Pendant l'été enfumé de 2018, deux incendies de forêt dans le comté de l'Utah ont brûlé un total de 121, 000 hectares, envoyant de la fumée se déverser dans les vallées du front Wasatch. Les scientifiques de l'atmosphère travaillent toujours pour mieux prévoir comment la fumée se déplace des incendies, tout comme ils travaillent à prévoir les ouragans et les tempêtes de neige.

Mais les incendies de 2018 ont offert une opportunité unique aux scientifiques. De l'autre côté du front Wasatch, les chercheurs et les membres de la communauté maintiennent suffisamment de capteurs de qualité de l'air pour fournir une image haute résolution de la façon dont la fumée s'est déplacée dans la vallée, ce qui est parfait pour tester et affiner les modèles de prévision de la fumée.

"Cette prévision serait similaire à la façon dont nous prévoyons un temps pluvieux ou des conditions claires, " dit Derek Mallia, professeur adjoint de recherche au Département des sciences de l'atmosphère, "sauf que nous pouvons maintenant le faire pour la fumée."

Mallia et ses collègues, y compris des chercheurs du Département de génie chimique et de l'École d'informatique, ont publié leurs résultats dans le Journal of Geophysical Research-Atmospheres.

Un réseau qualité de l'air

La qualité de l'air est un sujet prioritaire pour les habitants de l'Utah. En raison de la géographie montagneuse de la vallée du lac Salé, la région subit des inversions de température hivernales qui piègent la pollution atmosphérique et les émissions, entraînant souvent des conditions atmosphériques malsaines. Des chercheurs, en particulier ceux de l'U, se sont concentrés sur la compréhension et la mesure des conditions atmosphériques dans la vallée grâce à un réseau de capteurs de qualité recherche. Ils ont également placé des capteurs sur les véhicules qui se déplacent dans la vallée :tramway TRAX, Des voitures Google StreetView et une camionnette affectueusement nommée "NerdMobile".

Les membres de la communauté entretiennent également leurs propres capteurs. Kerry Kelly, professeur assistant en génie chimique, et ses collègues ont développé des capteurs de particules interconnectés à faible coût qui sont entretenus par les propriétaires dans toute la vallée du lac Salé, améliorer la résolution des mesures. Le réseau de capteurs à faible coût s'appelle Air Quality et vous, ou AQ&U. La pollution de l'air n'est pas répartie uniformément, et tous ces capteurs ensemble aident les chercheurs à comprendre où, quand et pourquoi de l'air pollué.

Modélisation de la fumée

Dans les étés de l'Utah, cependant, une inversion de température n'est pas un problème. Mais la fumée des feux de forêt occidentaux l'est.

« D'un point de vue pratique, la fumée est encore une autre variable dont nous devons tenir compte dans une prévision météorologique, " dit Mallia. " De la même manière que des conditions météorologiques instables telles que la neige ou les orages peuvent avoir un impact sur nos activités quotidiennes, la fumée peut également jouer un rôle important. » Particulièrement vulnérable, il dit, sont des personnes souffrant d'asthme ou d'autres maladies respiratoires ou cardiovasculaires. La fumée peut également avoir un impact sur les loisirs. « Qui veut faire du tourisme alors que l'Utah est recouvert de fumée ? »

Les modèles qui prédisent le mouvement de la fumée doivent être validés, ou par rapport à des observations, pour s'assurer qu'ils simulent des conditions de fumée avec une précision raisonnable. Mais lorsque des incendies de forêt se produisent dans des endroits éloignés, le nombre limité de capteurs de qualité de l'air n'est généralement pas suffisant pour évaluer les modèles. C'est là qu'intervient le réseau de qualité de l'air de la vallée du lac Salé.

Ce que le réseau a vu

Lors de la saison des incendies 2018, près de 60 ans, 000 incendies ont brûlé près de 9 millions d'acres, dont plus de 18, 000 foyers, à travers les États-Unis. Après des mois de conditions chaudes et sèches, les incendies de Pole Creek et de Bald Mountain se sont combinés pour brûler près de 121, 000 acres dans le centre de l'Utah. La fumée a rempli les vallées du Front Wasatch, qui étaient heureusement bien équipés en instrumentation de la qualité de l'air. Lorsque les incendies ont été maîtrisés en toute sécurité, les chercheurs ont vu une opportunité scientifique.

Mallia, Kelly, U professeur adjoint de recherche Logan Mitchell et ses collègues, dont le professeur Adam Kochanski de l'Université d'État de San Jose et le professeur Jan Mandel de CU Denver, examiné les données qui sont revenues des capteurs, à la fois les capteurs de qualité recherche et les versions à faible coût chez les gens. Leurs résultats ont montré que les mesures des particules dans l'air par les capteurs à faible coût étaient précises à 10 % près des mesures des capteurs de recherche à proximité.

Les prévisions de fumée du modèle ont capturé le moment de l'arrivée de la fumée, mais pas la quantité - les chercheurs ont découvert que les prévisions surestimaient la quantité de fumée d'un facteur de deux. Ce résultat aide les scientifiques à revenir ensuite au modèle et à comprendre pourquoi afin que la prochaine version puisse être plus précise.

Les résultats ont également donné un aperçu de la façon dont les vallées des montagnes peuvent disperser la fumée. "Par exemple, " dit Mallia, "nous avons découvert que les vents du canyon pendant la nuit peuvent filtrer l'air plus pur de la montagne dans la vallée, c'est pourquoi nous avons vu un air moins pollué près des bancs de la vallée."

La valeur de la communauté

Mallia dit que les capteurs des trains TRAX étaient inestimables pour couvrir plus de terrain qu'un moniteur d'air stationnaire, et que l'implication des membres de la communauté, avec des capteurs autour de leurs maisons, était la clé pour étendre encore plus la zone d'étude.

« Il y a beaucoup d'espace dans la vallée qui est privé, faire participer le public est donc la seule façon de pouvoir échantillonner correctement différentes zones de la vallée du lac Salé, " dit-il. " Cela nous permet d'échantillonner plus de points dans la vallée et nous donne une plus grande confiance pour identifier les forces et les faiblesses de nos prévisions de fumée. "

Malheureusement, il ajoute, les jours enfumés deviendront plus fréquents à l'avenir. Le changement climatique devrait rendre les conditions chaudes et sèches plus probables, ce qui est la recette parfaite pour des feux de forêt plus nombreux et plus intenses. Les prévisions ne peuvent pas empêcher la fumée de venir plus que les prévisions météorologiques ne peuvent empêcher les blizzards ou les ouragans, mais elles peuvent nous aider tous à rester informés et préparés.