华盛顿大学 由国家科学基金会和国家大气研究中心运营的C-130研究飞机内部的烟雾
学分:布雷特·帕尔姆/华盛顿大学 在西部燃烧的野火不仅影响到燃烧的地区，还影响到被烟雾覆盖的更广泛的地区
近年来，雾蒙蒙的天空和有害的空气质量已经成为夏末天气的常规特征
许多因素导致西方的野火越来越大，并产生更大、持续时间更长的烟柱，这些烟柱可以延伸到整个欧洲大陆
华盛顿大学领导的一项分析着眼于迄今为止西海岸野火烟柱内部最详细的观察
这个多机构团队追踪并穿越了来自源头的野火火舌，以收集烟雾化学成分随时间变化的数据
由此产生的论文，发表于11月
2发表在《美国国家科学院院刊》上，表明烟雾预测可能会大大低估跟踪烟雾中的粒子数量
新的结果可能会使对烟雾中颗粒物的估计增加一倍，这可能是火灾下风区域“中等”和“不健康”空气质量之间的差异
“野火变得越来越大，越来越频繁，而烟雾正在成为整体空气污染的一个更重要的因素，”主要作者乔尔·桑顿说，他是UW大气科学教授
“我们真的瞄准了靠近源头的烟柱，试图更好地了解它发出的是什么，以及它顺风时会如何变化
" 了解新产生的野火烟雾如何转变为陈旧的、消散的烟雾可以更好地预测空气质量
社区可以利用这些预测，通过将户外活动转移到室内，或在户外空气不安全的情况下重新安排时间，以及限制其他污染活动，如烧柴火灾，来做好准备
“烟雾预测有两个方面，”第一作者布雷特·帕尔姆说，他是UW大气科学博士后研究员
“一个是根据空气在大气中运动的动力学，烟柱将走向何方
但另一个问题是:有多少烟雾被转移——下风向空气质量会差多远？这是我们的工作帮助解决的问题
" 这张照片显示了2018年爱达荷州兔子脚大火产生的烟柱，显示了在顺风行驶时，左侧源头的烟是如何变化的
学分:布雷特·帕尔姆/华盛顿大学 当树、草和树叶在高温下燃烧时，它们会产生烟灰或黑碳，以及比烟灰更具反应性的有机颗粒和蒸汽，称为有机气溶胶
火灾还会产生“棕色碳”气溶胶，这是一种不太为人所知的有机气溶胶形式，它会使天空呈现褐色烟雾
一旦进入空气，有机气溶胶可以与氧气或大气中的其他分子反应，形成新的化合物
气温、阳光和烟雾浓度都会影响这些反应，从而改变旧烟羽的特性
多机构团队通过在2018年7月和8月穿越野火火舌来测量这些反应，这是我们加拿大的一部分，或者是科罗拉多州立大学领导的西部野火云化学实验、气溶胶吸收和氮场运动的一部分
爱达荷州博伊西的研究飞行使用一架C-130研究飞机来观察烟雾
这项研究飞越了每立方米2000微克的水平，大约是今年夏天西雅图经历的最糟糕空气的七倍
飞机上的密封件使飞机内部的空气更加清洁，尽管研究人员说这就像在篝火烟雾中飞行一样
“我们试图找到一个好的，有组织的烟柱，在那里我们可以尽可能靠近火开始，”Palm说
“然后利用风速，我们将尝试在随后的样带上对顺风行驶的相同空气进行采样
" 这篇新论文中的分析集中在9个定义明确的烟柱上，它们是由俄勒冈州西南部的泰勒溪大火、犹他州的熊陷阱大火、蒙大拿州的戈德斯通大火、内华达州的南糖面包大火以及爱达荷州的夏普斯、基瓦、比弗溪和兔脚野火产生的
“你不可能在实验室里真的重现大规模的野火，”Palm说
“总的来说，我们试图在烟雾老化时对其进行采样，以研究正在发生的化学和物理变化
" 这张西北各州的地图显示了泰勒溪野火期间的飞行路线(灰色线)采样(蓝色)
红线是飞行从烟柱内部收集空气样本的地方
信用:Palm等
/PNAS 研究人员发现，一类野火排放物——酚类，仅占燃烧物质的4%，但却占新鲜烟雾中吸光“棕色碳”分子的约三分之一
他们发现了烟羽内部复杂变化的证据:蒸汽正在凝结成颗粒，但同时，几乎以同样的速度，颗粒成分正在蒸发成气体
当烟流顺风移动时，这种平衡决定了有多少颗粒物存活，从而决定了空气质量
“其中一个有趣的方面是说明烟雾的动态，”帕尔姆说
“在竞争过程中，之前的测量让它看起来没有什么变化
但是通过我们的测量，我们可以真正说明烟雾的动态本质
" 研究人员发现，化学成分的这些变化发生得比预期的要快
一旦烟雾在空气中，即使它在移动和消散，它也开始蒸发并与大气中的周围气体反应
桑顿说:“当烟柱新鲜时，它们几乎就像火的低级延伸，因为在最初的几个小时里有太多的化学活动在进行。”
作者还在科罗拉多州博尔德的一个研究室内进行了一系列2019年的实验，观察了烟雾中的成分在白天和夜间的反应
当阳光加速化学反应时，野火往往会在下午的风中生长，然后逐渐熄灭，并在晚上闷烧
但是，当黑暗的天空改变化学物质时，非常大的野火会持续整夜
了解烟雾的成分也可以改善天气预报，因为烟雾会冷却下面的空气，甚至会改变风的模式
“在西雅图，有些人认为烟雾改变了天气，”桑顿说
“这些烟雾与阳光相互作用的反馈在未来真的很有趣
"
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