Los científicos que volaron en un avión a reacción a través de incendios forestales recopilaron datos para comprender mejor el impacto del humo en la calidad del aire mediante la producción de ozono.
El proyecto FIREX-AQ recopiló información detallada sobre la evolución de la química en las columnas de humo de los incendios forestales.
Un hallazgo clave mostró que, cuando el humo de los incendios forestales se mezcla con la contaminación urbana, aumenta la producción de ozono, lo que empeora la calidad del aire para las poblaciones cercanas.
A partir de datos recopilados con un avión a reacción equipado especialmente, que pasó un mes volando a través de columnas de humo de incendios forestales y estudiándolas, los científicos comprenden ahora mejor cómo afecta el humo de esos incendios a la calidad del aire.
De manera crucial, encontraron un mecanismo para predecir la producción del contaminante ozono, que a nivel del suelo puede dificultar la respiración y también dañar los ecosistemas. Además, el equipo descubrió que mezclar el humo de los incendios forestales con la contaminación urbana aumenta la producción de ozono, lo que significa que los incendios forestales situados a barlovento de las ciudades pueden causar problemas de calidad del aire.
«Por supuesto, es bien sabido que los incendios forestales reducen la calidad del aire. Pero es importante comprender los mecanismos químicos y físicos por los que lo hacen, para poder prever con mayor eficacia cómo afectará cada incendio a las comunidades situadas a sotavento», afirma Paul O. Wennberg, profesor R. Stanton Avery de Química Atmosférica y Ciencias e Ingeniería Ambientales.
Wennberg es autor de correspondencia de un artículo sobre esta investigación publicado en Science Advances el 8 de diciembre.
El artículo se basa en datos recopilados durante el proyecto NASA/NOAA FIREX-AQ, que durante un mes realizó misiones aéreas desde Boise, Idaho, en el verano de 2019. (Más adelante, el proyecto estudió incendios agrícolas en el Medio Oeste). A bordo de un DC-8 convertido en laboratorio volante, los científicos volaron a través de columnas de humo y recopilaron información de instrumentos instalados en el avión. La carga incluía dos instrumentos de Caltech operados por las estudiantes de posgrado en química Krystal Vasquez y Hannah Allen, el científico de plantilla John Crounse y el autor principal Lu Xu, quien completó el trabajo como científico de plantilla en el laboratorio de Wennberg y ahora es investigador científico del Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Ambientales (CIRES) de la Universidad de Colorado en Boulder, donde trabaja en el Laboratorio de Ciencias Químicas de la NOAA.
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Las soluciones climáticas naturales (NCS, por sus siglas en inglés) —inversiones en programas de conservación y gestión del territorio que aumentan el almacenamiento de carbono y reducen las emisiones de carbono— ofrecen una vía importante para abordar ambas crisis y generar beneficios ambientales y sociales adicionales.
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Para fomentar la colaboración, en 2019 el Foro y el Consejo Empresarial Mundial para el Desarrollo Sostenible se unieron para crear la Alianza para las Soluciones Climáticas Naturales con el fin de reunir a actores públicos y privados para identificar oportunidades y obstáculos a la inversión en NCS.
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«Es difícil estudiar el humo», afirma Xu. «La química y la mezcla evolucionan a escalas mucho menores que la resolución que suele ofrecer la teledetección. Además, tomar muestras desde una aeronave plantea dificultades operativas por la falta de visibilidad y los retos del control del tráfico aéreo. FIREX-AQ superó la mayoría de estos obstáculos con una aeronave dotada de numerosos instrumentos y una planificación de vuelo muy coordinada con el control local del tráfico aéreo y los responsables de la gestión de incidentes que combatían los incendios».
El proyecto FIREX-AQ recopiló información de un nivel de detalle sin precedentes sobre la evolución de la química en las columnas de humo de los incendios forestales. Esto incluyó observaciones clave que explican la química que produce ozono en estas columnas. Los resultados de este análisis ayudan a los investigadores a comprender por qué la química de las columnas de humo de los incendios varía tanto: justo a sotavento del incendio, la producción de ozono es intensa, pero su ritmo de formación disminuye a medida que la columna se mezcla con el aire circundante. Al principio, la columna contiene una sustancia química, el ácido nitroso (HONO, también escrito como HNO2), que, una vez emitida a la atmósfera, la luz solar convierte en radical hidroxilo (OH) y óxido nítrico (NO), dos ingredientes clave que impulsan la formación de ozono a partir de compuestos orgánicos volátiles (COV, que son productos de la combustión incompleta tanto de la madera como del suelo).
Xu, Wennberg y sus colegas analizaron minuciosamente los datos y demostraron que la producción de ozono podía predecirse en función de la cantidad de HONO emitida por el incendio, la cantidad de COV y la cantidad de NO. A medida que la columna de humo del incendio agota el NO y el HONO, la química se detiene, pero, algo importante, el combustible para la formación de ozono —los COV— sigue presente en concentraciones elevadas. Por ello, cuando estas columnas de humo se mezclan con atmósferas urbanas ricas en óxido nítrico —producido, por ejemplo, por la combustión de combustibles fósiles en automóviles y camiones—, la formación de ozono se reanuda y afecta a la calidad del aire de la ciudad.
«Durante la temporada de incendios, los incendios forestales elevan el ozono regional en todo el oeste de Estados Unidos. El carácter episódico de los incendios puede causar efectos más graves en las zonas cercanas a ellos, como hemos experimentado con frecuencia en el oeste de Estados Unidos en los últimos años», afirma Xu.
A continuación, el equipo planea seguir analizando los datos de FIREX-AQ para obtener más información. «Todavía quedan muchos descubrimientos por hacer sobre la química de los incendios y la calidad del aire a partir de la información recopilada en este proyecto», afirma Wennberg.
El artículo de Science Advances se titula «Química del ozono en las columnas de humo de incendios forestales del oeste de Estados Unidos.» Entre sus numerosos coautores figuran investigadores de Caltech; NOAA; NASA; el Instituto Nacional de Aeronáutica; la Universidad de Colorado en Boulder; la Universidad Estatal de Florida; el Instituto de Tecnología de Georgia; la Asociación de Investigación Espacial de Universidades; la Universidad Estatal de Colorado; el Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos; la Universidad de Oslo, en Noruega; la Universität Innsbruck, en Austria; la Universidad Municipal de Yokohama, en Japón; y la Universidad de Montana. NASA financió este análisis y gran parte de los datos recopilados.
