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열유속 가정은 자유 대류권으로의 산불 연기 주입을 과대평가하는 데 기여합니다.

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열유속 가정은 자유 대류권으로의 산불 연기 주입을 과대평가하는 데 기여합니다.

Communications Earth & Environment 3권, 기사 번호: 236(2022) 이 기사 인용 1653 액세스 3 인용 5 Altmetric Metrics 세부 정보 무료로 산불 연기 기둥 주입

커뮤니케이션 지구 및 환경 3권, 기사 번호: 236(2022) 이 기사 인용

1653 액세스

3 인용

5 알트메트릭

측정항목 세부정보

산불 연기 기둥이 자유 대류권으로 주입되면 대기 질에 영향을 주지만 주입에 대한 모델 예측은 좋지 않습니다. 여기에서는 2019년 미국 서부 산불(FIREX-AQ) 중에 얻은 항공기 관측을 사용하여 두 가지 대기 화학 수송 모델(WRF-Chem 및 HRRR-Smoke)에서 일반적으로 사용되는 연기 기둥 상승 매개변수화를 평가합니다. 관찰에 따르면 자유 대류권으로의 연기 주입은 기둥의 35%에서 발생하는 반면, 모델은 시뮬레이션에서 잘못된 주입을 나타내는 59~95%를 예측했습니다. 잘못된 주입은 화재 열유속과 지형 높이를 과대평가하는 두 모델과 행성 경계층 높이를 과소평가하는 WRF-Chem과 관련이 있었습니다. 우리는 연료 유형에 따라 열유속의 복사율이 관측치보다 모델에서 0.5~25배 더 크다고 추정합니다. 관측된 열 유속과 경계층 높이를 사용하여 모델 성능이 크게 향상되었으며, 연기 주입을 올바르게 예측하려면 모델에 정확한 열 유속과 경계층 높이가 필요하다는 사실이 확인되었습니다.

산불 연기는 오염물질의 대기 부하를 증가시켜 지구의 복사 수지1, 대기 질2, 가시성3 및 인간 건강4에 영향을 미칩니다. 더 가혹한 산불과 더 긴 산불 시즌이 관찰되었으며 이는 인위적인 기후 변화와 상관관계가 있는 것으로 보입니다5,6. 미래의 기후 체제에서는 연기로 인해 공기 질과 가시성이 더욱 저하될 것으로 예상됩니다7.

연기 상승은 뜨거운 연기 가스와 입자가 대기를 통해 수직으로 이동하는 것을 의미합니다. 이 과정에서 연기가 자유 대류권에 도달하는 연기 주입이 발생하거나, 연기가 행성 경계층(PBL) 내에 갇힌 채로 남아 있는 연기 비 주입이 발생할 수 있습니다. 이전 연구에 따르면 주입된 기둥은 주변 안정성 층을 차지하는 경향이 있으며 기둥 주입은 높은 화재 복사 전력(FRP) 및 유리한 화재 날씨와 관련이 있는 것으로 나타났습니다8,9,10. MISR(Multi-angle Imaging Spectroradiometer)의 관측에 따르면 북미 연기 기둥 꼭대기의 4~12%에서 자유 대류권으로의 주입이 발생하며8,9,11,12 직교 편광 데이터가 포함된 Cloud-Aerosol Lidar는 주입이 다음과 같다는 것을 나타냅니다. 자유 대류권으로 유입되는 전체 연기 기둥의 78%가 북미 연기 기둥에서 발생합니다10. 그러나 MISR 비율은 연기가 완전히 발달하지 않은 아침(MISR의 경우 ~10:30 AM LT)에 발생하는 위성 육교로 인해 낮게 편향될 수 있습니다11. 주입된 기둥은 희석이 거의 없이 바람 방향으로 이류될 수 있으므로13 더 많은 지역적 영향을 미치는 경향이 있습니다. 반면, 주입되지 않은 연기 기둥은 주변 PBL 난류에 의한 보다 효율적인 하향 혼합으로 인해 더 많은 국지적 영향을 미치는 경향이 있습니다.

Freitas 플룸 상승 매개변수화는 1차원 구름 분해 모델입니다. 일반적으로 주변 환경을 지정하는 3차원 호스트 모델에 내장되어 있습니다14. 이 모델은 화재를 순간적인 화재 규모, 대류 열 유속 및 연료 유형에 따라 달라지는 표면 부력 플럭스로 나타냅니다. 이 모델은 배출량을 단일 수준 또는 고정 수직 분포에 할당하는 모델보다 성능이 뛰어난 경향이 있습니다15,16,17. 그러나 이 모델은 화재 규모와 열 유속 추정치에 의존하고 자유 대류권 주입 빈도를 과대 예측하며 관측된 기둥 높이의 범위를 과소 평가하는 경향이 있습니다18,19. Freitas 모델의 단점에 대해 제안된 원인에는 측면 동반 및 입력 매개변수의 불확실성이 포함됩니다. 동반은 화재 크기에 따라 달라지므로 다양한 화재 크기를 허용하는 Freitas 모델 버전은 연기 높이의 모델링된 범위를 향상시킬 수 있습니다15,18. 또한 모델의 최신 버전에 명시적으로 동반을 추가하면 성능이 향상되었습니다20,21. 입력 매개변수, 특히 화재 크기 및 FRP의 불확실성은 연기 마스킹 FRP 검색, 잘못된 화재 모양 또는 크기 또는 식생 유형에 따른 연소의 가변성으로 인해 발생할 수 있습니다.

85% flaming fraction, and 0.36 kWm−2 for <85% flaming fraction. FRE flux is generally constant across fuel type and appears to vary more with fire combustion phase. In other words, given the right spread and fuel consumption conditions, forest and grass fires may burn with the same intensity, which is consistent with previous studies25. Thus, heat fluxes used to drive the Fretias model should be small, relatively constant across fuel types, and perhaps more closely associated with fire weather./p>99.5% of max value are flagged as saturated. These maximum values may vary from scene to scene and even scan line to scan line, but in a given scan line, they are generally equal (within 0.005%). When saturation occurs, clusters of pixels around saturated pixels tend to have the same 4 µm radiance value. These pixels are also flagged as saturated, which is a limitation of this method./p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0493%282001%29129%3C0569%3ACAALSH%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 46" data-doi="10.1175/1520-0493(2001)1292.0.CO;2"Article Google Scholar /p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0493%282004%29132%3C0519%3AEFOWPU%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 51" data-doi="10.1175/1520-0493(2004)1322.0.CO;2"Article Google Scholar /p>