Røg fra naturbrande afslører årtiers luftkvalitetsgevinster

Røg fra skovbrande udsætter nu millioner af amerikanere hvert år for farlige niveauer af fine partikler, hvilket har luftet nok sod over dele af Vesten i de seneste år til at slette en stor del af luftkvalitetsgevinsten i løbet af de sidste to årtier.

Disse er blandt resultaterne af en ny Stanford University-undersøgelse offentliggjort 22. september i Environmental Science &Technology der fokuserer på en type partikelforurening kendt som PM_2.5 , som kan sætte sig dybt i vores lunger og endda komme ind i vores blodbane.

Ved hjælp af statistisk modellering og kunstig intelligens estimerede forskerne koncentrationer af PM_2,5 specifikt fra naturbrandrøg i skarpe nok detaljer til at afsløre variationer inden for de enkelte amter og individuelle røghændelser fra kyst til kyst fra 2006 til 2020.

"Vi fandt ud af, at folk bliver udsat for flere dage med naturbrandrøg og mere ekstreme dage med høje niveauer af fine partikler fra røg," sagde hovedforfatter af undersøgelsen Marissa Childs, der arbejdede på forskningen som ph.d. studerende i Stanfords Emmett Interdisciplinary Program in Environment and Resources (E-IPER). I modsætning til andre store forurenende kilder betragtes naturbrandrøg som en "ekstraordinær begivenhed" i henhold til Clean Air Act, forklarede hun, "hvilket betyder, at en stigende del af det partikler, som folk udsættes for, er ureguleret."

Rutinemæssig eksponering for ekstreme røghændelser

Childs og hendes medforfattere var overraskede over at opdage, hvor hurtigt de mest ekstreme eksponeringer er gået fra sjældenhed til rutine.

Mens mindre end en halv million mennesker boede i områder, der oplevede usund luft mindst én dag om året for ti år siden, målt som en dag med PM_2,5 koncentrationer fra naturbrandrøg, der når op på mindst 100 mikrogram per kubikmeter, er det tal steget til over otte millioner i de seneste år - en stigning på 27 gange. "Det var langt højere, end jeg havde forventet, og det er gennemsnittet over flere seneste år," sagde seniorstudieforfatter Marshall Burke, en lektor i jordsystemvidenskab ved Stanford Doerr School of Sustainability. "Mange individuelle år, især 2020, har været meget værre."

Antallet af mennesker, der blev udsat for de mest ekstreme niveauer af forurening, voksede endnu mere dramatisk, med en 11.000-dobling i antallet af mennesker, der oplever mindst én dag over 200 mikrogram pr. kubikmeter. "To hundrede mikrogram dage var dybest set ikke-eksisterende for et årti siden," sagde Burke. Nu bor over 1,5 millioner mennesker på steder, der "rutinemæssigt" er udsat for disse forhold.

Koncentrationer af PM_2,5 fra skovbrandsrøg vokser hurtigst for befolkninger med højere indkomst, og dem, som folketællingsdata viser, at de overvejende er latinamerikanske – en afspejling af demografien i de vestlige og sydvestlige stater, der er blevet hårdest ramt af naturbrande.

Løsning af naturbrandproblemet

Forfatterne satte sig for at forstå virkningerne af naturbrandrøg på samfundet. "For at gøre det godt, har du brug for lokalt niveau målinger af røgeksponering, og du har brug for dem over lange tidsperioder. De eksisterede ikke," sagde Burke, som også er centerstipendiat ved Freeman Spogli Institute for International Studies, Stanford Woods Institute for the Environment og Stanford Institute for Economic Policy Research.

"Røgforurening er særligt udfordrende at måle, både fordi det er svært at vide, hvilken del af partikler der stammer fra røg, og fordi vi kun har forureningsmonitorer på et begrænset antal steder i USA," forklarede Childs, som nu er postdoc. på Harvards Center for Miljø. Ved hjælp af satellitdata trænede Stanford-teamet en maskinlæringsmodel til nøjagtigt at forudsige PM_2.5 koncentrationer fra naturbrandrøg i områder, der ikke har monitorer.

De resulterende estimater kan kontrolleres i forhold til langvarige målinger fra føderale luftkvalitetsmonitorer, levere forudsigelser hurtigt, når de er trænet, nemt skaleres til store områder og overvinde tidligere modellers tendens til at udjævne toppene af ekstreme røghændelser.

Tilsammen betyder disse fremskridt, at Stanford-modellen kan hjælpe forskere med bedre at forstå samfundsmæssige påvirkninger fra røgforurening fra skovbrande, herunder alvorlige røghændelser, som bliver mere almindelige, efterhånden som klimaforandringerne forlænger brandsæsonen, accelererer brandfrekvensen og udvider brændområderne. "Hvilke områder er vi mest bekymrede for? Hvilke eksponeringsniveauer betyder virkelig noget, og hvem bliver mest skadet? Vi kan ikke besvare disse spørgsmål, medmindre vi har nøjagtige mål for, hvem der er udsat for hvad," sagde Burke.

Modellen, som forskerne allerede opdaterer med 2022-data, kan også informere om luftkvalitetsregulering og indsats for at begrænse naturbrande. Ifølge Burke, "Det er vigtigt for regulatorer at forstå, hvad der forårsager ændringer i luftkvaliteten, og at tænke på, hvordan vi kan ændre eksisterende regler for at tage højde for det faktum, at naturbrande er mere og mere vigtige for at bestemme luftkvaliteten." + Udforsk yderligere

Farlig kombination af ekstrem varme og røg påvirkede 16,5 millioner californiere