在阿拉斯加有时激烈的野火季节，一种快速确定地表空气质量的方法将使城市和农村社区受益，特别是那些经常发生北方森林火灾的阿拉斯加内陆地区。

阿拉斯加大学费尔班克斯地球物理研究所毛静秋副教授课程组的研究生赵天朗开发了这种方法，填补了阿拉斯加空气质量监测系统的一个主要空白。

美国环境保护署和阿拉斯加环境保护部在该州没有足够的标准化监测点来快速准确地测量野火期间的细颗粒物污染，即PM 2.5。这种情况在阿拉斯加农村地区尤为明显。

“这就是为什么我们需要结合多种观察结果，”赵说。“目前的地面监测网络太粗糙，无法捕捉阿拉斯加的野火。”

赵的研究成果发表在《环境科学与技术杂志》特刊上。

合著者包括毛，美国宇航局戈达德太空飞行中心的帕万·古普塔，以及爱荷华大学的张焕新和王军。

区域表面PM2.5水平通常部分由气溶胶光学深度推断出来，但在野火期间，这种关系可能会变得复杂。

气溶胶光学深度是对空气中微小颗粒总量的测量。它是通过评估有多少阳光被阻止穿过大气层而得到的。

然而，来自卫星的气溶胶光学深度数据并不能直接揭示气溶胶在大气中的垂直分布，这意味着很难确定有多少气溶胶在接近地面的地方影响空气质量。根据燃烧情况，野火烟雾可以喷射到不同的高度。

为了解决这一挑战，Zhao研究了不同火灾强度下气溶胶的垂直分布。他使用了美国宇航局的云气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测卫星以及计算机模型。

赵发现，当火势变得更强时，野火烟雾上升到更高的高度。这很难准确地建模，但可以通过基于观察的公式来捕捉。

赵综合了来自各种地面来源的数据，包括一个标准的监测网络和一个新兴的低成本传感器网络。

“我们的方法是一个数学公式，从15年的地面PM 2.5观测和卫星气溶胶光学深度测量中得出，”赵说。“它对不同的AOD水平有不同的参数，使其能够解释不同的野火严重程度，特别是强烈的火灾。”

赵使用了八个地点的气溶胶光学深度数据，从北极海岸和北坡到靠近查塔尼卡和费尔班克斯地区，再往南到靠近希利和格里利堡。其中一个地点位于加拿大育空地区的克卢恩湖。

他还使用了来自五个AirNow站点的pm2.5数据——费尔班克斯、安克雷奇、马塔努斯卡-苏西特纳自治市、朱诺和北极——以及阿拉斯加的PurpleAir传感器，这些传感器的数量从2019年的41个增加到2022年的106个。

这种方法不能识别空气中微粒的种类。赵指出，他的方法是专门为在阿拉斯加野火季节高气溶胶光学深度条件下得出pm2.5水平而设计的，这意味着pm2.5水平的升高很可能是由野火引起的。

赵说：“我们方法的独特之处在于，它提供了一个基于观测的、快速和直接的估算阿拉斯加野火季节地表pm2.5水平的方法。”“以前的工作并没有解决阿拉斯加野火的复杂性。我们不需要超级计算机。”