Перед пожаром: Масштабное исследование направлено на совершенствование управления выжиганием в Флинт-Хилс

Исследователи из Университета штата Канзас участвуют в крупном совместном проекте по использованию беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для улучшения Плана управления дымом в регионе Флинт-Хилс (Kansas Flint Hills Smoke Management Plan).

Трехлетний проект финансируется Департаментом здравоохранения и окружающей среды Канзаса (KDHE) и объединяет ученых университета, специалистов NASA, пилотов БПЛА с Политехнического кампуса Университета штата Канзас, метеорологов, владельцев ранчо и экологов. Цель команды — улучшить состояние окружающей среды и здоровье людей, сохранив при этом средства к существованию фермеров и владельцев ранчо.

Собранные данные помогают NASA верифицировать спутниковые данные и способствуют сотрудничеству между KDHE и Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для совершенствования Плана управления дымом. Этот план, реализованный в 2011 году, помогает владельцам ранчо выбирать наилучшие дни для контролируемых выжиганий, чтобы минимизировать негативное влияние на здоровье людей, особенно в крупных городах. В прошлом весенние палы в Флинт-Хилс при определенных погодных условиях ухудшали качество воздуха в Уичито, Топике, Канзас-Сити, а также в мегаполисах Небраски и Оклахомы, что опасно для людей с астмой и другими проблемами со здоровьем. Однако огонь необходим для сохранения целостности ландшафта высокотравной прерии.

«Существующие модели управления дымом, включая план для Флинт-Хилс, используют данные о пожарах из других регионов США, а не из Великих равнин, и это проблема», — отметила руководитель проекта Кэрол Болдуин. Цель проекта — получить более точные данные о пожарах непосредственно в регионе Великих равнин, работая с владельцами ранчо во время типичных выжиганий.

Использование беспилотных летательных аппаратов

Для сбора данных исследователи сотрудничают с владелицей ранчо Джейн Когер из Мэтфилд-Грин. Пилоты БПЛА проводят замеры во время контролируемого выжигания, запуская три аппарата в дым над огнем. На БПЛА установлены непрерывные и пробоотборные датчики для измерения частиц и химических веществ, способствующих образованию озона, а также тепловизоры для измерения температуры пожара. Непрерывные датчики с помощью лазеров измеряют и передают данные о концентрации частиц, уровне озона, температуре и влажности. Пробоотборные датчики собирают образцы воздуха для последующего анализа на содержание взвешенных частиц (PM), диоксида азота и летучих органических соединений (VOC).

После выжигания

После каждого пала у исследователей остается запись о количестве сожженной биомассы травы, уровнях тепла от огня и объемах выбросов. Эти данные помогают NASA верифицировать спутниковые снимки и оценки выбросов, полученные дистанционными методами. Для валидации исследователи комбинируют прямые измерения выбросов сажи с данными тепловизора, фиксирующего полный диапазон внутренних температур пожара. Другие участники проекта используют БПЛА для оценки размера пожара и определения количества травы, деревьев или кустарников на участке до выжигания.

Для владелицы ранчо Джейн Когер это исследование — возможность понять, как сохранить высокотравную прерию, не нанося ущерба своему хозяйству. «Когда у нас есть конкретная наука — а Университет штата Канзас делится ею — владельцы ранчо прислушиваются. Получить конкретные цифры, понять, что мы на самом деле делаем, и донести это до общественности — это найдет отклик у людей», — считает она.