Экспериментальный инструмент NOAA, который почасово прогнозирует опасность лесных пожаров на территории США.

Почасовой индекс потенциала лесных пожаров — это первая модель поведения лесных пожаров, которая обновляется каждый час.

Спутник GOES-West Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) сделал этот снимок очага возгорания и дыма от лесного пожара в северной Калифорнии 24 июля 2024 года. Этот лесной пожар стал крупнейшим в сезоне 2024 года в Калифорнии и четвёртым по величине в истории штата. Он уничтожил более 700 строений, сжёг почти 430 000 акров земли и выбросил дым и опасные частицы на расстояние более восьми километров в атмосферу. Источник: спутники NOAA

Лесные пожары когда-то были сезонной проблемой, в основном для западной части США и Великих равнин. Теперь же они стали круглогодичной угрозой во многих частях страны, опустошая населённые пункты, влияя на качество воздуха и изменяя ландшафты. Перед лицом растущего риска учёные из Лаборатории глобальных систем NOAA ( GSL)) в Боулдере, штат Колорадо, продолжают разрабатывать сложные инструменты, позволяющие прогнозистам, землеустроителям, должностным лицам по чрезвычайным ситуациям и пожарным лучше понимать быстро развивающуюся опасность лесных пожаров. 

Одно из их последних нововведений — почасовой индекс вероятности лесных пожаров ( HWP).), экспериментальное применение революционной модели прогнозирования NOAA с высоким разрешением и быстрым обновлением ( HRRR) и система прогнозирования быстрого обновления следующего поколения ( RRFS), разработанный GSL и Центром моделирования окружающей среды Национальной метеорологической службыСистема HWP предоставляет оценку потенциала лесных пожаров, обновляемую каждый час на основе прогнозируемых погодных условий. Частые обновления позволяют HWP прогнозировать внезапное увеличение или уменьшение потенциальной пожарной активности в связи с изменением погодных условий, обеспечивая более точные и своевременные прогнозы активности лесных пожаров, включая количество выделяемого дыма. 

Индекс HWP был создан группой ученых из GSL и кооперативного института CIRES Университета Колорадо., основанный на трёхлетних измерениях теплового излучения, зафиксированных спутниками, пролетающими над крупными лесными пожарами на западе США. В модели HWP используются прогнозируемые ветры для оценки распространения и интенсивности пожара, влажность для оценки влияния сухости атмосферы на влажность топлива и влажность почвы, полученные с помощью усовершенствованной модели поверхности земли HRRR, для прогнозирования реакции воспламеняющейся растительности на осадки и засуху. 

«Существует множество индексов пожароопасной погоды, но новшество здесь заключается в возможности прогнозировать почасовую изменчивость пожарной активности, связанную с погодными условиями», — сказал Эрик Джеймс, учёный-физик из GSL, сыгравший ключевую роль в разработке HRRR. «Применение индекса пожароопасности к метеорологической модели, такой как HRRR, даёт недорогой способ прогнозировать изменения пожарной активности без использования дорогостоящей вычислительной модели поведения пожара».

Разработка HWP начата в 2019 году. Ожидается, что она станет компонентом RRFS — метеорологической модели нового поколения с высоким разрешением от NOAA, которая проходит оценку на предмет использования Национальной метеорологической службой.Новая статья опубликована в журнале «Погода и прогнозирование» . описывает, как был разработан индекс, сообщает о тестовых случаях, в которых он был проверен, и определяет потенциальные области применения для сообщества, занимающегося реагированием на лесные пожары. 

«Мы ожидаем, что этот индекс поможет синоптикам предвидеть внезапные изменения в активности лесных пожаров, а также прогнозировать выбросы дыма от лесных пожаров, что приведет к улучшению поддержки принятия решений по управлению пожарами и улучшению связи с сообществами, пострадавшими от пожаров и дыма», — сказал Джеймс.   

Отличительной чертой HWP от других известных индексов пожаров является то, что это первый индекс, специально разработанный для использования с почасовыми моделями погоды высокого разрешения в масштабе штормов. Благодаря частым обновлениям индекс может прогнозировать изменения активности лесных пожаров от восхода до заката и в течение ночи, а также учитывать влияние погодных явлений, таких как холодные фронты, штормовые ветры и осадки.

Еще одно применение новаторской модели быстрого обновления высокого разрешения

Первоначально модель HRRR была разработана для улучшения авиационных прогнозов ветра и турбулентности на малых высотах, а также таких опасных явлений, как обледенение и туман. Революционная трёхкилометровая горизонтальная сетка HRRR обеспечила значительное улучшение возможностей моделирования облаков и конвективных процессов, таких как грозы и границы оттока, которые слишком малы для глобальных или региональных моделей, работающих на сетках с шагом 13 километров и более, но критически важны для безопасного маршрутизирования воздушного движения в небе. 

С тех пор HRRR зарекомендовал себя как исключительно гибкая платформа, способная точно прогнозировать широкий спектр погодных условий. Она обеспечивает точные и своевременные прогнозы общего количества осадков, выпадающих в различных метеорологических системах, включая атмосферные реки.которые имеют решающее значение для водоснабжения Калифорнии и поддерживают решения по управлению водными ресурсами.

Улучшение прогнозов выпадения снега в результате воздействия озер, которое, как известно, сложно предсказать, стало возможным благодаря использованию данных из Оперативной системы прогнозирования Великих озер., разработанный Лабораторией исследований окружающей среды Великих озер NOAAи Национальная океаническая службаВысокое разрешение и частые обновления HRRR особенно ценны для оповещения морских пользователей о быстром ухудшении погодных условий, способствуя безопасности навигации, оптимизации маршрутов и готовности к чрезвычайным ситуациям. 

Одно из самых узнаваемых приложений HRRR — это HRRR-smoke, который стал стандартным инструментом для метеорологов, стремящихся визуализировать большие клубы дыма от лесных пожаров, движущиеся с запада на восток через всю страну и на юг от Канады. 

Кому поможет почасовой индекс потенциала лесных пожаров?

Прогнозы HWP в режиме реального времени теперь формируются на основе оперативных и экспериментальных моделей масштаба шторма, охватывающих континентальную часть США и Аляску, и доступны на GSL DESI.веб-сайт.  

Помимо помощи землеустроителям и пожарным в прогнозировании вероятных изменений в текущей пожарной активности, HWP имеет ряд других полезных применений.  

Он используется в экспериментальной системе RRFS для уточнения прогнозов количества дыма, выделяемого лесными пожарами, в ближайшие часы и дни, а также вероятной высоты связанных с ним дымовых шлейфов. Высота шлейфа является важным фактором в прогнозировании распространения дыма от лесных пожаров вниз по течению, поскольку дальний перенос обычно происходит только при очень глубоких шлейфах. Индекс также может помочь в планировании предписанных выжиганий.  

Индекс HWP также помогает различать пламенную и тлеющую фазы горения при лесных пожарах, что имеет важное значение для химии дымовых шлейфов, включая образование озона. Озон вреден для здоровья человека и связан с дымовыми шлейфами от лесных пожаров..