Исследователи-химики из Университета Бригама Янга разработали усовершенствованную модель, которая может помочь предсказать загрязнение, вызванное дымом лесных пожаров.
Исследование, спонсируемое Лесной службой Министерства сельского хозяйства США и Министерством энергетики, предоставляет физическую модель, которая может более надежно прогнозировать выбросы сажи и дыма от лесных пожаров в различных условиях.
«Дым, который вы видите от лесных пожаров, представляет собой комбинацию выделяющихся газов и сажи», - сказал Алекс Джозефсон, доктор философии. студент программы химического машиностроения УБЯ, который также работает над проектом в Лос-Аламосской национальной лаборатории. «Когда мы смотрим на дым с точки зрения его воздействия на здоровье, обычно нас интересуют частицы сажи, и это то, что мы моделируем».
Недавние лесные пожары на Западе привели к ухудшению качества воздуха в ряде крупных западных городов в течение нескольких дней в августе, достигая оранжевого и даже красного уровней на протяжении длительного времени. Оранжевые дни вредны для чувствительных групп, в то время как дни красного уровня считаются нездоровыми для всех людей и могут привести к серьезным последствиям для здоровья детей или пожилых людей.
Модель, разработанная УБЯ/Лос-Аламос, использует подробные физические формулы для прогнозирования начального образования частиц сажи, выбрасываемых во время лесных пожаров. Экспериментальные измерения содержания дыма могут включать довольно простые процедуры, такие как вакуумный отбор частиц, образующихся при воздействии пламени.
«Миллиарды долларов тратятся на борьбу с лесными пожарами, и этим летом казалось, что весь Запад охвачен огнем», - сказал Дэвид Лигнелл, профессор химического машиностроения и старший автор исследования, недавно опубликованного в академическом журнале Combustion and Пламя. «Помимо выбросов, сажа влияет на тепловое излучение и температуру пламени, которые могут быть важными факторами распространения пожара. В конечном счете, понимание основных физических процессов при пожарах и возможность точного моделирования их в реальных условиях поможет прогнозировать выбросы дыма и связанные с ними последствия для здоровья.."
Существующие модели прогнозирования лесных пожаров требуют слишком больших вычислительных ресурсов, чтобы их можно было использовать для крупномасштабных лесных пожаров. Модель, созданная УБЯ/Лос-Аламос, которая выглядит как нечто, нацарапанное на доске в книге «Игры разума», предоставляет базовые элементы для проверки более эффективных моделей, которые можно применять на суперкомпьютерах при разумных вычислительных затратах.
Исследование направлено на то, чтобы помочь Лесной службе и другим группам по борьбе с лесными пожарами лучше узнать о влиянии предписанных ожогов на окружающую городскую среду. (Прописанные ожоги - один из методов предотвращения лесных пожаров.) По словам Джозефсона, он «предоставляет инструменты для предоставления информации, чтобы помочь людям, которым необходимо принимать эти решения».
«Когда возникает природный лесной пожар, никто не несет ответственности за выбросы, потому что это стихийное бедствие», - сказал он. «Но когда Лесная служба хочет предписать пожар, тогда внезапно вы несете ответственность за дым и выбросы, исходящие от него. Вы лучше понимаете выбросы, прежде чем начинать пожар, который может иметь серьезные последствия для окружающих сообществ».
Финансирование исследования поступает, в частности, от Исследовательской станции Роки-Маунтин Лесной службы и Национального управления ядерной безопасности Министерства энергетики через Многопрофильный центр моделирования по улавливанию углерода Университета Юты.
Хотя Лигнелл сказал, что между их исследованиями и тем, как они напрямую влияют на воздух, которым дышат люди, все еще существует разрыв, он лично вложил средства в преодоление этого разрыва - не только как инженер-химик, но и как человек, страдающий астмой.
«Когда дым заполняет долину, я принимаю это на свой счет; это действительно влияет на жизнь людей», - сказал Лигнелл. «Это, безусловно, заставляет вас обратить внимание на проблемы лесных пожаров и заставляет вас хотеть участвовать в работе над этими проблемами».