NRL Dipilih untuk Memimpin Misi Sains Kritis Mengenai Kebakaran Hutan dan Asap

VISI.NEWS | WASHINGTON – Ahli meteorologi Laboratorium Penelitian Angkatan Laut AS, David A. Peterson, Ph.D., telah dipilih oleh Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional (NASA) untuk memimpin Eksperimen Pyrocumulonimbus (pyroCb) (PYREX), sebuah kampanye lapangan besar berbasis udara bertujuan untuk mempelajari peran aktivitas pyroCb dalam sistem iklim yang memanas dan memahami hubungan fisiknya dengan perilaku kebakaran hutan yang ekstrem. Kepemimpinan PYREX juga mencakup Neil Lareau, Ph.D., dari Universitas Nevada, Reno dan Olga Kalashnikova, Ph.D., dari Jet Propulsion Laboratory NASA.

Eksperimen ini adalah salah satu dari enam misi lintas udara baru yang didanai melalui program Earth Venture NASA, dan akan menerima $30 juta untuk penelitian tersebut selama lima tahun ke depan. Studi ini akan menyelidiki apakah peningkatan ukuran dan intensitas kebakaran hutan di iklim yang memanas akan memperkuat injeksi asap yang disebabkan oleh pyroCb ke stratosfer, sehingga menghasilkan perubahan terukur dalam jumlah sinar matahari yang diserap dan dipantulkan oleh atmosfer bumi.

PyroCbs adalah fenomena cuaca buruk yang kurang dipahami dan diprediksi secara tidak memadai, yang disebabkan oleh kebakaran besar dan hebat yang terjadi di tengah kondisi meteorologi yang relatif berbeda. Awan yang dihasilkan oleh api ini terkait dengan perilaku kebakaran ekstrem yang menghambat upaya pemadaman kebakaran dan menghancurkan masyarakat. PyroCbs juga bertindak sebagai cerobong asap raksasa yang dapat mendorong gumpalan asap ke atas menuju stratosfer, mirip dengan letusan gunung berapi. Gumpalan ini dapat mengelilingi bumi, berada di atmosfer selama lebih dari satu tahun, mengubah pola cuaca, memperpanjang umur dan ukuran lubang ozon Antartika, serta mengubah suhu permukaan dan atmosfer bumi. Mengingat peningkatan aktivitas dan tingkat kebakaran yang sedang berlangsung dan yang diperkirakan terkait dengan pemanasan iklim, terdapat kebutuhan mendesak untuk lebih memahami dan memprediksi dampak aktivitas pyroCb terhadap iklim dan skala kebakaran.

“PYREX memberikan peluang menarik untuk menyelidiki peran kebakaran hutan ekstrem dan pyroCbs dalam sistem iklim yang memanas,” kata Dr. Peterson. “Kami juga akan mengisi kesenjangan perkiraan kritis yang mempengaruhi pengelolaan kebakaran dan keselamatan publik.”

Kampanye lapangan ini didasarkan pada penyelesaian tiga pertanyaan sains utama yang membangun hubungan dan umpan balik antara proses fisik yang memungkinkan terjadinya badai unik ini, semburan asap tinggi ke atmosfer, dan konsekuensi di hilir:

Kebakaran manakah yang menghasilkan pyroCbs dan mengapa? Mekanisme apa yang menentukan apakah pyroCb akan menyuntikkan asap langsung ke stratosfer, dan berapa besarnya asap yang dihasilkan? Bagaimana gumpalan asap yang disuntikkan pyroCb mengubah proses penting di atmosfer? Studi ini memerlukan pengukuran dan pemodelan berkelanjutan dari proses api dan pyroCb yang berevolusi bersama, termasuk energetika api, pengembangan bulu-bulu, sifat-sifat awan pyroCb, dan evolusi bulu-bulu asap. Untuk mencapai tujuan tersebut diperlukan pengerahan pesawat terbang di ketinggian dan platform pengukuran berbasis permukaan dari lokasi lapangan di Amerika Serikat dan Kanada. Lokasi yang diusulkan meliputi Palmdale, California; Boise, Idaho; dan Cold Lake, Alberta, Kanada. Studi ini bertujuan untuk mengambil sampel beberapa peristiwa pyroCb pada kebakaran besar dan hebat selama delapan minggu penerapannya pada tahun 2026 dan 2027.

James Campbell, Ph.D., kepala bagian Properti dan Efek Atmosfer NRL, menambahkan, “Kami sangat senang dan bangga melihat David dan tim kolaboratifnya mendapat penghargaan dari NASA atas penelitian inovatif yang mereka hasilkan dalam pyroCbs hingga saat ini. Misi PYREX akan menjawab pertanyaan mendasar mulai dari bagaimana model cuaca sehari-hari memprediksi fenomena cuaca kebakaran hutan yang ekstrem hingga bagaimana cerobong asap mempengaruhi pembentukan awan, komposisi kimia stratosfer, dan pada akhirnya iklim.”

Pengamatan baru terhadap permukaan bumi, kebakaran hutan, dan sistem atmosfer akan meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena kompleks dalam sistem bumi global. PYREX memiliki relevansi langsung dengan studi komposisi atmosfer, dinamika cuaca dan atmosfer, variabilitas dan perubahan iklim, siklus karbon, dan ekosistem. Eksperimen ini akan meningkatkan pemahaman dan kemampuan prediksi terhadap perubahan yang disebabkan oleh iklim dan kualitas udara yang terkait dengan kebakaran hutan besar, serta potensi umpan balik iklim yang terkait dengan peningkatan aktivitas kebakaran hutan.

“Konsekuensi dari gumpalan asap piroCb yang diamati di stratosfer bawah selama sepuluh tahun terakhir telah menciptakan kesenjangan pengetahuan yang signifikan,” kata Dr. Peterson. “Tanggung jawabnya sekarang ada pada komunitas untuk menanggapinya dengan penelitian lapangan yang didedikasikan untuk memahami pyroCbs dan dampaknya.”

Studi ini akan mengandalkan berbagai jenis model numerik yang menangkap berbagai aspek ilmu pyroCb pada skala berbeda. Komponen pengukuran akan memanfaatkan model skala kebakaran, cuaca kebakaran, dan komposisi regional serta transportasi secara ekstensif untuk mendapatkan rencana penerbangan dan menargetkan pengumpulan data. Misi ini akan mengukur semua parameter yang diperlukan untuk inisialisasi gumpalan asap pyroCb dalam transportasi aerosol, kimia, dan model iklim. Hasil dari misi ini adalah peningkatan pemahaman tentang fenomena pyroCb yang dapat digunakan untuk meningkatkan fidelitas model sistem Bumi selain yang termasuk dalam studi PYREX.

Lebih dari 140 peristiwa pyroCb diamati di Kanada pada tahun 2023, jauh melampaui tahun sebelumnya. Asap yang dikeluarkan oleh pyroCbs di British Columbia, Yukon, dan Alberta bergerak jauh melawan arah angin, memberikan kontribusi besar terhadap bahaya kualitas udara dan jarak pandang yang diamati di Amerika Serikat bagian timur, Kanada, dan bahkan melintasi Atlantik. Dikombinasikan dengan peristiwa kebakaran tragis yang terjadi di Hawaii dan Yunani, dan peningkatan besar aktivitas kebakaran di Amerika Utara dalam skala puluhan tahun, sulit untuk tidak melihat hubungan yang jelas antara aktivitas ini dan pemanasan iklim secara keseluruhan.

PYREX mewakili peluang untuk memposisikan komunitas fisika dan kimia atmosfer sebagai yang terdepan dalam hal apa yang akan terjadi selanjutnya sebagai akibat dari piroCb dan badai pirokonvektif yang kuat. Jauh dari peristiwa-peristiwa “niche” seperti yang selama ini mereka duga, peristiwa-peristiwa yang terjadi beberapa tahun terakhir ini merupakan pertanda dari apa yang dengan cepat akan menjadi sebuah “kenormalan baru”. Bagaimana karbon hitam berevolusi dalam gumpalan asap pyroCb, bagaimana karbon hitam berdampak pada senyawa kimia lainnya, bagaimana karbon hitam berinteraksi dengan radiasi matahari dan inframerah—inilah pertanyaan-pertanyaan yang ada di zaman kita, dan bisa dibilang merupakan salah satu pertanyaan paling penting mengenai iklim aerosol dalam 30 tahun terakhir.

PyroCbs adalah hasil dari daya apung termal di dalam gumpalan asap, yang didorong oleh panas api relatif terhadap udara di sekitarnya. Proses mendasar inilah yang menentukan batas vertikal dari kepulan asap yang naik, di mana asap sampai ke atmosfer di atas api, dan dengan demikian juga menentukan lintasan melawan arah angin dan umur asap.

Di beberapa wilayah, seperti daerah tropis, kenaikan asap teredam oleh daya apung yang relatif rendah, dan gumpalan asap biasanya tidak mencapai ketinggian. Namun, di Amerika Utara bagian barat, dan wilayah lain yang mendukung pengembangan pyroCb, potensi kenaikan bulu-bulu jelas signifikan. Pengukuran proses cuaca-asap-api yang terperinci diperlukan untuk lebih memahami aktivitas piroCb dan pengangkutan asap ke stratosfer.

Konsekuensi dari memahami tahap-tahap awal dinamika yang disebabkan oleh asap ini akan memiliki dampak jangka panjang yang sama terhadap cara kita memodelkan kebakaran pada semua skala dan dampaknya terhadap arah angin terhadap kualitas udara dan radiasi. Pemodelan transportasi asap pada skala global dan regional merupakan upaya selama puluhan tahun yang belum sepenuhnya mewakili mekanisme fisik penting ini dalam prediksi operasional.

Kemampuan untuk memodelkan kenaikan gumpalan asap secara akurat, dari permukaan ke stratosfer bagian bawah, akan menghasilkan peningkatan keterampilan prakiraan, baik dalam hal pengangkutan asap jarak jauh, kualitas udara permukaan, umpan balik melalui penyerapan cahaya, dan dampak terhadap awan dan awan. cuaca. PYREX tidak hanya tepat waktu, namun juga penting dalam pemahaman yang lebih baik tentang api dan asap untuk penelitian ilmiah dan prediksi operasional.

NRL adalah komando ilmiah dan teknik yang didedikasikan untuk penelitian yang mendorong kemajuan inovatif bagi Angkatan Laut dan Korps Marinir AS dari dasar laut hingga luar angkasa dan dalam domain informasi. NRL berlokasi di Washington, D.C. dengan lokasi lapangan utama di Stennis Space Center, Mississippi; Key West, Florida; Monterey, California, dan mempekerjakan sekitar 3.000 ilmuwan sipil, insinyur, dan personel pendukung.

@mpa