Den här sommaren, ett fyrmotorigt lastflygplan lastat med både forskare och sofistikerad utrustning kommer att flyga rakt in i disig rök från västerländska skogsbränder.

Flygen kommer att omfatta de största, hittills mest omfattande försök att mäta och analysera brandeldröken som täcker stora delar av USA varje år.

Under slutet av juli och augusti, en multibyrå, multidisciplinärt team ledd av Colorado State University forskare kommer att resa till Boise, Idaho, att genomföra 15 till 20 rökobservationsflyg. Projektet kallas Western Wildfire Experiment for Cloud Chemistry, Aerosolabsorption och kväve, eller VI-KAN, och stöds främst av National Science Foundation.

"Detta är en utmanande fältkampanj, "sade forskaren Emily Fischer, CSU biträdande professor i atmosfärisk vetenskap. "Det är inte som att mäta fjädern från, säga, ett kraftverk. Vi vet inte exakt var bränderna kommer att vara, men vi vet det i stort sett varje år, det brinner en löpeld inom en två timmars flygresa av Boise under augusti månad. "

Projektet samlar forskare från fem universitet och det NSF-finansierade National Center for Atmospheric Research, med delvis stöd från National Oceanic and Atmospheric Administration och NASA. Målet är ett omfattande, systematisk förståelse för kemin i brandrök.

Forskarna kommer att svara på sådana frågor som:Vad består röken av? Hur förändras det med tiden, och när den reser? Hur påverkar det moln? Hur påverkar skogens typ och tillväxt sammansättningen av rök som produceras? Hur jämför rökkemi för hett brinnande eld med lägre temperatur, ulmande bränder?

Att besvara dessa och andra frågor har stora konsekvenser för nedströms studier av luftkvalitet, hälsa, näringscykler, väder och klimat. WE-CAN-forskarna hoppas kunna bidra till vetenskapen inom alla dessa områden med data de kommer att samla in i sommar.

"Vi följer transporten och transformationen av gasen och aerosoler som släpps ut från skogsbränder för att förstå de kemiska förändringar de genomgår över tid, hur deras egenskaper kan variera, och vad deras inverkan har på människors hälsa och miljön, "sa Sylvia Edgerton, programdirektör i NSF -avdelningen för atmosfäriska och geospace vetenskaper, som finansierar WE-CAN.

Forskargruppen är inriktad på tre uppsättningar vetenskapliga frågor relaterade till brandrök:Öka förståelsen för mängden och typerna av reaktivt kväve i rökrök; kvantifiera och förstå utsläpp och utveckling av fina partiklar och rökens optiska egenskaper; och identifiera hur rökplumpartiklar påverkar beteendet och bildandet av vätska och ismoln.

Teamets storlek och mångfald speglar omfattningen av vetenskapliga frågor som de kommer att utforska. Fischers expertis är inom reaktivt kväve och ozon, och hennes grupp kommer att leda mätning av atmosfärisk ammoniak. Shane Murphy från University of Wyoming kommer att leda utredningen om absorberande aerosoler. Experter från CSU inklusive Paul DeMott och Amy Sullivan kommer att utforska rökpartiklar och deras effekter på moln.

WE-CAN-kampanjen går utöver andra skogsbrandrelaterade luftkvalitetsexperiment som genomförts tidigare. Fischer förklarar att tidigare atmosfäriska fältkampanjer korsade brandrök, men har inte varit deras huvudfokus.

"Det vi gör i WE-CAN är mycket mer systematiskt, "Fischer sa." Vi börjar så nära bränderna som möjligt, och spåra röken i 12 till 24 timmar av atmosfäriskt åldrande. Det är då mycket av den kemiska utvecklingen händer. Vi har väldigt få existerande prover av denna utveckling i atmosfären. "

Forskningsflygplanet C-130 ägs av NSF och underhålls och drivs av NCAR Earth Observing Laboratory. Det gör sitt hem i Broomfield, Colorado, på Rocky Mountain Metropolitan Airport. Under veckorna fram till Boise -flygningarna, vetenskapsteamet samlades i Colorado för att testa planet och instrumenteringen.

Flygplanet kommer att bära nära 30 vetenskapliga instrument, med plats för 18 forskare att flyga. Många andra kommer att vara på marken, hjälper till att övervaka bränder, rök och väder för att styra planet till de bästa datainsamlingszonerna. De kommer att genomföra två typer av flygmönster inom sex timmar, flera gånger under sex till åtta veckor.

Efter att fältkampanjen avslutats, Fischer och andra medarbetare kommer att undervisa i en två veckors flygobservationsklass i början av september för studenter från flera universitet inklusive CSU, University of Wyoming, North Carolina Agricultural and Technical State University, och University of Montana. Studenterna kommer att lära sig ins och outs av flygplanbaserad atmosfärisk vetenskap, fatta egna beslut om var de ska flyga planet och när.

Sommaren 2019, ett relaterat experiment kommer att ledas av NOAA- och NASA -forskare, med vissa överlappande samt kompletterande vetenskapliga mål med WE-CAN. Kampanjen 2019 ombord på NASA DC-8-flygplan kommer att baseras i Idaho och Kansas, och kommer att prova nattrök, samt stads-rök-interaktioner.

Både WE-CAN och nästa års NOAA-flygningar kommer ytterligare att komplettera banbrytande studier av brandeldsrök som genomförts vid brandpåverkan på regionala och globala miljöförsök. FIREX var ett i första hand laboratoriebaserat brandröksexperiment, även ledd av NOAA, och involverade forskare från flera institutioner.