Luftfartøjskampagne for at afklare kemien for ild i røg

Den her sommer, et firemotors fragtfly, der er fyldt med både forskere og sofistikeret udstyr, flyver direkte ind i diset røg fra vestlige naturbrande.

Flyvningerne vil omfatte de største, hidtil mest omfattende forsøg på at måle og analysere den brændende røg, der hvert år dækker store skår i USA.

I slutningen af ​​juli og august, et multibureau, tværfagligt team ledet af Colorado State University forskere vil rejse til Boise, Idaho, at foretage 15 til 20 røgobservationsflyvninger. Projektet kaldes Western Wildfire Experiment for Cloud Chemistry, Aerosolabsorption og kvælstof, eller VI-KAN, og er primært støttet af National Science Foundation.

"Dette er en udfordrende feltkampagne, "sagde forsker Emily Fischer, CSU assisterende professor i atmosfærisk videnskab. "Det er ikke som at måle fjorden fra, sige, et kraftværk. Vi ved ikke præcis, hvor brandene vil være, men vi ved det stort set hvert år, der brænder en løbeild inden for en to timers flyvning af Boise i løbet af august måned. "

Projektet samler forskere fra fem universiteter og det NSF-finansierede nationale center for atmosfærisk forskning, med delvis støtte fra National Oceanic and Atmospheric Administration og NASA. Målet er en omfattende, systematisk forståelse af kemien ved røg i ild.

Forskerne vil besvare spørgsmål som:Hvad er røgen lavet af? Hvordan ændrer det sig over tid, og når den rejser? Hvordan påvirker det skyer? Hvordan påvirker skovens type og vækst sammensætningen af ​​røg, der produceres? Hvordan sammenligner røgkemien ved brændende brande med lavere temperatur, ulmende brande?

At besvare disse og andre spørgsmål har store konsekvenser for nedstrøms undersøgelser af luftkvalitet, sundhed, næringscyklusser, vejr og klima. WE-CAN-forskerne håber at kunne bidrage til videnskab på alle disse områder med de data, de vil indsamle til sommer.

"Vi følger transporten og transformationen af ​​gassen og aerosolerne, der udsendes af naturbrande for at forstå de kemiske ændringer, de gennemgår over tid, hvordan deres ejendomme kan variere, og hvad deres indvirkning er på menneskers sundhed og miljøet, "sagde Sylvia Edgerton, programdirektør i NSF Division of Atmospheric and Geospace Sciences, som finansierer WE-CAN.

Forskergruppen er fokuseret på tre sæt videnskabelige spørgsmål i forbindelse med røg ved brande:Forøgelse af forståelsen for mængden og typer af reaktivt nitrogen i røgfyr; kvantificering og forståelse af emissioner og udvikling af fine partikler og optiske egenskaber ved røgen og identificere, hvordan røgplumpartikler påvirker adfærd og dannelse af væske- og isskyer.

Teamets størrelse og mangfoldighed afspejler omfanget af videnskabelige spørgsmål, de vil undersøge. Fischers ekspertise er inden for reaktivt nitrogen og ozon, og hendes gruppe vil lede måling af atmosfærisk ammoniak. Shane Murphy fra University of Wyoming vil lede undersøgelsen af ​​absorberende aerosoler. Eksperter fra CSU, herunder Paul DeMott og Amy Sullivan, vil undersøge røgpartikler og deres virkninger på skyer.

WE-CAN-kampagnen går ud over andre naturbrandrelaterede luftkvalitetsforsøg, der tidligere er udført. Fischer forklarer, at tidligere atmosfæriske feltkampagner krydsede ild i røg, men har ikke været deres hovedfokus.

"Det, vi gør i WE-CAN, er meget mere systematisk, "Fischer sagde." Vi starter så tæt som muligt på brandene, og spore røgen i 12 til 24 timers atmosfærisk ældning. Det er, når meget af den kemiske udvikling sker. Vi har meget få eksisterende prøver af denne udvikling i atmosfæren. "

C-130 forskningsflyet ejes af NSF og vedligeholdes og drives af NCAR Earth Observing Laboratory. Det gør sit hjem i Broomfield, Colorado, i Rocky Mountain Metropolitan Airport. I ugerne op til Boise -flyvningerne, videnskabsteamet samledes i Colorado for at teste flyet og instrumenteringen.

Flyet vil bære tæt på 30 videnskabelige instrumenter, med plads til 18 forskere at flyve. Mange andre vil være på jorden, hjælper med at overvåge brande, røg og vejr for at guide flyet til primære dataindsamlingszoner. De vil udføre to typer flyvemønstre inden for seks timers flyvninger, flere gange over seks til otte uger.

Efter at feltekampagnen er afsluttet, Fischer og andre samarbejdspartnere vil undervise i en to-ugers flyobservationsklasse i begyndelsen af ​​september for studerende fra flere universiteter, herunder CSU, University of Wyoming, North Carolina Agricultural and Technical State University, og University of Montana. Eleverne lærer ind og ud af flybaseret atmosfærisk videnskab, træffe deres egne beslutninger om, hvor flyet skal flyves, og hvornår.

I sommeren 2019, et beslægtet eksperiment vil blive ledet af NOAA- og NASA -forskere, med nogle overlappende såvel som komplementære videnskabelige mål med WE-CAN. Kampagnen i 2019 ombord på NASA DC-8-flyet vil være baseret i Idaho og Kansas, og vil prøve natrøg, samt by-røg interaktioner.

Både WE-CAN og næste års NOAA-flyvninger vil yderligere supplere banebrydende undersøgelser af ildrøg, der er foretaget i brandpåvirkningen på regionale og globale miljøforsøg. FIREX var et primært laboratoriebaseret røgforsøg, også ledet af NOAA, og involverede forskere fra flere institutioner.