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美国宇航廖夏局的观测有助于追踪加州来自太空的野火烟雾

地球 2022-01-29 00:00:18

美国宇航局戈达德太空飞行中心 八月

31,MODIS探测到了加利福尼亚八月复杂大火中的几个热点,以及北部、西部和南部其他几个活跃的燃烧区域

信用:R

卡恩/K

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Noyes/NASA戈达德/A

纳斯坦/JPL加州理工学院/J

塔克特/J-P游标/美国宇航局兰利 野火已经在加利福尼亚州燃烧了几个星期——随着不同的大火融合,其中一些变得越来越复杂

其中之一是8月份的复合火灾,据报道,它始于8月37日,是由加利福尼亚州北部的雷击引起的37起不同的火灾

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一个多月后,大火仍在燃烧

八月复合火灾和本火灾季节的其他火灾已经将影响深远的野火烟雾喷入大气层,恶化了加州及其他地区的空气质量

预测烟雾将会传播到哪里,顺风的空气会有多糟糕是一个挑战,但是地球观测卫星可以提供帮助

其中包括美国国家航空航天局的Terra和CALIPSO卫星,以及美国国家航空航天局-美国国家海洋和大气协会(NOAA)的索米核动力源卫星

这些卫星上的仪器一起提供了烟雾随时间变化的一瞥,这有助于改善空气质量预测

马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心地球科学部研究气溶胶的高级科学家拉尔夫·卡恩说:“卫星仪器的优点是提供广泛的覆盖范围和长期一致的测量精度,并且对获取数据的人没有任何风险。”

卡恩和美国宇航局的其他大气科学家从地球观测卫星收集关于火灾的数据,这些数据用于改进预测野火烟雾将如何影响火灾下风处空气质量的模型

MISR:从不同角度评估形势 美国宇航局地球卫星上的仪器之一是多角度成像分光辐射计(MISR),它有九个不同的摄像机以不同的角度指向地球

当Terra在8月11日经过8月的复杂火焰时

31,MISR从不同的角度收集了烟羽的快照

科学家们从这些不同的角度来计算顺风时烟流的范围和高度,以及最靠近火源的高度,称为喷射高度

这些信息对于确定烟雾的传播距离至关重要

卡恩说:“烟雾倾向于在高空停留更长时间,传播更远,并对环境产生更大的影响,如果它被注入到更高的大气中,可能会在更远的下风处。”

科学家们使用MISR的各种摄像角度来计算8月11日八月复杂火灾中冒出的烟柱的高度

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在北部烟柱中,烟雾浓度超过2

最高点为5英里(4公里)

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卡恩,K

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Noyes/NASA戈达德;A

纳斯坦/JPL加州理工学院;J

塔克特,J-P游标/美国航天局兰利 八月

31,8月复合火灾羽流的最高部分达到大约2

5英里(4公里)的高空——将它置于大气层的边界层之上,大气层是离地球表面最近的大气层

新冒出的烟柱在加州北部门多西诺国家森林附近的燃烧区以东至少30英里(45公里)处延伸

在过去的几天里,这场大火产生的烟雾已经向西传播了310多英里(500公里),向东传播了460多英里(750公里),穿过犹他州,越过太平洋

MISR仪器还收集了烟羽中粒子的数量、大小和亮度信息,这些信息基于粒子如何以不同的角度和波长散射光

这些数据为研究人员提供了有关野火烟雾特征的信息,以便预测它将如何移动并影响空气质量

例如,8月11日8月复合火灾释放的烟柱的南部

31大部分是由小而暗的粒子组成的,这些粒子通常是在火剧烈燃烧时释放出来的

但是当烟柱顺风移动时,颗粒变得越来越大,越来越亮,这可能是因为火中释放的水或其他气体凝结在烟雾颗粒上

MODIS:野火热点快照 单独的野火和在整个州燃烧的大规模合并火灾——以及它们产生的累积烟雾——使得从太空中很难看到真正的燃烧热点

但是美国国家航空航天局的Terra卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)可以看到较长波长的不可见光,或者由活跃燃烧的野火产生的热量产生的红外辐射

换句话说,即使我们的眼睛看不到烟雾,通过比较来自热点的较高红外辐射和来自周围地区的较低辐射,MODIS有时也能看穿烟雾

当它经过美国西部时

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中分辨率成像光谱仪可以看到大约1430英里(2300公里)宽的条带——大约从犹他州中部到太平洋大约70英里的距离——为美国西部的火灾和烟雾提供了有价值的背景信息

S

莫迪斯在8月的复杂大火中精确定位了多个火灾热点,截至9月,这场大火已经吞噬了超过24万英亩的土地

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卡恩说:“在这种情况下,火势很大,烟柱可以蔓延数百甚至数千公里。”

“卫星不仅提供背景信息,还提供不同火灾之间关系的信息

“在8月20日它从头顶飞过的时候

31,中分辨率成像光谱仪捕捉到了8月份的复合火灾,以及其他几起火灾和向北部、南部和东部燃烧的更大的复合火灾

看到火灾之间的关系提供了线索,表明哪些火灾可能在随后的几天里合并

八月

31,MODIS探测到了加利福尼亚八月复杂大火中的几个热点,以及北部、西部和南部其他几个活跃的燃烧区域

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卡恩/K

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Noyes/NASA戈达德/A

纳斯坦/JPL加州理工学院/J

塔克特/J-P游标/美国宇航局兰利 卡利普索和索米核电厂:看到烟雾的程度 加州野火产生的烟柱已经吞没了该州的许多城镇,天空变成了一片焦橙的末日阴影

在其他地区,天空是朦胧的灰色,灰点漂浮在空中

但是在西海岸的一些地区,天空看起来相对正常——即使空气中有烟雾颗粒——因为烟雾颗粒太少,我们的眼睛无法检测到

这就是美国宇航局的校准卫星的用途

卡利普索号上有一个激光器,向地球发射激光脉冲

当光线照射到某物时,比如野火烟雾中的粒子,它会被反射回校准粒子群算法上的传感器

虽然激光太弱,不会造成任何损害,但烟雾粒子反射回卫星的光告诉科学家很多关于烟雾的信息,即使烟羽太透明,他们无法用眼睛看到

当八月复杂大火的烟柱被带到西方时,卡利普索探测到几天前从大约2

当它穿过加利福尼亚海岸线时,距离陆地5英里,距离海面不到1英里

CALIPSO可以区分云和烟,这有时很难通过查看卫星图像来做到

了解烟雾与云的关系可以让研究人员看到云和烟雾之间的相互作用,这种相互作用会影响烟雾的特征和扩散

例如,有时云会吸收并改变烟雾颗粒,甚至在下雨时可以将它们从空气中去除

其他时候,黑暗的野火烟雾颗粒可以吸收阳光,变暖并加热大气,从而导致云蒸发

美国宇航局的CALIPSO卫星捕捉详细数据,但视野狭窄

这颗卫星沿着一个二维垂直“幕帘”进行观察,当烟柱从头顶掠过时,幕帘会切开烟柱,收集大气中野火烟雾气溶胶的类型和位置的详细测量结果

科学家们随后转向索米核电站上的三个传感器,统称为臭氧测绘和剖面仪套件(OMPS),以获取背景信息

这些传感器对地球大气层中的烟雾颗粒有一个更广泛但不太详细的了解,这使得科学家们能够找出校准粒子群算法的目标,并根据校准粒子群算法的数据做出更好的推断

美国国家航空航天局地球观测舰队卫星上的仪器提供了从任何其他来源都无法获得的大量数据,使研究人员能够更好地了解野火烟雾及其如何影响空气质量

在像目前加利福尼亚的野火这样的情况下,美国宇航局研究火灾的大气科学家与美国宇航局地球科学灾难项目合作,与消防员和公共卫生官员分享他们的发现

美国国家航空航天局灾害项目与当地和地区机构合作,帮助将美国国家航空航天局卫星上的数据送到最需要的人手中

“我们的工作主要是帮助改进预测空气质量的模型,”卡恩说

“这是一项团队努力,当我们能够提供帮助时,我们一定会这样做

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