И действительно, незадолго до рассвета сильный ветер выбросил случайную искру из линии электропередачи в ад. Пожар в лагере стал самым разрушительным пожаром в истории Калифорнии, он опустошил около 240 квадратных миль, разрушил почти 14000 зданий, причинил ущерб на миллиарды долларов и убил 88 человек. Позже в тот же день в округе Лос-Анджелес вспыхнул пожар Вулси, в результате которого было сожжено 150 квадратных миль и погибли трое.
Засуха может создать идеальные условия для пожаров. Отсутствие дождя и низкая влажность сушат деревья и растительность, обеспечивая топливо.
В этих условиях искра от молнии, сбоев в электросети, человеческой ошибки или запланированного пожара может быстро выйти из-под контроля.
Согласно прогнозам, глобальное изменение климата изменит характер осадков и испарения во всем мире, что приведет к более влажному климату в одних областях и более сухому в других. Районы, которые подвергаются все более суровой засухе, также будут подвержены риску возникновения новых и более крупных пожаров.
Несколько миссий НАСА собирают ценные данные, чтобы помочь ученым и спасателям отслеживать засухи и пожары. Некоторые инструменты контролируют воду в почве и под ней, помогая оценить, приближаются ли районы к опасной засухе.
Другие следят за жарой и дымом от пожаров, поддерживая как исследования, так и активное восстановление после аварий.
Понимание того, как ведут себя пожары в засушливых условиях, может помочь пожарным, службам быстрого реагирования и другим лицам подготовиться к более жаркому и сухому будущему.
Изменение климата: не только влажно
Прогнозируется, что потепление климата на Земле сделает глобальные режимы осадков более экстремальными: влажные районы станут более влажными, а засушливые – более сухими.
В таких областях, как юго-запад Америки, может наблюдаться как уменьшение количества осадков, так и увеличение испарения влаги из почвы из-за более сильной жары, а в некоторых случаях результирующая засуха может быть более интенсивной, чем любая засуха прошлого тысячелетия.
Бен Кук из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS) в Нью-Йорке исследует «мегазухи» – засухи, длящиеся более трех десятилетий. Мегаприходы случались в прошлом, как и засухи в Северной Америке, которые длились несколько десятилетий между 1100 и 1300 годами, и команда использовала записи годичных колец, чтобы сравнить эти засухи с прогнозами на будущее. Он и его команда изучили наборы данных о влажности почвы и индексы суровости засухи из 17 различных будущих климатических моделей, и все они предсказали, что, если выбросы парниковых газов будут продолжать расти с нынешними темпами, риск мегазасухи на юго-западе Америки может составить 80 процентов. к концу века.
Кроме того, эти засухи, вероятно, будут еще более суровыми, чем те, что наблюдались в прошлом тысячелетии.
Такие сильные засухи повлияют на количество и сухость топлива, такого как деревья и трава, сказал Кук.
"Пожар зависит от двух вещей: наличия достаточного количества топлива и его высыхания, чтобы оно могло загореться. Так что в краткосрочной перспективе большее количество засух, вероятно, будет означать больше пожаров по мере высыхания растительности », – сказал Кук. "Однако, если эти засухи продолжаются в течение длительного периода, как, например, мегазасуха, на самом деле это может означать меньшее количество пожаров, потому что растительность не будет расти так же интенсивно, и у вас может закончиться топливо для сжигания.
Это определенно сложно."
Текущие и будущие измерения НАСА влажности почвы и осадков помогут оценить прогнозы климатических моделей, сделав их еще более точными и полезными для понимания меняющегося климата Земли.
Кук и его коллега по GISS Кейт Марвел первыми представили доказательства того, что выбросы парниковых газов, создаваемые человеком, влияли на наблюдаемые закономерности засух еще в начале 1900-х годов.
Показывая, что деятельность человека уже влияла на засуху в прошлом, их исследования предоставляют доказательства того, что изменение климата в результате антропогенных выбросов парниковых газов, вероятно, повлияет на засуху в будущем.
Опережая огонь
Если в будущем юго-запад Соединенных Штатов ждет мегапроходы, что это может означать для сезонов пожаров??
«Как только мы изменим климатологию и сделаем все более сухие и сухие виды топлива, нам следует ожидать более интенсивных пожаров и более серьезных пожаров», – сказал Адам Кочански, ученый-атмосферник из Университета Юты, имея в виду размер и воздействие пожаров. По его словам, если топливо влажное, огонь с большей вероятностью будет держаться близко к земле и будет менее разрушительным.
Сухие деревья и растения повышают вероятность того, что пламя достигнет кроны леса, что сделает огонь более разрушительным и его сложнее контролировать.
Кочански и Ян Мандель из Университета Колорадо в Денвере использовали данные НАСА и других источников для моделирования взаимодействия между лесными пожарами, влажностью почвы и местной погодой.
Они основывались на предыдущей работе Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и других по разработке модуля SFIRE для широко используемой модели погодных исследований и прогнозирования (WRF).
В этом модуле используются данные, полученные от спектрорадиометра изображения среднего разрешения (MODIS) НАСА на борту спутников Aqua и Terra, а также набора радиометров визуализации в видимой инфракрасной области спектра (VIIRS) на борту космического корабля Национального полярно-орбитального партнерства Суоми (Suomi NPP).
По словам Кочанского, погода влияет на пожары, но пожары также влияют на местную погоду, выделяя тепло, водяной пар и дым.
Ветры от крупных пожаров могут изменить местные погодные условия, а в экстремальных условиях вызвать огненные бури и огненные смерчи.
«Люди, участвующие в лесных пожарах, нередко сообщают, что, хотя ветер не очень сильный, пожары распространяются очень быстро», – сказал Кочанский. "Если не так ветрено, но ваш огонь интенсивен и выделяет много тепла, он может генерировать собственный ветер.
Даже если окружающий ветер слабый, этот огонь начнет двигаться, как если бы был действительно ветер."
Лучшее моделирование этих взаимодействий не только помогает пожарным лучше предсказать, где и как может распространиться лесной пожар, но также помогает управляющим лесами узнать, безопасно ли запланированное сжигание.
Сказка об огне и снеге
Последствия пожаров сохраняются еще долго после их тушения, а наличие или недостаток пресной воды играет важную роль в возобновлении роста и восстановлении растительности. Сухие условия могут помешать прорастанию новых семян на выжженных участках. Утрата растительности может привести к эрозии и засорению водных путей отложениями, а химические вещества для пожаротушения могут загрязнить источники воды.
По словам Келли Глисон, снежного гидролога и доцента Портлендского государственного университета, лесные пожары также могут повлиять на будущие снежные покровы зимой. «Снежный покров» относится к снегу, который накапливается за всю зиму, а не за один снегопад.
Здесь также данные НАСА являются ключом к пониманию вовлеченных процессов.
Глисон и ее команда использовали данные за 16 лет, полученные с помощью инструмента MODIS НАСА, для исследования влияния лесных пожаров на таяние снега в лесах на американском Западе. Они обнаружили, что сажа и мусор от огня делают снег темнее и менее отражающим в течение 15 лет после пожара.
"Это как носить черную футболку в солнечный день", – сказал Глисон. "Он заставляет снежный покров поглощать больше солнечной энергии. И энергии в любом случае больше, потому что полог леса сгорел, поэтому сквозь него проникает больше солнца."
Их исследование примерно 850 пожаров в период с 2000 по 2016 год показало, что снег в выгоревших лесах таял в среднем на пять дней раньше, чем снег в несгоревших лесах. По словам Глисона, в некоторых районах снег растаял на несколько недель или месяцев раньше, чем обычно.
«Каждый год мы сталкиваемся с более ранним таянием снега, а на следующее лето возникают сильные отношения с большими, горячими и продолжительными пожарами», – сказала она. "Это создает порочный круг, в котором снег тает раньше из-за изменения климата, что продлевает период летней засухи, когда почва высыхает, а когда высыхает топливо, возникают большие пожары. Это еще больше ускоряет таяние снегов, еще больше продлевая период летней засухи и повышая вероятность возникновения пожаров."
Моделирование более безопасного будущего
Модель атмосферы огня Манделя и Кочанского уже используется в Израиле и Греции. Хотя программное обеспечение требует компьютерных знаний для использования, оно доступно бесплатно в соответствии с миссией НАСА по бесплатному предоставлению своих данных и других продуктов общественности.
Бранко Косович, руководитель программы по возобновляемым источникам энергии для Лаборатории исследовательских приложений и директор программы погодных систем и оценки в NCAR, также использовал WRF для разработки системы прогнозирования пожаров для Отдела предотвращения и контроля пожаров штата Колорадо.
Эта модель использует связанный модуль под названием FIRE и создает прогноз пожаров, погоды и задымления, полезный как для лесных, так и для запланированных пожаров.
Косович также использует систему WRF для своих исследований, которая использует данные дистанционного зондирования НАСА и машинное обучение для ежедневной оценки влажности топлива над прилегающими территориями Соединенных Штатов.
«Измерение влажности живого топлива [в настоящее время] необходимо производить вручную», – сказал Косович. "Люди должны выйти, взять живое топливо и, по сути, вылечить его в печах, чтобы увидеть, сколько там влаги. Это очень трудоемко. И вы можете себе представить, что из-за этого данные скудны как по пространству, так и по частоте и времени."
Косович, Мандель и Кочански надеются создать системы, которые предоставят управляющим лесами более качественную информацию для планирования контролируемых пожаров и помогут улучшить распределение ресурсов во время лесных пожаров, что приведет к лучшей оценке рисков и восстановлению.
Ученые НАСА постоянно следят за пресной водой и пожарами из космоса, воздуха и земли, собирая краткосрочные и долгосрочные данные по мере того, как климат Земли продолжает меняться. Такие программы, как Программа NASA Earth Science Disasters Program, используют спутниковые данные для отслеживания активных пожаров, мониторинга их воздействия на качество воздуха и проведения исследований, которые помогают сообществам лучше подготовиться к стихийным бедствиям.
И если смотреть в будущее, моделирование играет ключевую роль в подготовке к смене сезонов засух и пожаров во всем мире.