火灾

来源：NASA 2019年8月19日，NASA Terra卫星上的MODIS仪器捕获了一幅自然彩色图像，显示巴西帕拉州新普罗格雷索附近的火灾。该镇位于BR-163公路（一条南北向的高速公路）沿线，连接亚马孙南部的农民和亚马孙河上圣塔伦的远洋港口。高速公路周围聚集了牧场和农田，西边的蜿蜒道路连接着小型矿井，深入雨林。 随着亚马孙火灾季接近中点，科学家使用NASA卫星跟踪大火活动证实，2019年巴西亚马孙火灾的数量和强度都有所增加，这是自2010年以来该地区火灾最活跃的一年。 由于经济条件和气候的变化，亚马孙的火灾活动每年每月都有很大差异。NASA戈达德太空飞行中心生物圈科学实验室主任Douglas Morton解释说，今年8月，巴西中部亚马孙主道上的大火格外强烈并持续地燃烧十分引人注目。虽然干旱在过去加剧火灾方面起到了重要作用，但2019年旱季早期火灾探测的时间和地点，比起区域性干旱，与地面清理更为一致。 “卫星通常会第一个发现亚马孙偏远地区的火灾，”Morton说道。自2002年以来，NASA用于火灾探测的主要工具是Terra和Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）。 到目前为止，整个巴西亚马孙地区2019年的MODIS火灾活动探测高于2010年以来的任何一年。亚马孙州有望在2019年更新火灾活动纪录。 Morton指出，来自NASA和巴西国家环境保护协会（INPE）的2019年火灾活动统计数据达成一致。“INPE也利用NASA MODIS传感器的数据来监测巴西亚马孙的火灾活动，”Morton说，“因此，NASA和INPE对近期火灾活动的变化估计相同。在巴西亚马孙所包括的所有七个州，MODIS检测率都比去年同期高。” 全球火灾排放数据库（GFED）项目负责MODIS火灾探测分析，该项目包括来NASA戈达德、加州大学欧文分校、和阿姆斯特丹自由大学的研究员。多年来，GFED团队已经处理了17年的NASA卫星数据以更好地了解火灾对地球系统变化的作用。他们对亚马孙南部的分析包括巴西、秘鲁、和玻利维亚的部分地区，该地区通常在7月至10月间发生火灾。 [rml_read_more] 2012年1月1日至2019年8月21日 来源：NASA 2012年1月1日至2019年8月21日 来源：NASA 这些图显示了截至2019年8月22日，MODIS和索米国家极地轨道伙伴卫星（Suomi NPP）上的可见红外成像辐射计套件（VIIRS）累积检测到的火灾活动。数据证实，2019年是2012年（VIIRS开始记录）以来，巴西亚马孙七个州的最多火灾年度。此外，累积火灾辐射功率的记录表示2019年的火灾比往年更加激烈。 2012年1月1日至2019年8月21日 来源：NASA 2012年1月1日至2019年8月21日 来源：NASA 2019年8月15日至22日 来源：NASA 上图显示了Terra和Aqua MODIS在2019年8月15日至22日期间对巴西火灾活动的探测。火灾的位置（橙色显示）覆盖在VIIRS获得的夜间图像上。在这些数据中，城镇呈现白色，森林覆盖的区域呈黑色，热带稀树草原和林地（在巴西称为Cerrado）呈灰色。巴西帕拉州和亚马孙州的火灾探测集中在BR-163和BR-230高速公路沿线。 2019年8月8日至22日，巴西亚马孙地区上空与火灾相关的一氧化碳变化。这张动图由NASA的Aqua卫星上的大气红外线探测器(AIRS)绘制，显示了海拔大约5500米上空一氧化碳的变化 来源：NASA 自2003年以来，NASA的Aqua和Terra卫星上的MODIS传感器每天都在观察世界各地的热异常（通常是火灾）。火灾探测地图基于资源管理系统火灾信息（FIRMS）的数据，该系统由马里兰大学和NASA的应用科学计划开发。FIRMS为自然资源管理者和研究人员提供近实时的火灾信息。值得注意的是，地图上的每个点不一定直接对应地面上的一个火灾。火灾活动探测代表1平方公里区域的中心，该区域具有一个或多个热异常。有时一次连续火灾会被记录为排成一行的多个异常，代表火灾前沿。 参考： [1]https://earthobservatory.nasa.gov/images/145498/uptick-in-amazon-fire-activity-in-2019 [2]https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7486

2017年9月，野火肆虐美国西部，产生的烟雾弥漫全国。这幅自然色彩的马赛克图像是由索米国家极地轨道合作伙伴号卫星上的可见光红外成像辐射计套件于2017年9月4日拍摄的几幅场景组合而成。 版权：NASA地球天文台的图片，图像由约书亚•斯蒂文斯（Joshua Stevens）和杰西•艾伦（Jesse Allen）使用来自索米国家极地轨道伙伴关系号卫星的VIIRS数据生成。 美国国家航空航天局（NASA）的DC-8空中实验室于7月22日起飞，开始对美国火灾烟雾的生命周期进行为期两个月的调查，旨在更好地了解烟雾对天气和气候的影响，并提供有助于改善空气质量预测的信息。 NASA、NOAA和大学合作伙伴正面向天空和地面来跟踪美国各地发生的火灾所产生的烟雾。FIREX-AQ行动始于爱达荷州的博伊西，其长期目标是提高我们对火灾烟雾如何影响整个北美空气质量的理解。 版权：NASA/凯蒂•默斯曼（Katy Mersmann） 该视频可以在NASA的科学可视化工作室免费下载 火灾对区域乃至全球环境和空气质量的影响（FIREX-AQ）是由NASA和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）领导的联合行动，旨在研究火灾烟雾的化学和物理特性、测量方式及其从燃烧的那一刻起直到顺风数百或数千英里处的最终命运。所有这些均会对公共卫生产生影响。 NASA华盛顿总部的对流层构成项目负责人，同时也是FIREX-AQ联合研究员的巴里•勒费（Barry Lefer）表示：“我们的终极目标是更好地理解烟雾-大气间的复杂相互作用，以改善空气质量预测模型，提高预测准确性，实现早期预警。这些对火灾下风向的区域是至关重要的。当我们在几年前开始计划这项重大努力时，正是这个共同的目标让我们的机构凝聚起来。” NOAA化学科学部主任大卫•法伊（David Fahey）表示：“我们集结了一个杰出的科学家团队，他们将使用有史以来最复杂最精细的仪器和模型来研究火灾和烟雾的性质。我们与NASA的长期合作使得我们可以围绕地球旋转，从而产生了许多重大科学发现。我想这次合作也将是如此。” [rml_read_more] 联合行动的第一阶段主要是观察美国西部野火产生的烟雾。几架位于爱达荷州博伊西的飞机配备了最先进的遥感和原位测试仪器 ，它们将协同工作，对烟羽及其随着天气动力学而不断变化的化学成分进行采样，跟踪这些烟羽从燃烧直到终点的轨迹，这些终点往往位于几个州之外的下风向的远处。 NASA的DC-8空中实验室是一个长途飞行的科学实验室，它即将迎来NOAA的“双水獭”（Twin Otter）飞机共同行动。NASA的平流层侦察机ER-2也将从位于加利福尼亚州帕姆代尔的阿姆斯特朗飞行研究中心起飞。 8月中旬，行动基地将转移到堪萨斯州的萨利纳市，针对美国东南部农业火灾产生的烟雾展开飞行观测。每年都有数百起这样的火灾发生，而且这些火灾都位于人口密集的地区。然而，这些火灾的规模相对于卫星的观测能力而言相对较小，这意味着它们往往无法被卫星所探测到，而正是卫星探测为估算烟尘排放量提供依据。因此，飞机观测对于理解小型烟羽动力学及其科学影响也是至关重要的。 美国宇航局的DC-8空中实验室将携带FIREX-AQ的科学团队和一套最先进的仪器，在不同的高度和天气条件下观察不同的火灾烟雾成分。 版权：NASA /肯•乌尔布里希（Ken Ulbrich） 烟雾预测基于若干不同的预测模型，这些模型的数据来自卫星及其他数据，比如农业火灾烧毁的面积。NASA和NOAA的卫星提供的信息包括燃料类型、火灾强度和烧伤疤痕面积，以及风、温度和其他天气变量，这些信息将被输入到预测烟雾量、方向和速度的模型中。 烟雾化学始于燃料类型，无论是松树林、橡树林还是鼠尾草林。除了二氧化碳和一氧化碳等气体外，燃烧过程中还会释放出不同种类和数量的短寿命气体，这些气体被称为挥发性有机化合物（VOCs）。空气中的VOCs和其他气体在阳光照射下发生光化学反应，产生近地面臭氧，这是一种对人类及农作物都有害的气体。除了燃料类型，燃烧温度也会影响化学反应；一般来说，较冷条件下的闷烧火灾会产生更多的VOCs、一氧化碳和颗粒物，这些都对人体健康有害。较热条件下的明火燃烧产生的VOCs、一氧化碳和总颗粒物更少，但产生的黑碳却更多。黑碳是一种气溶胶物质，会对健康造成负面影响，并且可能加剧气候变暖。 美国科罗拉多大学和NOAA的FIREX-AQ任务科学家卡斯滕•沃尼克（Carsten Warneke）曾在2016年和NOAA的同事们一起在米苏拉火灾科学实验室（Missoula Fire Science laboratory）在不同的温度条件下燃烧不同的燃料，以便更详细地了解这些因素的影响。他表示：“燃烧物质很重要，但燃烧方式可能更加重要，现在，通过FIREX-AQ行动，可以把我们的认识和理解从实验室带到火灾烟雾中，在那里大气动力学随着时间和距离发生巨大变化。基于此，我们可以不断改进模型。” 分析燃料化学中的这些不确定性也将成为此次行动的另一个重点内容：烟雾喷射高度。喷烟高度取决于火灾动力学与周围天气条件和地理条件的复杂相互作用。 温度较低的火灾通常发生在夜间，向大气中注入的烟雾较低，给下风向区域造成健康风险。温度较热的火灾将向更高的海拔喷射烟雾，使烟雾横向传播得更远，但也更有可能远离人口稠密的地区。 考虑到这些数据对预测模型的重要性，若干卫星被用来纠正喷烟高度。一些装有激光雷达仪器的卫星可以直接测量喷烟高度，但这些卫星并不经常被用来观测火灾。其他卫星上的红外仪器可以被用来测量火灾的强度，进而用于估算喷烟高度和喷出的烟雾量，但云层和其他途径产生的烟雾往往会阻碍探测。 这架飞机正在对喷烟高度进行直接观测，并与其他直接测量得到的数据进行比较，如火灾辐射功率、烟雾化学和不同高度的大气条件。这将为了解喷烟高度作为化学应变量以及其他诸如天气等的因素提供更清晰的认识。NASA兰利研究中心的吉姆•克劳福德（Jim Crawford）表示：“我们正在加强对观测数据的汇总，这些数据可以给我们带来信心，当我们为了烟雾预测而估算烟羽上升时，我们将创建一个更精确的模型，从而实现更好的空气质量预测。” 2016年7月24日，发生在大提顿国家公园的大火正在剧烈燃烧，并升起一大片烟雾。FIREX-AQ行动正在研究烟雾中吸收光的物质，如黑碳和棕碳。 版权：美国国家消防中心（NIFC） 对空气质量预测的长期改善是FIREX-AQ行动的主要关注点，但该行动也将解决烟雾对天气和气候造成的更广泛影响。例如，烟雾颗粒可以帮助云的生成启动。烟雾还会影响阳光被云反射回大气的程度。烟雾粒子的光学特性，如吸收和散射光烟的量，取决于其颗粒大小和组分，并决定了其对气候的影响。 FIREX-AQ将有助于解决有关火灾排放物的主要不确定因素之一，即负责在烟雾中吸收光线的材料。一般而言，所有的光吸收都归因于黑碳。NOAA 的研究科学家约书亚•施瓦茨（Joshua Schwarz）致力于对这项任务中与气溶胶有关的方面提供支持。 FIREX-AQ的联合任务科学家Schwarz表示：“近年来，人们已经认识到吸收光的非黑碳气溶胶物质，比如棕碳。生物质燃烧是棕碳的主要来源，这对FIREX-AQ来说是一个非常令人振奋的机会，因为我们已经得到必要的仪器来对火-烟棕碳及其在大气中如何变化的问题进行解答。” FIREX-AQ为了解卫星检索北美上空气溶胶性质所带来的改善也将提高对全球其他地区进行这些观测的价值。“如果我们能提高对北美火灾排放物的了解，我们将在生物质燃烧对全球气候的净影响方面迈出一大步。” 更多关于 FIREX-AQ 的信息，请访问: https://www.esrl.noaa.gov/csd/projects/firex-aq/ 更多关于NASA火灾新闻的信息，请访问: https://www.nasa.gov/mission_pages/fires/main/index.html 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/tracking-smoke-from-fires-to-improve-air-quality-forecasting/