NASAの資金提供による研究で火災の煙の隠れたオゾン被害が判明 – NASA Science

森林火災の煙は、空気をきれいにするという新たな課題を引き起こしています。木曜日に発表されたNASA支援の研究では、過去10年にわたり、山火事により米国本土の大部分で地上のオゾン汚染が悪化し、活発な炎から離れた不健康な空気が発生していることが判明した。

米国のほとんどの地域で山火事が地上オゾン、つまりスモッグの原因としてますます重要になっていると研究者らが6月4日付けサイエンス誌に報告した。全国的には山火事により、4年近くにわたるオゾン制御の成果が相殺され、西部と中西部ではさらに大きな後退が生じている。

煙には、すす、灰、その他の微粒子が含まれており、空気が曇っているように見えます。しかし、山火事は一酸化炭素などのガスも放出し、他の汚染物質が存在する場合、太陽光によって地表オゾンが生成される可能性があります。地表オゾンは、人間の健康、植物、農作物に有害な目に見えない汚染物質です。煙突が循環して他の汚染物と混合すると、これらの反応により、火災が起こっている場所から数百キロ、場合によっては数千キロ離れた場所でもオゾンが増加する可能性があります。

「NASA​​の地球観測と地上の監視ネットワークは、州境を越える可能性のある山火事による大気質のリスクを明らかにするのに役立ち、山火事の煙がより多くの地域社会に影響を与える中、大気質管理者に意思決定のためのより良い情報を提供する」とワシントンのNASA本部で健康・大気質プログラムのディレクターを務めるジョン・ヘインズ氏は述べた。 「これは、NASA の科学がここ米国のコミュニティに貢献している強力な例です。」

大気中の高層オゾンは、有害な紫外線から地球を守ります。しかし、地上付近では、オゾンが肺を刺激し、喘息やその他の呼吸器疾患を悪化させ、子供、大人、屋外労働者、既存の健康状態にある人々の健康リスクを高める可能性があります。

地表オゾンの変化を追跡するために、研究者らは、大規模なデータセット全体のパターンを見つける人工知能の一種であるディープラーニングに注目しました。彼らはこれを使用して、2003 年から 2024 年までの毎日のオゾンを、米国本土全土の 1 キロメートル四方のグリッド (各辺約 0.6 マイル) で推定する、この種では初のデータセットを構築しました。この研究は、NASA の大気健康品質プログラムとその他の NASA 助成金によって支援されました。

研究者らは、約 1,000 の地上の大気質観測所からのデータを、大気モデル データ、気象データ、火災汚染データ、および可視赤外線画像放射計 (VIIRS) や中解像度画像分光放射計 (MODIS) 機器の製品を含む衛星由来の情報と組み合わせました。

彼らの分析により、2 つの異なる時代が明らかになりました。 2003 年から 2015 年にかけて、オゾン形成汚染物質の排出量の減少に伴い、米国の地上オゾンは一般的に減少しました。しかし、2015 年以降、多くの地域でこの増加は鈍化または逆転しました。研究者らは、推定オゾンレベルを火災の影響を除いたシナリオと比較することで、山火事による汚染がこの変化の主な要因であることを発見した。

火災の影響がなければ、たとえば中西部の地上オゾンは減少し続けるだろう。その代わり、山火事により、2015 年以来約 5.3 年間にわたるオゾン制御の進歩が台無しになりました。

「中西部の人々は、遠くで燃えている山火事は自分たちには影響しないと考えているかもしれない」と研究著者でアイオワ大学（アイオワ市）の大気科学者ジョン・ワン氏は言う。 「しかし、火災による汚染が大気中に広がると、それは地域を越えて移動する可能性があります。ある場所からの汚染は、別の場所の大気質に影響を与える可能性があります。」

この研究では、オゾンが山火事を防ぐことで不健康な空気への曝露が増加し、早期死亡の一因となっている可能性が高いことも判明した。米国の山火事に関連した長期のオゾン曝露による早期死亡は2013年以降、年間318人ずつ増加し、2013年以降の平均は過去10年間より46％増加した。研究者らは、平均余命、オゾン曝露推定値、人口密度を用いて早期死亡を計算した。

2023 年にカナダで発生した山火事は、防煙オゾンの増加が中西部から北東部と南部の一部にまで広がり、こうしたリスクがいかに広範囲に及ぶ可能性があるかを示しました。全体として、2022 年から 2024 年にかけて、山火事により米国でさらに 4,300 万人が現在の連邦大気質基準を満たさない環境にさらされたと研究者らは推定しています。

この国のイメージを地上波のスクリーンだけからとらえることは困難です。地上モニターは依然として米国の大気質モニタリングの根幹を成していますが、すべてのコミュニティをカバーしているわけではありません。 NASA の科学的に検証された衛星観測とモデルは、研究者や機関が州、地域、火災シーズン全体にわたる大気質のパターンを確認するのに役立ちます。

より広範な大気質の研究には、TEMPO (対流圏排出量: 汚染監視) などの新しいミッションが含まれます。 2023 年に打ち上げられる TEMPO は、宇宙ベースの分光計を使用して北米の大気質の昼間測定を提供するという NASA の最初のミッションです。その視野はわずか数平方マイルの範囲にわたって地表オゾンを含む汚染パターンを識別できるほど鮮明であり、以前の衛星に比べて大幅に改善されています。

これらの機能を組み合わせると、研究者や機関は、特に田舎や僻地において、他の方法では検出がより困難になる可能性のある煙に関連するオゾン パターンを確認するのに役立ちます。

この研究はまた、山火事の季節におけるNASAの科学の実用化についても指摘している。ワン氏のチームは、NASA の支援を利用して、衛星観測、モデル予測、火災およびエアロゾル製品を州および地方の大気質当局との毎週の説明会に提供する意思決定支援システムである FireAQ を開発しました。目標は、当局が煙関連汚染が次にどこに進むかを把握し、地域社会により良い情報を提供できるようにすることだ。