Ранее в 2025 году лесные пожары в Южной Калифорнии унесли жизни 30 человек, уничтожили более 18 000 домов и сожгли более 57 000 акров.
Пожары стали ярким напоминанием об угрозе изменения климата и возросшей вероятности разрушительных пожаров в будущем. Вместе с пожарами приходит дым, который оказывает долгосрочное воздействие на здоровье людей, подвергающихся его воздействию, независимо от того, находятся ли они близко к источнику или за много миль от него.
Команда атмосферных моделей Гарварда создала онлайн-платформу, которая может помочь сообществам определить районы, нуждающиеся в контролируемых сжиганиях или других стратегиях управления пожарами, с целью предотвращения будущих неконтролируемых пожаров и, в частности, снижения воздействия дыма.
Исследование опубликовано в Environmental Science & Technology под руководством Лоретты Миккли, старшего научного сотрудника по взаимодействию химии и климата в Школе инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) и лидера группы моделирования атмосферной химии.
Двое выпускников группы Миккли возглавили работу: Тяньцзя (Тина) Лю, ныне доцент Университета Британской Колумбии, и Макото Келп, ныне научный сотрудник Стэнфордского университета.
«Мы хотим знать не только о том, где могут произойти катастрофические пожары, но и о том, какие пожары будут генерировать больше всего дыма и затронут больше всего людей с подветренной стороны», — сказала Миккли. Это важно, учитывая большое количество людей, которые преждевременно умирают из-за вдыхания дыма от лесных пожаров, особенно на Западе, продолжила Миккли, даже несмотря на то, что за десятилетия был достигнут прогресс в снижении уровня загрязнения воздуха в городах на побережьях.
Сосредоточившись на склонном к лесным пожарам регионе Северной Калифорнии, исследователи подсчитали, что в 2020 году целенаправленное управление земельными ресурсами в 15 наиболее опасных районах (около 3,5% региона) могло бы снизить общее воздействие дыма на 18%.
Они также подсчитали, что после лесного пожара на западе в 2020 году 36 400 человек умерли от осложнений, связанных с вдыханием очень мелких частиц, содержащихся в дыме.
Эти частицы, известные как PM₂.5, имеют диаметр менее 2,5 микрон и являются потенциально токсичной формой загрязнения воздуха, которая непропорционально влияет на уязвимых людей, включая людей с астмой, сердечными заболеваниями и пожилых людей.
Новое удобное для пользователя приложение исследователей, SMRT-Flames, позволяет пожарным и политикам оценивать потенциальное воздействие дыма от лесных пожаров в регионах и соответствующим образом планировать управление земельными ресурсами.
Большинство инструментов для работы с лесными пожарами пытаются предсказать риск возгорания, но SMRT-Flames также явно учитывает воздействие дыма на население. Приложение в настоящее время сосредоточено на управлении лесными пожарами в Северной Калифорнии, но его можно расширить и на другие регионы.
«С помощью нашей методологии вы можете рассмотреть гипотетические сценарии и спланировать предписанные пожары для снижения воздействия дыма на весь регион, а не только на непосредственную территорию, где происходит этот предписанный пожар», — сказала Лю.
Исследование использует разработанную в Гарварде компьютерную модель под названием GEOS-Chem. Модель объединяет метеорологические, химические и геофизические данные для прогнозирования поведения пожаров в различных регионах, а также того, как дым будет скапливаться и рассеиваться.
SMRT-Flames подчёркивает эффективность предписывающего сжигания — стратегии управления земельными ресурсами, которая включает в себя намеренное создание небольших пожаров для предотвращения более крупных катастрофических событий в будущем.
Предписанное сжигание не получило широкого распространения на Западе, но растущее число исследований указывает на преимущества контролируемых ожогов для уничтожения скопившегося подлеска.
«Эта идея о том, что лесные пожары выходят из-под контроля, обусловлена сочетанием факторов, включая климат, а также наследием борьбы с пожарами, когда мы активно предотвращали пожары в течение последних 100 лет, что привело к огромному накоплению топлива», — пояснил Келп.
Предыдущее исследование команды показало, что контролируемые ожоги в ключевых зонах Северной Калифорнии, западного Орегона и восточного Вашингтона могут оказать значительное влияние на снижение воздействия дыма от лесных пожаров по всей территории западной части США.
Новое исследование потребовало методологических инноваций и решений о том, какие факторы должны учитываться при оценке риска воздействия дыма, что трудно оценить из-за смешивающих факторов, таких как метеорологические условия и различия в ландшафтах.
«Нам пришлось принимать решения в процессе исследования для интеграции знаний о лесных пожарах из различных дисциплин, как с точки зрения атмосферы, так и с точки зрения растительного покрова», — объяснила первый автор и ассистент по научным исследованиям Карина Чанг.
Среди наиболее удивительных выводов команды было то, что люди, живущие на границах между городскими и сельскими районами, известными как зона перехода между дикой природой и городом, особенно уязвимы к воздействию дыма.
«Это действительно выделилось в наших результатах», — сказала Миккли. «Этот вывод подчёркивает необходимость действительно задуматься о борьбе с огнём вблизи или в этих районах. Мы надеемся, что наши результаты предоставят некоторое обоснование для рассмотрения предписываемых пожаров как стратегии профилактики даже вблизи мест проживания людей».
Предоставлено Школой инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона при Гарварде.