Échantillonner la fumée d'un incendie de forêt signifie parfois coller un tube par la fenêtre d'un avion. Crédit :Brett Palm/Université de Washington, CC BY-ND
L'année 2020 restera dans les mémoires pour de nombreuses raisons, y compris ses incendies de forêt record qui ont transformé le ciel de San Francisco en une nuance apocalyptique de rouge et ont recouvert de grandes parties de l'Occident de fumée pendant des semaines.
La Californie a connu cinq de ses six plus grands incendies jamais enregistrés en 2020, dont le premier "gigafire" moderne, " un incendie de forêt qui a brûlé plus d'un million d'acres. Le Colorado a connu ses trois plus grands incendies jamais enregistrés.
Alors que la fumée peut faire de beaux couchers de soleil, il peut également avoir des conséquences désastreuses pour la santé humaine.
Je suis un chimiste de l'atmosphère, et l'atmosphère est mon laboratoire. Quand je regarde le ciel, Je vois un mélange de plusieurs milliers de composés chimiques différents interagir les uns avec les autres et avec la lumière du soleil.
Les réactions et les transformations de l'atmosphère provoquent un changement radical de la fumée des incendies de forêt lorsqu'elle se déplace sous le vent, et des études ont montré qu'il peut devenir plus toxique en vieillissant. Afin de prévoir avec précision les effets des émissions de feux de forêt sur les populations sous le vent et d'émettre des avertissements plus ciblés sur la qualité de l'air à mesure que la saison des feux de forêt s'aggrave, nous devons comprendre quels produits chimiques sont émis et comment la fumée change avec le temps.
Pour comprendre cela, mes collègues et moi avons piloté des avions dans les panaches de fumée de certains des grands incendies de forêt de l'Ouest.
Pour échantillonner la fumée lorsqu'elle se déplace sous le vent, les scientifiques ont volé dans les deux sens à travers des panaches de fumée. Les lignes grises sont les vols de 2018. Elles deviennent rouges là où le chemin a croisé un panache de fumée. Crédit :Brett Palm/Université de Washington, CC BY-ND
Comment nous étudions les feux de forêt
Les grands incendies de forêt et la façon dont le vent transporte leur fumée ne peuvent pas être facilement reproduits en laboratoire. Cela les rend difficiles à étudier. L'un des meilleurs moyens d'en savoir plus sur la chimie réelle de la fumée des incendies de forêt est de l'échantillonner directement dans l'atmosphère.
En 2018 et 2019, mes collègues et moi avons sillonné le ciel au-dessus de feux de forêt actifs dans des avions spécialisés chargés d'instruments scientifiques. Chaque instrument est conçu pour échantillonner une partie différente de la fumée, souvent en collant littéralement un tube par la fenêtre.
La fumée des feux de forêt est beaucoup plus complexe et dynamique qu'il n'y paraît. Il contient des milliers de composés différents, dont la plupart sont des molécules contenant diverses quantités de carbone, hydrogène, atomes d'azote et d'oxygène. Il existe des gaz (molécules individuelles) ainsi que des particules (des millions de molécules coagulées ensemble).
Aucun instrument ne peut mesurer toutes ces molécules à la fois. En réalité, certains composés spécifiques sont un défi à mesurer du tout. De nombreux scientifiques, moi y compris, consacrent leur carrière à la conception et à la construction de nouveaux instruments pour améliorer nos mesures et continuer à faire progresser notre compréhension de l'atmosphère et de la façon dont elle nous affecte.
Les avions scientifiques utilisés pour ces expériences sont remplis d'instruments qui mesurent la fumée des feux de forêt de différentes manières. Crédit :Brett Palm/Université de Washington, CC BY-ND
Dans une étude récemment publiée sur les incendies de forêt de 2018, mes collègues et moi avons montré comment les particules de fumée changeaient rapidement lorsqu'elles étaient transportées sous le vent.
Certaines particules s'évaporaient en gaz, semblable à une flaque de pluie s'évaporant en vapeur d'eau lorsque le soleil sort. À la fois, certains des gaz contenus dans la fumée réagissaient pour former de nouvelles particules, semblable à la vapeur d'eau qui se condense pour former un nuage ou des gouttelettes de rosée. Pendant ce temps, des réactions chimiques se produisaient, changer les molécules elles-mêmes.
Comme ces molécules réagissaient avec la lumière du soleil et d'autres gaz dans l'atmosphère, la fumée était fondamentalement transformée. C'est ce que nous entendons lorsque les scientifiques parlent de la fumée « vieillissante » ou « devenant « vicié » au fil du temps. D'autres recherches récentes ont commencé à montrer comment la fumée des incendies de forêt peut devenir plus toxique en vieillissant.
Que signifient tous ces changements pour la santé ?
Les dommages pour la santé causés par la fumée sont en grande partie le résultat de la quantité de PM2,5 qu'elle contient. Ce sont de minuscules particules, une fraction de la largeur d'un cheveu humain, qui peuvent être respirés profondément dans les poumons où ils peuvent irriter les voies respiratoires. Même une exposition à court terme peut aggraver les problèmes cardiaques et pulmonaires.
Des panaches de fumée provenant d'incendies de forêt dans l'ouest ont atteint les États-Unis à la mi-septembre 2020. Crédit :Joshua Stevens/NASA Earth Observatory
Les réactions chimiques contrôlent la quantité de PM2,5 dans la fumée des incendies de forêt lorsqu'elle est transportée loin des incendies et dans les centres de population. En utilisant nos mesures d'avions pour comprendre ces processus, we chemists can better predict how much PM2.5 will be present in aged smoke.
Combined with meteorology forecasting that predicts where the smoke will go, this could lead to improved air quality models that can tell people downwind whether they will be exposed to unhealthy air.
Better air quality forecasting
With wildfires increasingly in the news, more people have become aware of their own air quality. Resources such as AirNow from the U.S. Environmental Protection Agency provide current and forecasted air quality data, along with explanations of the health hazards. Local information is often available from state or regional agencies as well.
Air quality measurements and forecasts can help people avoid unhealthy situations, especially sensitive groups such as people with asthma. During predicted periods of unhealthy air quality, local or state governments can use forecasts to reduce other pollution sources, such as discouraging residential wood burning or high-emitting industrial activities.
PM2.5 particles are tiny at less than 2.5 microns across. Credit:U.S. Environmental Protection Agency
En regardant vers l'avenir, wildfire smoke is likely to be widespread across the West each year for several reasons. Rising temperatures are leaving the landscape drier and more flammable. À la fois, more people are building homes in the wildland-urban interface, creating more opportunities for fires to start.
A large community of scientists including me are working to better understand wildfire emissions and how they change as they blow into downwind communities. That knowledge will improve forecasts for air quality and health impacts of wildfire smoke, so people can learn to adapt and avoid the worst health consequences.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
