تواجه كندا موسمًا آخر خطيرًا للحريق ، حيث ترسل الغابات المحترقة أعمدة الدخان عبر المقاطعات وفي الولايات المتحدة مرة أخرى. تذكر وتيرة حرائق 2025 موسم حرائق الغابات 2023 ، الذي كشف الملايين من الناس في أمريكا الشمالية إلى مستويات الدخان الخطرة.
بالنسبة لمعظم العقد الماضي ، تمكنت المتنبئون من استخدام الأقمار الصناعية لتتبع أعمدة الدخان هذه ، لكن المنظر كان ثنائي الأبعاد فقط: لم يستطع الأقمار الصناعية تحديد مدى قرب الدخان من سطح الأرض.
ارتفاع الدخان يهم.
إذا كانت أعمدة عالية في الجو ، فلن يؤثر ذلك على الهواء يتنفس الناس – فإنه ببساطة يطفو على رأسه بكثير.
ولكن عندما تكون أعمدة الدخان قريبة من السطح ، يتنفس الناس في مواد كيميائية حرائق في الهشيم والجزيئات الصغيرة. يمكن أن تتعمق تلك الجسيمات ، المعروفة باسم PM2.5 ، في الرئتين وتؤدي إلى تفاقم الربو وغيرها من مشاكل الجهاز التنفسي والقلب.
تستخدم وكالة حماية البيئة شبكة من شاشات جودة الهواء الأرضية لإصدار تنبيهات جودة الهواء ، ولكن الشاشات قليلة ومتباعدة ، مما يعني أن التوقعات كانت تقديرات واسعة في معظم البلاد.
الآن ، تعمل طريقة جديدة قائمة على الأقمار الصناعية التي عملت عليها أنا وزملاءها في الجامعات والوكالات الفيدرالية على مدار العامين الماضيين من منح العلماء ومديري جودة الهواء صورة ثلاثية الأبعاد لأعمدة الدخان ، مما يوفر بيانات مفصلة عن المخاطر وصولاً إلى مستوى الحي للمناطق الحضرية والريفية على حد سواء.
بناء نظام مراقبة الدخان على مستوى البلاد
تستخدم الطريقة الجديدة بيانات من قمر صناعي أطلقت ناسا في عام 2023 تسمى الانبعاثات التروبوسفيرية: مراقبة التلوث ، أو الإيقاع ، القمر الصناعي.
تُظهر البيانات من القمر الصناعي Tempo ارتفاع عمود الدخان ، المقاسة بالكيلومترات. المناطق الزرقاء الفاتحة هي الأقرب إلى الأرض ، مما يشير إلى أسوأ جودة الهواء. تشير المناطق الوردية إلى أن الدخان يزيد عن 2 ميل (3.2 كيلومترات) فوق الأرض ، حيث لا يشكل خطرًا كبيرًا على صحة الإنسان. تتوافق البيانات مع قراءات مراقبة الهواء التي يتم تناولها على الأرض في نفس الوقت. مركز NOAA NESDIS لتطبيقات الأقمار الصناعية والبحث
يتيح Tempo تحديد ارتفاع عمود الدخان من خلال توفير بيانات حول مقدار جزيئات الأكسجين التي تمتص أشعة الشمس عند طول موجة نانومتر 688. تعكس أعمدة الدخان المرتفعة في الغلاف الجوي المزيد من الإشعاع الشمسي في هذا الطول الموجي إلى الفضاء ، في حين أن تلك السفلية في الغلاف الجوي ، حيث يوجد المزيد من الأكسجين لامتصاص الضوء ، يعكس أقل.
سمح فهم الفيزياء للعلماء بتطوير الخوارزميات التي تستخدم بيانات Tempo لاستنتاج ارتفاع عمود الدخان ورسم خريطة حركتها ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي تقريبًا.
من خلال الجمع بين بيانات Tempo وقياسات الجسيمات في الغلاف الجوي ، الذي يتم تناوله بواسطة تصوير خط الأساس المتقدم على أقمار GOES-R في NOAA ، يمكن للخبراء أن يقيمون أفضل للمخاطر الصحية من أعمدة الدخان في الوقت الفعلي تقريبًا ، بشرط ألا تكون الغيوم في الطريق.
هذه قفزة كبيرة من الاعتماد على شاشات جودة الهواء الأرضية ، والتي قد تكون على بعد مئات الأميال. على سبيل المثال ، كان لدى ولاية أيوا حوالي 50 من شاشات جودة الهواء للإبلاغ عن بيانات في يوم آخر لدولة تغطي 56273 ميلًا مربعًا. تم تجميع معظم هؤلاء الشاشات حول أكبر مدنها.
توفر أداة Aerosolwatch الخاصة بـ NOAA حاليًا دفقًا شبه حقيقي من صور دخان الهشيم من قمرها الساتلي GOS-R ، وتخطط الوكالة لدمج بيانات ارتفاع Tempo. يوضح النموذج الأولي لهذا النظام من مشروع البحث الذي يدعمه فريقي على جودة النار وجودة الهواء ، المسمى Fireaq ، كيف يمكن للمستخدمين تكبير مستوى الجوار لمعرفة مدى ارتفاع عمود الدخان ، ومع ذلك يتم تحديث النموذج الأولي حاليًا فقط مرة واحدة في اليوم ، وبالتالي فإن البيانات تتأخر ، ولا يمكنها توفير بيانات ارتفاع الدخان حيث يتم تحديثها أيضًا.
المخاطر الصحية في الهشيم ترتفع
تتزايد مخاطر الحرائق في جميع أنحاء أمريكا الشمالية مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية وينتقل المزيد من الناس إلى مناطق البرية.
في حين تحسنت جودة الهواء في معظم الولايات المتحدة بين عامي 2000 و 2020 ، بفضل لوائح الانبعاثات الأكثر صرامة على المركبات ومحطات الطاقة ، عكست حرائق الغابات هذا الاتجاه في أجزاء من الأبحاث الغربية في الولايات المتحدة أن دخان حرائق الغابات قد تمحى فعليًا ما يقرب من عقدين من جودة الهواء هناك.
تحدد تقدمنا في مراقبة الدخان حقبة جديدة في التنبؤ بجودة الهواء ، مما يوفر معلومات أكثر دقة وفي الوقت المناسب لحماية الصحة العامة بشكل أفضل في مواجهة تهديدات الهشيم المتصاعدة هذه.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبها: جون وانغ ، جامعة أيوا
اقرأ المزيد:
تم دعم مجموعة البروفيسور وانغ من NOAA و NASA و NAVAL ONR لتطوير خوارزمية البحث لاسترداد ارتفاع طبقة الهباء الجوي. تمت مشاركة رموز حساب خوارزمية البحث مع الزملاء في NOAA.