sait faire la différence entre les nuages ​​et la fumée, ce qui peut parfois être difficile à faire en regardant une image satellite. Savoir où se trouve la fumée par rapport aux nuages ​​permet aux chercheurs de voir les interactions entre les nuages ​​et la fumée, ce qui peut affecter les caractéristiques et la propagation de la fumée. Par exemple, parfois les nuages ​​ingèrent et modifient les particules de fumée, et peut même les retirer de l'air quand il pleut. D'autres fois, les particules de fumée de feu de forêt sombre peuvent absorber la lumière du soleil, se réchauffer et réchauffer l'atmosphère, ce qui peut provoquer l'évaporation des nuages.

Le satellite CALIPSO de la NASA capture des données détaillées, mais il a un champ de vision étroit. Le satellite observe le long d'un "rideau" vertical en deux dimensions qui coupe le panache de fumée lorsqu'il passe au-dessus de sa tête, recueillir des mesures détaillées du type et de la position des aérosols de fumée d'incendie de forêt dans l'atmosphère. Les scientifiques se tournent ensuite vers trois capteurs à bord de la centrale nucléaire de Suomi, collectivement appelé Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS), pour le contexte. Ces capteurs obtiennent une vue plus large mais moins détaillée de ce qui se passe avec les particules de fumée dans l'atmosphère terrestre, qui permet aux scientifiques de comprendre sur quoi CALIPSO se dirige et de faire de meilleures extrapolations basées sur les données de CALIPSO.

Les instruments à bord des satellites de la flotte d'observation de la Terre de la NASA fournissent de nombreuses données, indisponible de toute autre source, permettant aux chercheurs de mieux comprendre la fumée des feux de forêt et son impact sur la qualité de l'air. Dans des cas comme les incendies de forêt actuels en Californie, Les scientifiques atmosphériques de la NASA qui étudient les incendies collaborent avec le programme Earth Science Disasters de la NASA pour partager leurs découvertes avec les pompiers et les responsables de la santé publique. Le programme NASA Disasters s'associe aux agences locales et régionales sur le terrain, aider à mettre les données des satellites de la NASA entre les mains de ceux qui en ont le plus besoin.

"Notre travail est principalement utile pour améliorer les modèles de prévision de la qualité de l'air, " a déclaré Kahn. " C'est un effort d'équipe et quand nous pouvons aider, nous le faisons certainement."