野火在加利福尼亞州已燃燒了數(shù)周之久，隨著不同火的融合，其中一些變得越來越大。其中之一就是8月復(fù)雜火災(zāi)，據(jù)報道，該火災(zāi)始于8月17日在加利福尼亞北部發(fā)生的37次雷擊，至今仍在燃燒。

八月份的大火以及本火季的其他大火已經(jīng)向森林大氣中散發(fā)出深遠(yuǎn)的野火煙霧，這使加利福尼亞州乃至其他地區(qū)的空氣質(zhì)量惡化。預(yù)測煙霧將流向何處以及順風(fēng)對空氣有多惡劣是一個挑戰(zhàn)，但是對地觀測衛(wèi)星可以提供幫助。其中包括NASA的Terra和CALIPSO衛(wèi)星，以及NASA-國家海洋與大氣協(xié)會(NOAA)Suomi NPP聯(lián)合衛(wèi)星。這些衛(wèi)星上的儀器一起提供了隨時間變化的煙霧信息，可以幫助改善空氣質(zhì)量預(yù)測。

美國國家航空航天局地球科學(xué)部高級研究科學(xué)家拉爾夫·卡恩(Ralph Kahn)表示：“隨著時間的推移，衛(wèi)星儀器的優(yōu)勢在于可以提供廣泛的覆蓋范圍和一致的測量精度，并且進(jìn)行觀測不會給采集數(shù)據(jù)的人員帶來任何風(fēng)險。位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心研究氣溶膠。卡恩(Kahn)和美國宇航局(NASA)的其他大氣科學(xué)家從對地觀測衛(wèi)星收集的有關(guān)火災(zāi)的數(shù)據(jù)，這些衛(wèi)星用于改進(jìn)模型，這些模型預(yù)測野火煙霧將如何影響順風(fēng)的空氣質(zhì)量。

MISR：從不同角度評估情況

NASA的Terra衛(wèi)星上的儀器之一是多角度成像光譜儀(MISR)，它具有九個不同角度的，指向地球的攝像機(jī)。當(dāng)Terra在8月31日越過8月復(fù)雜大火時，MISR從不同角度收集了煙羽的快照。

科學(xué)家們從這些不同的角度來計(jì)算順風(fēng)煙羽的范圍和高度，以及最接近火源的高度，即噴射高度。該信息對于確定煙霧將傳播多遠(yuǎn)至關(guān)重要。

卡恩說：“如果向大氣中注入更高的煙霧，它往往會在高空停留更長的時間，傳播得更遠(yuǎn)，并且會對環(huán)境造成更大的影響，甚至可能會在順風(fēng)而下。

8月31日，八月復(fù)雜大火產(chǎn)生的最高羽流部分到達(dá)了大約2.5英里(4公里)的空氣，使其進(jìn)入大氣邊界層以上，該邊界層是最接近地球表面的大氣層。新鮮的煙羽在加州北部門多西諾國家森林附近的燃燒區(qū)以東延伸了至少30英里(45公里)。在過去的幾天中，這場大火產(chǎn)生的煙霧已經(jīng)向西傳播超過310英里(500公里)，向源頭傳播以東460英里(750公里)，穿越猶他州并橫越太平洋。

MISR儀器還根據(jù)粒子如何散射不同角度和波長的光，收集有關(guān)煙羽中粒子數(shù)量，大小和亮度的信息。這些數(shù)據(jù)為研究人員提供了有關(guān)野火煙氣特征的信息，以預(yù)測野火煙氣將如何移動并影響空氣質(zhì)量。例如，8月31日的“八月復(fù)雜大火”所散發(fā)的煙羽的南部大部分是由小的深色微粒組成，通常在烈火燃燒時會釋放出來。但是，隨著羽流順風(fēng)而下，這些顆粒變得更大，更亮，這可能是因?yàn)榛鹚l(fā)出的水或其他氣體凝結(jié)在煙霧顆粒上。

MODIS：Wildfire熱點(diǎn)快照

各個州的個別野火和大火燃燒，以及它們累積的煙霧，使得很難從太空中看到實(shí)際燃燒的熱點(diǎn)。但是，NASA Terra衛(wèi)星上的中等分辨率成像光譜儀(MODIS)可以看到更長波長的不可見光，或者是主動燃燒野火產(chǎn)生的熱量所產(chǎn)生的紅外輻射。換句話說，通過比較熱點(diǎn)發(fā)出的較高紅外輻射與周圍區(qū)域發(fā)出的較低紅外輻射，即使在我們的眼睛看不見時，MODIS有時也可以透過煙霧看到。

當(dāng)它經(jīng)過美國西部時，MODIS可以看到寬約1,430英里(2,300公里)的地帶(大約是從猶他州中部到太平洋近70英里的距離)，為火災(zāi)和煙霧的發(fā)生提供了有價值的背景信息美國西部MODIS查明了8月綜合大火中的多個火災(zāi)熱點(diǎn)，截至9月2日，大火已消耗了超過240,000英畝。

卡恩說：“在這種情況下，火災(zāi)的范圍是巨大的，煙羽可以傳播數(shù)百甚至數(shù)千公里。” “衛(wèi)星不僅提供背景信息，而且還提供有關(guān)不同火之間關(guān)系的信息。” 在8月31日經(jīng)過頭頂?shù)倪^程中，MODIS捕獲了8月的復(fù)雜大火以及向北，南和東燃燒的其他幾場大火和較大的大火?？吹酱蠡鹬g的關(guān)系，可以為隨后幾天可能合并大火提供線索。

CALIPSO和Suomi NPP：看到濃煙

加州野火的煙氣吞沒了整個州的許多城鎮(zhèn)，使天空變成了燃燒的橙色的世界末日陰影。在其他地區(qū)，天空則是朦朧的灰色，煙灰飛揚(yáng)。但是在西海岸的某些地區(qū)，天空看起來相對正常-即使空氣中有煙塵-因?yàn)槲覀兛床坏綗焿m太少。

那就是NASA的CALIPSO衛(wèi)星進(jìn)入的地方。CALIPSO的機(jī)載激光束向地球發(fā)射一陣激光。當(dāng)該光撞擊到某些東西(例如野火煙羽中的顆粒)時，它會反射回CALIPSO上的傳感器。盡管激光太弱，無法造成任何損害，但是即使煙羽太透明以至于他們無法用眼睛看到，煙霧顆粒反射回衛(wèi)星的光也向科學(xué)家傳達(dá)了很多有關(guān)煙霧的信息。當(dāng)八月復(fù)雜大火的煙氣被帶到西部時，CALIPSO探測到數(shù)天之久的煙塵從陸地上方約2.5英里處下降，越過了加利福尼亞海岸線，距海面不到1英里。

CALIPSO可以分辨出云層和煙霧之間的區(qū)別，有時通過查看衛(wèi)星圖像很難做到這一點(diǎn)。了解煙霧相對于云的位置可以使研究人員看到云與煙霧之間的相互作用，這可能會影響煙霧的特性和傳播。例如，有時云層會吸收并改變煙霧顆粒，甚至在下雨時也可以將其從空氣中清除。在其他時候，深色的野火煙霧顆粒會吸收陽光，變暖并加熱大氣，這可能導(dǎo)致云層蒸發(fā)。

NASA的CALIPSO衛(wèi)星捕獲了詳細(xì)的數(shù)據(jù)，但是視野狹窄。衛(wèi)星沿著二維垂直“幕”進(jìn)行觀察，當(dāng)幕煙從頭頂經(jīng)過時，該幕將煙羽切成薄片，收集有關(guān)野火煙氣溶膠在大氣中的類型和位置的詳細(xì)測量值。然后，科學(xué)家轉(zhuǎn)向Suomi NPP上的三個傳感器(統(tǒng)稱為“臭氧制圖和剖面儀套件”(OMPS))進(jìn)行研究。這些傳感器可以更廣泛地了解地球大氣中煙塵的狀況，這使科學(xué)家們可以了解CALIPSO的目標(biāo)，并根據(jù)CALIPSO的數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的推斷。

NASA的地球觀測機(jī)群中的衛(wèi)星上的儀器提供了廣泛的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是其他任何來源都無法獲得的，從而使研究人員可以更好地了解野火煙霧及其對空氣質(zhì)量的影響。在像當(dāng)前加利福尼亞州一樣的野火中，研究火災(zāi)的NASA大氣科學(xué)家與NASA地球科學(xué)災(zāi)難計(jì)劃合作，與消防員和公共衛(wèi)生官員分享他們的發(fā)現(xiàn)。NASA災(zāi)難計(jì)劃與當(dāng)?shù)氐牡胤綑C(jī)構(gòu)合作，幫助將NASA衛(wèi)星中的數(shù)據(jù)傳遞給最需要的人。

卡恩說：“我們的工作主要有助于改進(jìn)預(yù)測空氣質(zhì)量的模型。” “這是團(tuán)隊(duì)的努力，當(dāng)我們可以提供幫助時，我們當(dāng)然會這樣做。”