In de staat Californië branden al weken bosbranden - sommige worden grotere complexen naarmate verschillende branden samensmelten. Een daarvan was de Augustus Complex Fire, die naar verluidt begon als 37 verschillende branden veroorzaakt door blikseminslagen in Noord-Californië op 17 augustus. Die brand brandt nog steeds meer dan een maand later.

De August Complex Fire en anderen dit brandseizoen hebben verreikende pluimen van wildvuurrook de atmosfeer in gestuurd die de luchtkwaliteit in Californië en daarbuiten verslechteren. Voorspellen waar die rook zal reizen en hoe slecht de lucht benedenwinds zal zijn, is een uitdaging, maar aardobservatiesatellieten kunnen helpen. Onder hen zijn NASA's Terra- en CALIPSO-satellieten, en de gezamenlijke NASA-National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA) Suomi NPP-satelliet. Samen, de instrumenten op deze satellieten geven een glimp van de rook in de tijd, die kunnen helpen bij het verbeteren van de voorspellingen van de luchtkwaliteit.

"De satellietinstrumenten hebben het voordeel dat ze in de loop van de tijd een brede dekking en consistente meetnauwkeurigheid bieden, evenals het maken van hun observaties zonder enig risico voor de mensen die de gegevens nemen, " zei Ralph Kahn, een senior onderzoekswetenschapper bij de Earth Sciences Division bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die aerosolen bestudeert. Kahn en andere atmosferische wetenschappers bij NASA verzamelen gegevens over de branden van aardobservatiesatellieten die worden gebruikt om modellen te verbeteren die voorspellen hoe bosbrandrook de luchtkwaliteit benedenwinds van de branden zal beïnvloeden.

MISR:de situatie vanuit verschillende invalshoeken beoordelen

Een van de instrumenten op NASA's Terra-satelliet is de Multi-angle Imaging Spectroradiometer (MISR), die negen verschillende camera's heeft die vanuit verschillende hoeken naar de aarde zijn gericht. Toen Terra op 31 augustus over de Augustus Complex Fire ging, MISR verzamelde snapshots van de rookpluim vanuit verschillende hoeken.

Wetenschappers kijken naar die verschillende perspectieven om de omvang en hoogte van de rookpluim benedenwinds te berekenen, evenals de hoogte die het dichtst bij de bron van het vuur ligt, de injectiehoogte genoemd. Die informatie is essentieel om te bepalen hoe ver de rook zal reizen.

"Rook heeft de neiging om langer in de lucht te blijven, verder reizen en een grotere impact hebben op het milieu, misschien ver met de wind mee, als het hoger in de atmosfeer wordt geïnjecteerd, " zei Kahn.

Op 31 augustus de hoogste delen van de pluim van de August Complex Fire reikten ongeveer 4 kilometer de lucht in - waardoor het boven de grenslaag van de atmosfeer kwam, dat is de laag van de atmosfeer die het dichtst bij het aardoppervlak ligt. De verse rookpluim strekte zich minstens 45 kilometer uit ten oosten van het brandende gebied nabij Mendocino National Forest in het noorden van Californië. De afgelopen dagen, rook van deze brand had al meer dan 310 mijl (500 kilometer) naar het westen en meer dan 460 mijl (750 kilometer) ten oosten van de bron gereisd, oversteken naar Utah en uit over de Stille Oceaan.

Het MISR-instrument verzamelde ook informatie over het bedrag, maat, en helderheid van de deeltjes in de rookpluim op basis van hoe de deeltjes licht verstrooien onder verschillende hoeken en golflengten. Deze gegevens geven onderzoekers informatie over de kenmerken van de natuurbrandrook om te voorspellen hoe deze zich zal verplaatsen en de luchtkwaliteit zal beïnvloeden. Bijvoorbeeld, het zuidelijke deel van de rookpluim die op 31 augustus door de August Complex Fire werd uitgestoten, was gemaakt van voornamelijk kleine, donkere deeltjes komen meestal vrij wanneer een vuur intens brandt. Maar toen de pluim met de wind mee bewoog, de deeltjes werden groter en helderder, mogelijk omdat water of andere gassen die door de branden worden uitgestoten, condenseren op de rookdeeltjes.

MODIS:een momentopname van wildvuur-hotspots

Individuele bosbranden en grote uitbarstingen van samengevoegde branden die door de hele staat branden - en de opgehoopte rook die ze produceren - maken het moeilijk om de werkelijke vlammende hotspots vanuit de ruimte te zien. Maar de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aan boord van NASA's Terra-satelliet kan de langere golflengten van niet-zichtbaar licht zien, of infraroodstraling geproduceerd door de warmte afkomstig van actief brandende bosbranden. Met andere woorden, MODIS kan soms door rook heen kijken, zelfs als onze ogen dat niet kunnen, door de hogere infraroodstraling van hotspots te vergelijken met de lagere straling die uit de omgeving komt.

Terwijl het over de westelijke V.S. gaat, MODIS kan een zwad van ongeveer 1 zien 430 mijl (2, 300 kilometer) breed - ongeveer de afstand van centraal Utah tot bijna 70 mijl in de Stille Oceaan - en biedt waardevolle context over wat er aan de hand is met de branden en rook boven de westelijke VS. MODIS heeft meerdere clusters van brandhaarden in de August Complex Fire vastgesteld, die meer dan 240 hadden verbruikt, 000 hectare tegen 2 september.

"De omvang van de brand is in dit geval enorm, en de rookpluimen kunnen honderden of zelfs duizenden kilometers afleggen, " zei Kahn. "De satellieten bieden niet alleen context, maar ook informatie over de relaties tussen verschillende branden." Tijdens zijn vlucht op 31 augustus MODIS veroverde de August Complex Fire, evenals verschillende andere branden en grotere complexen van branden die in het noorden brandden, zuiden, en oost. Het zien van de relaties tussen de branden biedt aanwijzingen voor welke branden de komende dagen waarschijnlijk zullen samensmelten.

CALIPSO en Suomi NPP:de omvang van de rook zien

De rookpluimen van de bosbranden in Californië hebben vele steden en dorpen in de staat overspoeld, de lucht een apocalyptische tint van gebrand oranje veranderen. Op andere gebieden, de lucht is een wazig grijs, en flarden as zweven door de lucht. Maar in sommige regio's van de westkust, de lucht ziet er relatief normaal uit - zelfs als er rookdeeltjes in de lucht zijn - omdat er te weinig rookdeeltjes zijn voor onze ogen om te detecteren.

Dat is waar NASA's CALIPSO-satelliet om de hoek komt kijken. CALIPSO heeft een laser aan boord die uitbarstingen van laserlicht naar de aarde schiet. Als dat licht iets raakt, zoals deeltjes in een rookpluim van een natuurbrand, het wordt teruggekaatst naar sensoren op CALIPSO. Hoewel het laserlicht te zwak is om enige vorm van schade aan te richten, het licht dat door rookdeeltjes naar de satelliet wordt teruggekaatst, vertelt wetenschappers veel over de rook, zelfs als de pluim te transparant is om met hun ogen te kunnen zien. Toen de pluim van de Augustus Complex Fire naar het westen werd gedragen, CALIPSO ontdekte rook van enkele dagen oud die afdaalde van ongeveer 4 mijl boven het land tot binnen een mijl van het oceaanoppervlak toen het de kust van Californië overstak.

CALIPSO kan het verschil zien tussen wolken en rook, wat soms moeilijk te doen is door naar een satellietbeeld te kijken. Door te weten waar de rook zich ten opzichte van wolken bevindt, kunnen onderzoekers de interacties tussen wolken en rook zien, die de kenmerken en verspreiding van de rook kunnen beïnvloeden. Bijvoorbeeld, soms nemen wolken rookdeeltjes op en wijzigen ze, en kan ze zelfs uit de lucht halen als het regent. Andere tijden, donkere bosbrandrookdeeltjes kunnen zonlicht absorberen, warm worden en de atmosfeer verwarmen, waardoor wolken kunnen verdampen.

NASA's CALIPSO-satelliet legt gedetailleerde gegevens vast, maar het heeft een smal gezichtsveld. De satelliet observeert langs een tweedimensionaal verticaal "gordijn" dat door de rookpluim snijdt terwijl het boven je hoofd passeert, het verzamelen van gedetailleerde metingen van het type en de positie van aërosolen van natuurbrandrook in de atmosfeer. Wetenschappers wenden zich vervolgens tot drie sensoren aan boord van Suomi NPP, gezamenlijk de Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS) genoemd, voor context. Die sensoren krijgen een breder maar minder gedetailleerd beeld van wat er aan de hand is met de rookdeeltjes in de atmosfeer van de aarde, waarmee wetenschappers kunnen achterhalen waar CALIPSO naar streeft en betere extrapolaties kunnen maken op basis van de gegevens van CALIPSO.

De instrumenten aan boord van satellieten van NASA's aardobservatievloot leveren uitgebreide gegevens, niet beschikbaar via een andere bron, waardoor onderzoekers een beter inzicht krijgen in de rook van natuurbranden en hoe deze de luchtkwaliteit beïnvloedt. In gevallen zoals de huidige bosbranden in Californië, NASA's atmosferische wetenschappers die de branden bestuderen, werken samen met het NASA Earth Science Disasters-programma om hun bevindingen te delen met brandweerlieden en volksgezondheidsfunctionarissen. NASA Disasters-programma werkt samen met lokale en regionale instanties ter plaatse, helpen de gegevens van de NASA-satellieten in handen te krijgen van degenen die deze het meest nodig hebben.

"Ons werk is vooral nuttig bij het verbeteren van de modellen die de luchtkwaliteit voorspellen, "zei Kahn. "Dit is een teamprestatie en als we kunnen helpen, wij zeker."