Nghiên cứu cháy rừng bằng cách… đốt rừng

Vào cuối tháng 6, nếu theo đúng kế hoạch, một chiếc trực thăng sẽ bay lơ lửng trên một sườn dốc rừng rậm ở Utah và châm lửa cánh rừng này. Mục tiêu đầu tiên là dọn sạch những cây lá kim đã chết để cho phép cây dương lá rung (Populus tremuloides) lấy lại chỗ đứng trong khu rừng quốc gia Utah. Nhưng ngọn lửa này cũng là cơ hội để các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cháy rừng.

Khi ngọn lửa và khói bốc lên, một nhóm nghiên cứu liên ngành sẽ sử dụng máy bay không người lái, radar và các thiết bị khác để theo dõi cách ngọn lửa lan truyền và đốt cháy 900 hecta. "Chúng tôi đang thiết lập một tình huống thử nghiệm để quan sát ngọn lửa theo một cách khác với tình huống thông thường", theo Nancy French, nhà khoa học về cháy rừng tại Đại học Công nghệ Michigan ở Houghton.

Thí nghiệm đánh giá mô hình lửa và khói lần này là cơ hội hiếm có để nghiên cứu một đám cháy lớn từ đầu đến cuối. Đây là một trong số các dự án thu thập dữ liệu cháy rừng ở miền tây Bắc Mỹ theo thời gian thực.

Bắt đầu từ tháng 7, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) và NASA cũng đã có kế hoạch bay các máy bay nghiên cứu trên hơn một chục vụ cháy rừng xảy ra tự nhiên trong khu vực để thu thập dữ liệu về cách khói bốc lên từ ngọn lửa.

Cả hai nghiên cứu đều nhằm cải thiện khả năng dự báo khói: việc lan rộng và ảnh hưởng của nó đến nơi ở và sức khỏe người dân.

"Đây là lần đầu tiên chúng tôi nhắm vào các đám cháy một cách toàn diện như vậy", Carsten Warneke, nhà hóa học khí quyển tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu hệ thống trái đất của NOAA ở Boulder, Colorado, cho biết.

Đây là thời điểm cần thiết cho các dự án như vậy. Năm 2018, cháy rừng đã tàn phá các vùng đất rộng lớn ở California, lập kỷ lục vụ cháy lớn nhất và gây thiệt hại nhiều nhất. Cùng năm ngoái, hàng trăm vụ cháy rừng đã bùng phát ở British Columbia, Canada, khói bốc lên và lan ra phần lớn phía tây Bắc Mỹ gây nguy hiểm cho mắt và phổi người dân. (Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã tài trợ cho các chuyến bay nghiên cứu trong khoảng 20 vụ cháy rừng vào thời điểm đó, để nghiên cứu cách khói phát triển theo thời gian; những dữ liệu đó vẫn đang được phân tích.)

Hít thở trong khói có thể làm trầm trọng thêm bệnh hen suyễn, các bệnh tim và phổi mãn tính, và gây ra các vấn đề sức khỏe khác. Giống như các nhà khí tượng học đã cải thiện khả năng dự đoán thời tiết khắc nghiệt trong những thập kỷ gần đây, các nhà khoa học lửa hiện đang cố gắng cải thiện dự đoán về cách khói lan rộng để mọi người có thể chuẩn bị, Susan Prichard, nhà sinh thái rừng tại Đại học Washington, Seattle, nói. "Chúng tôi cần phải hiểu cách ngọn lửa hành xử và cách nó tương tác với bầu khí quyển để tạo ra một làn khói".

Đó là nguồn cảm hứng đằng sau thí nghiệm sắp tới ở Utah. Mặc dù các cán bộ của Cục Kiểm lâm Hoa Kỳ là người sẽ bắt đầu đám cháy, nhưng đám cháy này dự kiến đủ mạnh để mô phỏng một đám cháy tự nhiên. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch theo dõi từng bước đám cháy - từ việc lập bản đồ loại cây và số lượng cây bị lửa đốt, đến đo xem bao nhiêu trong số nhiên liệu đó bị tiêu thụ trong đám cháy. "Chúng tôi sẽ thu thập một lượng dữ liệu khổng lồ", Roger Ottmar, nhà khoa học về hỏa hoạn của Cục Kiểm lâm Hoa Kỳ tại Seattle và là một trong những người lãnh đạo dự án, nói.

Ngọn lửa sẽ được quay video lại và đo nhiệt độ trong khi rừng cháy. Thiết bị laser và radar sẽ thăm dò hình dạng và mật độ của làn khói khi khói bốc lên, trong khi một loạt máy bay không người lái sẽ cố gắng bay thẳng vào khói. "Đây là một thử nghiệm đầy tham vọng", Marty Alexander, nhà nghiên cứu hành vi lửa, đã nghỉ hưu từ Cục Lâm nghiệp Canada và là người đã giúp tổ chức một thí nghiệm đốt rừng quy mô lớn ở vùng lãnh thổ Tây Bắc Canada vào cuối những năm 1990, nhận định. "Cần rất nhiều can đảm để thực hiện một vụ cháy như vậy."

Dữ liệu từ dự án Utah sẽ giúp người làm công việc khống chế khói cải thiện sự hiểu biết của họ về cách thức khói hình thành và phát triển. Việc kiểm kê chi tiết nhiên liệu cháy trong rừng sẽ cho thấy tương quan giữa lượng nhiên liệu bị đốt cháy và lượng khói tạo ra. Lượng khói, và những hóa chất độc hại có trong khói, phụ thuộc vào loại cây hoặc bụi cây đang cháy.

Tương dự như dự án ở Utah, nghiên cứu của NOAA và NASA, được gọi là FIREX-AQ, cũng sẽ tập trung vào khói. Dự án sẽ sử dụng hai máy bay của NOAA và hai máy bay của NASA, bao gồm một máy bay tầm xa DC-8, để bay trên các đám cháy tự nhiên ở miền tây Hoa Kỳ và các vụ cháy thử nghiệm ở phía đông nam. Các máy bay sẽ mang theo các dụng cụ tinh vi để đo thành phần của các đám khói. "Chúng tôi sẽ đo gần như tất cả các loại hóa chất có thể nghĩ đến", Warneke nói.

Nhóm nghiên cứu cũng có một máy bay không người lái khám phá khói vào ban đêm - khi hóa học của nó thay đổi: khói nguội đi và chìm xuống, đây cũng là loại khói dễ bị mọi người hít vào nhất.