Por qué es tan difícil pronosticar el humo de los incendios forestales

Por Carolyn Kormann

Imagínese el bosque boreal, en el norte de Quebec, en la mañana del 1 de junio. Osos, alces y lobos deambulaban rodeando sus lagos, ciénagas, ríos y arroyos inusualmente secos. Por la tarde, después de semanas de sol, de repente fuertes tormentas azotaron las vastas extensiones del bosque de abetos blancos y negros, abetos subalpinos, pinos y álamos. Los rayos cayeron al suelo repetidamente. En un solo día se encendieron ciento veintitrés fuegos. La turba y el mantillo del suelo del bosque empezaron a arder. Los troncos caídos crujieron y escupieron. Las ramas inferiores de los abetos se incendiaron. A medida que los incendios crecieron rápidamente, el humo se elevó hacia las capas media y superior de la troposfera, de tres a cinco millas sobre el suelo. Mientras tanto, un gran sistema meteorológico costero de baja presión quedó atrapado sobre la Isla del Príncipe Eduardo, debido a una corriente en chorro inusualmente ondulada y estancada, que las investigaciones han relacionado con el rápido calentamiento del Ártico. Los vientos giraron en sentido antihorario y, una semana después de la caída del rayo, arrastraron los restos vaporizados del bosque boreal hasta los pulmones de los neoyorquinos.

A cientos de kilómetros de su origen en Quebec, el humo se instaló entre rascacielos y escuelas, atravesó cercas y callejones, flotó afuera de casas de piedra y bodegas. Para la mayoría de los millones de personas que vieron cielos cobrizos el 7 de junio, la llegada del humo fue repentina e inesperada. A mediados de julio volvió a llegar humo, esta vez procedente de Alberta, en el oeste de Canadá. En Nueva York, el domingo 16 de julio, la gobernadora Kathy Hochul emitió una advertencia y al día siguiente, el Índice de Calidad del Aire (ICA), que mide la contaminación del aire y que suele rondar los cuarenta durante el verano en la ciudad de Nueva York, volvió a dispararse. por encima de cien.

La urgencia de la declaración de Hochul (“estamos activando notificaciones de emergencia en nuestras carreteras y sistemas de transporte público y poniendo máscaras a disposición de los condados para su distribución”, dijo) reflejó una mejor comprensión no solo de la escala histórica de los incendios forestales canadienses este año, sino también de la necesidad de educar mejor al público sobre las formas de protegerse del mal aire. Y, sin embargo, ¿por qué no hay ninguna advertencia previa? Los incendios forestales que habían comenzado una semana antes no estaban ocultos, ni los patrones climáticos eran un secreto. Le pregunté a un portavoz del Departamento de Conservación Ambiental (DEC) de Nueva York, quien dijo que los "meteorólogos de la agencia utilizan la mejor ciencia disponible para predecir las fluctuaciones diarias en la calidad del aire". ¿Significa eso que la mejor ciencia disponible realmente permite sólo un día de predicción?

Resolver este misterio comienza con la burocracia. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) recopila y procesa datos sobre la calidad del aire de monitores estatales y locales (una consecuencia de la Ley de Aire Limpio) y luego envía los datos a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), que los introduce en sus supercomputadoras. Modelos meteorológicos y de calidad del aire. Los expertos estatales y locales, como los meteorólogos del DEC de Nueva York, combinan sus propios análisis con sus interpretaciones de las directrices de la NOAA y otros modelos, y luego emiten pronósticos de calidad del aire las veinticuatro horas del día para sus jurisdicciones. La EPA también distribuye estos pronósticos estatales y locales a nivel nacional.

Todo esto equivale a un pronóstico para un día, completamente separado del resto del tiempo. ¿Pero no es también el tiempo del humo? "Yo consideraría humo como un término meteorológico", me dijo Matt Sitkowski, editor jefe científico del Weather Channel. "El humo puede alterar la visibilidad y los pronósticos de temperatura". Observó que los informes de las estaciones meteorológicas utilizan un símbolo oficial (que se asemeja a una delgada chimenea) para indicar el fenómeno: “visibilidad reducida por el humo”. El glosario de la Sociedad Estadounidense de Meteorología (AMS) incluye el humo, definido como “partículas extrañas en la atmósfera resultantes de procesos de combustión; un tipo de litometeorito. METAR, un código meteorológico utilizado por aviadores y meteorólogos, enumera el humo, dándole la abreviatura onomatopéyica latina FU. Y, sin embargo, no hay una pestaña para el humo en la aplicación meteorológica de mi teléfono. Puedo comprobar cuál será el punto de rocío, la humedad y la presión barométrica durante los próximos diez días. Incluso puedo comprobar la visibilidad. ¿Pero FU? Phoey. Solo hay una burbuja emergente que ofrece el índice de calidad del aire en tiempo real. Eso no le dice si su hijo asmático podrá jugar afuera durante el fin de semana, o si los invitados mayores a la boda estarán seguros durante una ceremonia al aire libre. El misterio permanece. ¿Por qué no tenemos previsiones de humo?

En noviembre de 2018, Tina Katopodes Chow, una entusiasta profesora de ingeniería ambiental con gafas en UC Berkeley, navegaba por Internet preguntándose lo mismo. El incendio Camp Fire arrasaba todo el condado de Butte y asfixiaba el área de la bahía con llamas. (Consulte el glosario de AMS). Chow finalmente encontró una página web de la NOAA que presentaba un modelo de pronóstico de humo. Pero en la parte superior, en negrita, decía: "Previsión experimental, utilícela bajo su propio riesgo". Aún así, lo revisó todos los días y una mañana, después de una semana de mal aire, dijo que el humo se disiparía. “Pensé: '¡Oh, mañana estará mejor!' Pero no fue así”. Chow, obsesionada con la mecánica de fluidos (el flujo de aire y agua) desde que era estudiante en Harvard, y no era alguien que dejara que un problema quedara sin investigar, envió un correo electrónico a los dos desarrolladores del modelo NOAA, Eric James y Ravan Ahmadov. “Pensé: 'Oh, solo tengo curiosidad, ¿has realizado alguna validación en tu modelo? Porque noté esta gran disparidad.' "

Pronosticar el humo es un problema difícil, tan complicado que hasta diciembre de 2020 no existía en los EE. UU. un pronóstico de humo de alta resolución y actualización automática. Un pequeño grupo de científicos de la NOAA había planteado la idea de pronosticar el humo años antes, pero la oportunidad, la tecnología, y, verdaderamente, la urgencia, no había estado presente. Eso empezó a cambiar alrededor de 2014, cuando la NOAA y el Servicio Meteorológico Nacional lanzaron el modelo atmosférico de actualización rápida de alta resolución (o HRRR, que rima con “piel”): un modelo atmosférico en tiempo real, actualizado cada hora y de última generación. -sistema de predicción. Dos años más tarde, la agencia pidió a James (que tenía una maestría en ciencias atmosféricas, pero ni siquiera había comenzado su doctorado) y a Ahmadov, un experto en química de la contaminación del aire, que escribieran un código experimental que pudiera incorporar humo en una Versión paralela de HRRR. La NASA había lanzado una serie de satélites en órbita polar, que llevaban instrumentos que estaban adquiriendo capacidad para detectar focos de incendio desde el espacio. “Así que esa fue una oportunidad”, dijo James. El nuevo modelo se llamó HRRR-Smoke.

James y Ahmadov acordaron colaborar con Chow en un artículo que analizaba la precisión de HRRR-Smoke durante el Camp Fire. Por lo general, validar un modelo de pronóstico de humo es extremadamente difícil, ya que a menudo existen múltiples fuentes de humo y contaminación del aire en un momento dado. Pero el Camp Fire fue el único gran incendio forestal que ardía en ese momento en Occidente, lo que lo convierte en un caso excelente para verificar las predicciones del modelo sobre hacia dónde viajaría el humo. Chow y sus alumnos asumieron el proyecto como un trabajo de amor no financiado. Su artículo, publicado en 2022, encontró que el modelo funcionó bastante bien, simulando con éxito, inicialmente, la evolución de la columna de humo de Camp Fire y sus dimensiones tridimensionales sobre un terreno complejo. Pero dado que HRRR-Smoke se basa en observaciones satelitales de incendios, junto con mediciones de radiación, necesita poder ver los puntos calientes de un incendio. El Camp Fire, sin embargo, produjo un humo tan denso que bloqueó la visión del satélite. El satélite asumió que el humo era una nube, que no había calor y que el fuego había desaparecido. El documento también señaló que el modelo se basaba únicamente en satélites en órbita polar y no incorporaba datos de sensores de superficie-aire.

James y Ahmadov continuaron depurando, reescribiendo y ajustando el código del modelo, con la ayuda del trabajo de Chow y sus alumnos. (Ahora están intentando mejorar el algoritmo para que sepa que un incendio gigante no desaparecerá de la noche a la mañana). El verano de 2020 fue especialmente malo. Más de la mitad de la población de California experimentó aire insalubre o peligroso (un AQI superior a ciento cincuenta) durante un mes o más. "Muchas personas se vieron afectadas por el humo en todo el país, pero especialmente en el oeste de Estados Unidos", dijo James. En diciembre de 2020, cuando el NWS lanzó su cuarta versión del modelo HRRR para todo clima, incorporó oficialmente el código de pronóstico de humo. HRRR-Smoke ahora estaba en línea de manera confiable y se actualizaba cada hora. Nadie tuvo que presionar un botón.

Aún así, han pasado más de dos años y el modelo no hace predicciones más allá de las cuarenta y ocho horas. "Pronosticar el humo es realmente difícil por varias razones", me dijo Marshall Burke, profesor de la Universidad de Stanford y destacado experto en exposición e impactos al humo de los incendios forestales. “Primero, hay que corregir las emisiones. Se necesita una buena estimación de la cantidad de basura que un incendio forestal arroja a la atmósfera”. Eso, en parte, es producto del tipo de vegetación. HRRR-Smoke supone que un bosque producirá más humo que los pastizales. Pero existe una inmensa variabilidad en la biomasa de un bosque. "La forma de la biomasa y el contenido de humedad son clave", me dijo Robert Gray, ecologista de incendios forestales en Columbia Británica. La estructura del suelo del bosque depende de la cantidad de turba, mantillo, troncos caídos y árboles muertos, tal vez muertos por plagas de escarabajos, que han prosperado a medida que han aumentado las temperaturas globales. Algunas especies de árboles, como los álamos, son como el amianto y funcionan casi como cortafuegos. Otros son muy inflamables: los bomberos boreales llaman al abeto negro “gas en un palo”. La combustión latente produce las peores emisiones de incendios forestales. Pero HRRR-Smoke aún no puede incorporar esos detalles.

También tiene problemas para determinar la “altura de inyección”, es decir, a qué altura se envía el humo a la atmósfera. ¿Está confinado cerca de la superficie, lo que significa que sólo afectará la calidad del aire local, o está formando una enorme columna que se extiende cinco millas en la atmósfera, lo que permite su transporte a larga distancia? ¿O formará un pirocumulonimbo, un monstruo meteorológico que crea su propio clima e inyecta grandes cantidades de humo en la estratosfera, desde donde puede rodear el planeta entero? El humo de los incendios de Quebec llegó a Europa.

Para los pronósticos que se extienden a varios días en el futuro, las incertidumbres aumentan simplemente porque es difícil saber qué hará el incendio. ¿Estará menos activo en dos días porque se avecina lluvia? ¿O está aumentando la temperatura y disminuyendo la humedad? James y Ahmadov están empezando a jugar a modular la cantidad de humo que predice su modelo basándose en la previsión meteorológica. ¿Qué pasa con los esfuerzos de los bomberos y los bombarderos acuáticos? ¿Controlarán un incendio y frenarán el humo? De nuevo, demasiado granular. "Eso está mucho más allá de nuestras capacidades en este momento", dijo James.

Una vez que el humo llega a un área determinada, no es difícil para el modelo predecir de manera aproximada hacia dónde irá. "El transporte se produce entre sistemas de alta y baja presión", dijo James, "por lo que un sistema de baja presión hacia el noreste podría traer humo desde el noroeste, como ha sucedido mucho este verano". Aún así, si el pronóstico de la dirección del viento se equivoca aunque sea por unos pocos grados, eso podría significar, a lo largo de cientos de millas, que la columna de humo prevista será tremendamente incorrecta.

El mayor desafío es predecir la densidad del humo cerca de la superficie. Para que las partículas afecten gravemente la calidad del aire, deben, por supuesto, estar cerca de la superficie, en el aire que respiramos. Incluso si HRRR-Smoke predice con precisión cuánto carbono está emitiendo un incendio, me dijo Sitkowski, del Weather Channel, "el humo puede subir y bajar en la atmósfera a medida que avanza río abajo desde un incendio forestal". Esta variabilidad en la columna de aire, con parches de humo denso que viajan a diferentes velocidades y direcciones del viento, puede tener un gran impacto en la calidad del aire resultante en lugares distantes. En términos de saber si la burbuja del Índice de Calidad del Aire indicará cincuenta o ciento cincuenta, si el cielo estará simplemente brumoso o apocalípticamente asado, los pronósticos tienen mucho camino por recorrer. Los pronósticos de humo actuales son tan confiables como lo eran los pronósticos meteorológicos hace cuarenta y cinco años, me dijo Jeff Masters, cofundador del sitio Weather Underground. Así que, por ahora, debemos conformarnos con rendirnos a los caprichos de los elementos. Y, en los días de mucho humo, es necesario recordar a las personas que cierren las ventanas, usen máscaras y permanezcan en el interior.

El bosque boreal canadiense, como el ave fénix, renace del fuego. Varias de sus especies comunes, como el abeto negro y los pinos jack y torcido, no pueden procrear sin fuego. El calor abrasador es lo único que derrite la resina que mantiene cerrados sus conos serotoninosos, liberando sus semillas al suelo del bosque. La serotina (el nombre de este proceso) es la respuesta de la evolución al fuego. Nosotros también hemos evolucionado con el fuego. Nuestra civilización no existiría sin el fuego que nos sacaría de la oscuridad, nos mantendría calientes, liberaría los nutrientes y la energía de nuestros alimentos y alimentaría nuestros grandes inventos. Pero toda esa combustión –particularmente los últimos dos siglos de quema de combustibles fósiles– ha enviado cantidades peligrosas de dióxido de carbono a la atmósfera, alimentando la crisis climática y provocando los peores incendios forestales que nuestra sociedad moderna haya visto. En los últimos diez años, sólo en Quebec, a principios de agosto se habían quemado un promedio de 554.968 acres. Pero este año se han quemado 12.670.167 acres. Se espera que los incendios forestales continúen ardiendo hasta septiembre, y posiblemente más tarde, lo que significa que podemos esperar más días con humo este verano.

La crisis climática está trayendo un nuevo tipo de clima, para el cual son necesarias previsiones de humo. “Este año es bastante loco. Nunca hemos visto algo así”, me dijo Masters. “Pero no será el último que veamos así. Con los enormes impactos que este tipo de eventos tienen en nuestra sociedad, creo que habrá mucha presión para obtener mejores pronósticos de humo”. (Las empresas privadas como IQAir también están avanzando en este campo). Por muy bueno y necesario que el fuego pueda ser para el bosque, el humo que emite nunca es bueno para nosotros. "Es una de las peores cosas que puedes respirar", dijo Masters. Los pronósticos para varios días que indican que el humo viaja en una dirección determinada pueden ser imprecisos y es posible que no nos indiquen el índice exacto de calidad del aire dentro de una semana, pero aún así serían una buena adición a las transmisiones y aplicaciones meteorológicas. En todo caso, podrían servir para recordar a la gente la crisis climática: no sólo que hay temporadas de incendios forestales cada vez más largas e intensas, sino que todos se verán afectados. Ya no es un problema sólo para las personas que eligen vivir en zonas de incendios forestales o en Occidente. Es global, ineludible, es el clima de todos. ♦