Крупные лесные пожары и аномальная жара происходят все чаще одновременно, что усугубляет загрязнение воздуха на западе Соединенных Штатов, как показало исследование, проведенное учеными из Университета штата Вашингтон. В 2020 году более 68% западной части США, что составляет около 43 миллионов человек, за один день пострадали от опасного уровня загрязнения воздуха, что является самым высоким показателем за 20 лет.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что такие масштабные случаи загрязнения воздуха не только увеличиваются по частоте, но и сохраняются дольше и затрагивают большую географическую протяженность региона. Они стали настолько плохими, что свели на нет многие достижения Закона о чистом воздухе. Ожидается, что условия, которые создают эти эпизоды, также будут продолжать увеличиваться вместе с их угрозами для здоровья человека.
«За последние 20 лет мы наблюдаем тенденцию к увеличению количества дней, когда высокие уровни как твердых частиц, так и озона возникают одновременно», - сказал ведущий автор Дмитрий Калашников, докторант WSU. «Это связано с двумя вещами: увеличением количества лесных пожаров и увеличением количества типов погодных условий, которые вызывают как лесные пожары, так и жаркую погоду».
Когда лесные пожары и сильная жара происходят одновременно, они увеличивают загрязнение воздуха: дым от лесных пожаров увеличивает количество мелких твердых частиц в воздухе, а жара объединяет дым и другие загрязняющие вещества, создавая больше озона на уровне земли. В то время как в стратосфере озон является защитным, озон, образующийся на уровне земли, уже давно считается вредным для здоровья человека. Это основной компонент смога, и его уменьшение было главной целью политики чистого воздуха в двадцатом веке. Одновременное воздействие на миллионы людей высоких уровней обоих загрязняющих веществ, приземного озона и твердых частиц, представляет собой существенное бремя для общественного здравоохранения.
Погодные условия, называемые гребнями высокого давления, более известные как тепловые купола, возникают, когда область воздуха с высоким давлением задерживается над регионом, удерживая теплый застойный воздух и его загрязняющие вещества на земле. Эти условия обычно приводят к более высоким уровням вредного приземного озона в летние месяцы. Твердые частицы, влияющие на качество воздуха, раньше были более распространены зимой в западной части Соединенных Штатов, но лесные пожары изменили эту динамику, объединив опасности как твердых частиц, так и приземного озона в одно и то же время летом.
Для этого исследования исследователи отслеживали качество воздуха, используя все доступные данные станций мониторинга за 2001-2020 годы в западных штатах, а также в некоторых частях Канады. Они объединили эти данные с информацией о лесных пожарах, полученной со спутников НАСА, а также с данными о погоде ERA5, подготовленными Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды.
Сопутствующие события были определены как дни, в которые были зарегистрированы как 10% самых высоких уровней содержания твердых частиц, так и 10% самых высоких уровней содержания озона. Исследователи обнаружили, что ежегодное воздействие этих экстремальных комбинированных эпизодов на население увеличивается примерно на 25 миллионов человеко-дней в год - цифра, которая подсчитывает количество пострадавших, а также количество дней, в течение которых они подвергались воздействию загрязнения воздуха.
Судя по всем имеющимся у нас признакам, более жаркие и засушливые условия, прогнозируемые для этого региона, вероятно, увеличат активность лесных пожаров и будут способствовать более распространенной сильной жаре, а это означает, что мы можем ожидать, что такие условия будут возникать чаще в будущее», - сказал соавтор Дипти Сингх, доцент WSU. «Подготовка к этим событиям действительно важна. Нам нужно подумать о том, кто подвергается риску, какие есть возможности для минимизации этого воздействия и как мы можем защитить наиболее уязвимых людей».
Эти события потенциально можно смягчить, приняв меры по замедлению роста температуры, вызванного изменением климата, а также путем более эффективного управления лесными пожарами, например, посредством предписанных ожогов. Помимо этих усилий, Калашников и Сингх предложили относиться к этим случаям загрязнения воздуха как к сильной метели или аномальной жаре, предоставив людям убежища с фильтрами качества воздуха, куда они могли бы пойти, чтобы выбраться из загрязненного воздуха. Они также рекомендовали принять политику, которая сводит к минимуму воздействие на рабочем месте людей, которые обычно работают на улице.
Из-за масштабов одновременных случаев загрязнения воздуха многим людям будет трудно избежать их воздействия, сказал Сингх.
«Если есть такой большой регион, на который влияет это загрязнение воздуха, это действительно ограничивает, куда люди могут отправиться, чтобы избежать этих условий», - сказала она. «Вы можете проехать сотню миль и все равно не найти лучшего качества воздуха».
Другими соавторами этого исследования являются Джордан Шнелл из Университета Колорадо, Боулдер; Джон Абацоглу из Калифорнийского университета в Мерседе; и Дэниел Суэйн из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Национального центра атмосферных исследований и Управления охраны природы Калифорнии.