Team afslører sammenhæng mellem skovbrandsrøg, forureningshændelser

Røg fra skovbrande kan bidrage til mere end halvdelen af ​​visse alvorlige luftforureningshændelser i det kontinentale USA i løbet af sommeren, og så meget som 20 procent af disse begivenheder i løbet af året, ifølge ny forskning ved University of Alabama i Huntsville (UAH).

Denne forskning kunne være et skridt i retning af at udvikle værktøjer til at advare om mulige røgrelaterede forureningshændelser og en bedre forståelse af de potentielle sundhedseffekter af røg fra planlagt og kontrolleret skovbrænding.

"Du kunne bruge sådan noget som en måde at afgøre, om en bestemt planlagt afbrænding vil være et vendepunkt i at gå over forureningsgrænsen medvind, og om du skal brænde den dag, " siger Aaron Kaulfus, en kandidatstuderende i UAH's Institut for Atmosfærisk Videnskab.

Kaulfus og Dr. Udaysankar Nair, en lektor i atmosfærisk videnskab ved UAH, brugte data indsamlet af et par instrumenter på NOAA- og NASA-satellitter til at spore både hot spots, der indikerer skovbrande, og røgfanerne fra disse brande. De kombinerede det med data fra Environmental Protection Agency (EPA) om overfladeområder, hvor luftforurening overskred den sikre grænse for partikler, der ikke var mere end 2,5 mikrometer i størrelse.

Partikler mindre end 2,5 mikrometer i diameter (mindre end en fjerdedel af bredden af ​​et menneskehår) er små nok til at komme ind i en persons lunger. I tunge nok koncentrationer, de kan forårsage skade. EPA anslår, at biomasseafbrænding bidrager med mere end 25 procent af al forurening af små partikler (identificeret af EPA som PM2.5) i USA.

UAH-teamet fandt ud af, at i løbet af sommeren - når niveauet af røgdækning på tværs af USA topper - opstår omkring 52 procent af alle PM2.5-luftforureningshændelser i det kontinentale USA, når der er røg fra skovbrande.

På forureningsovervågningssteder i det nordvestlige USA, mere end 80 procent af sommerdagene, hvor der er røg, har også overskydende PM2,5-partikler i luften.

På årsbasis, "mindst 20,1 procent af de samlede daglige overskridelser faldt sammen med identificerbare røgfaner ovenover, " siger Kaulfus. "I gennemsnit, PM2,5-koncentrationerne var højere i dage, hvor der var røg over området."

Mens virkningerne af røg fra skovbrande og anden brændende biomasse på niveauet af ozon (et andet forurenende stof) er blevet undersøgt, Dr. Nair siger, at dette er det første forsøg på at forbinde røg- og partikelforurening på landsdækkende basis.

"Vi tog en national tilgang til det snarere end en station-for-station tilgang, " siger Kaulfus.

Denne forskning, som blev støttet af National Science Foundation og NASA, er blevet accepteret til publicering i tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi .

Mens der var røg over hovedet i en af ​​fem partikelforureningshændelser i løbet af undersøgelsesperioden, Kaulfus siger, at der ikke er et klart årsag-og-virkning-forhold.

"Det var i det mindste plausibelt, at røg påvirkede disse overfladeforurenende stoffer, " siger han. "Men et af de største problemer med NOAA-røgproduktet er, at der ikke er nogen måde at kende den lodrette profil af, hvor røgen er, om det er på overfladen eller oppe i atmosfærens dybe lag."

"Det, dette virkelig gør, er at give os den øvre grænse for skovbrandsrøgens virkninger på disse forureningshændelser, " tilføjer Dr. Nair.

Det område, der var mest ramt af skovbrandsrøg, var en stor kile i det centrale USA, fra Canada til det østlige Texas. I løbet af studieperioden, fra 2005 til 2016, NOAA og NASA satellitinstrumenter så mere end 600 dage med røgdækning over det meste af North Dakota, Minnesota, og Iowa, såvel som østlige dele af både Kansas og Nebraska, og den østlige halvdel af South Dakota.

Mens skovbrande - både vilde og planlagte - i det kontinentale USA bidrog med røg over store dele af de sammenhængende 48 stater, en betydelig del af røgen, der blev registreret over den kile af den hyppigste røgdækning, kom fra skovbrande i Canada, Alaska, og endda Sibirien, siger Kaulfus.

"Vi kan se al røgen blive ført ned fra Canada, helt ned over de østlige byer, strækker sig et par hundrede kilometer ud over Atlanterhavet og Golfkysten, " siger Dr. Nair.

Under stabile atmosfæriske forhold, røgfaner fra ulmende brande kan begrænses til et lavt atmosfærisk grænselag nær jorden, øge forurening af små partikler på overfladen. I tilfælde af højenergi flammende brande, røg kan sprøjtes ind i højere højder.

Rutinemæssige konvektionsprocesser kan også blande røg fra begge typer ild gennem den dybe atmosfære, som kan transportere røg tusindvis af kilometer fra sin kilde og påvirke luftkvaliteten med vinden.

Et område i den vestlige Mexicanske Golf ud for kysten af ​​Texas og det vestlige Louisiana havde mere end 350 dages røgdækning i løbet af undersøgelsesperioden, hovedsageligt forårsaget af skovbrande og biomasseafbrænding i Mexico og Mellemamerika, siger Nair.