我在2020年初夏，野火肆虐加州，浓烟直冲云霄，从太空都能看到。当烟雾与太平洋沿岸的雾混合时，旧金山的白昼变暗，变成了奇怪的琥珀色天空，“火星冬天”，车灯和街灯依然亮着。加州部分地区的空气质量是世界上最糟糕的，在那些野火肆虐的日子里，烟雾不断飘来飘去，直到太平洋海岸的风改变方向，将烟雾吹到了该州的其他地区。
圣何塞州立大学(SJSU)的两辆野火科学车，一辆配备雷达(图1)，一辆配备光探测和测距(激光雷达)(图2)，正在研究野火，以更好地了解其行为、科学、动力学和对大气的影响。这些车辆是该大学野火跨学科研究中心(WIRC)和火灾天气研究实验室(FWRL)的一部分。１－２自2013年以来，WIRC已经对40多起野火进行了采样。SJSU教授Craig Clements指导这两个实体并提供以下信息。
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WIRC团队通过资源排序和状态系统(ROSS)对事件进行请求，该系统还请求消防员的响应。该团队的科学家被列入ROSS，并有消防员II级，这是美国唯一一个有资格的气象团队。我们的目标是将这些卡车列入ROSS名单，而不仅仅是单个团队成员。这些车辆不被认为是第一反应紧急车辆，而是拥有加州豁免牌照的科学车辆。每位队员都要参加一项与太浩国家森林公园签署的谅解备忘录，进行艰苦的背包测试(在45分钟内背着45磅重的背包完成3英里的徒步旅行)。他们更愿意把这些卡车列入ROSS和消防员II分类，这样他们就可以对事故进行收费。目前，他们是由赠款资助的。
(1）照片由Craig Clements, SJSU WIRC拍摄。
（2）
部署
克莱门茨说，正常情况下，部署时每辆车搭载两到三个人，但现在由于Covid-19，最多搭载两个人。WIRC在2020年只部署了两场野火。一些加州野火被认为太危险，不能开车去学习，比如2020年的克里克火灾。
在部署时，他们联系事故气象学家(IMET)和火灾行为分析人员(FBAs)，并在事故指挥所(ICP)与他们会面，讨论他们的部署。他们的无线电在去火场之前就被克隆了;他们会远离建筑保护活动的区域，并保持一到两公里的距离火线，通常是在侧翼或非常安全的顺风处。
团队部署、设置和调整卡车，并开始用雷达扫描烟雾，用激光雷达制作垂直风廓线，准备一个气象气球，一旦他们得到空中行动或ICP的许可就发射。WIRC的工作人员通常部署24小时，但有时要48小时，在卡车上露营或睡觉。激光雷达和雷达车的设备都由发电机供电。
雷达和激光雷达将仪器通过粒子传输的能量反射回来。虽然遥感仪器根据大气条件进行了调整，但它们也能探测到物体。由于它们是多普勒系统，它们确定粒子的速度，这可以转化为风速。雷达的双偏振使他们能够确定烟羽中的粒子类型。激光雷达测量最小的烟雾颗粒;雷达测量更大的碎片，或者说是高温流星。激光雷达和雷达都能在地面上的消防员看到或观察到火灾漩涡之前探测到它们。
（3）
收集到的雷达和激光雷达数据被存储在本地，这些图被推特或发送到IMET(图3)。数据在SJSU被下载，并被分析用于研究文章和出版物。2021年的目标是将数据实时输入SJSU的火灾行为预测和火灾天气预测系统(WRF-SFIRE)，这是一个与火灾行为相关的国家天气预测模型。随着WRF-SFIRE的上线，这些数据将用于改善实时预报。虽然研究人员可以使用无人机，但它们还不能用于火灾事故。
研究
在Detwiler火灾现场，WIRC团队向IMET和FBAs提供了高空探测数据。必须清理领空，这样他们才能让气象气球升空。这些数据有助于了解该事件对航空的影响，并确定逆温何时会解除。3.
克莱门茨说，野火不容易取样或研究。野外野火研究是研究野火最困难的方法，而不是下载气候数据来显示趋势。没有这些测量数据，研究人员就无法真正理解野火是如何产生天气的。克莱门茨说:“野火没有像飓风或龙卷风那样得到气象界的关注，这太疯狂了。‘火天气’指的是加州的恶劣天气，正如气候预测显示的那样，它只会变得更糟。”
WIRC对火灾天气和行为、烟羽动力学和燃料条件的研究得到了美国国家科学基金会、美国国家航空航天局、美国国家标准与技术研究所和美国农业部林务局等机构的资助。
激光雷达的车辆
激光雷达车辆是一辆配备有气囊支撑的提升悬挂的乘员出租车皮卡，用于越野旅行。它有一个前保险杠绞车，一个内置的空气压缩机，为激光雷达框架和后悬挂充气，5英寸的越野灯，以及一个固定铲子和McLeod工具的定制工具架。可拆卸的激光雷达盒安装在一个框架上，该框架与下框架由气囊分开，以减少冲击和道路振动。SJSU机加工车间定制了框架。
双电池系统为卡车的技术设备提供动力。驾驶室有笔记本电脑和平板电脑，仪表盘开关操作气象站数据记录器，4G互联网，气象气球探测系统和LED床灯。气象站包括安装在可伸缩桅杆上的风速计、温度/相对湿度传感器、全球定位系统(GPS)、气压传感器和用于计算风向的指南针。激光雷达卡车还拖着拖车，车上载有8500磅重、106英尺高的气象塔。
雷达的卡车
部署多普勒云雷达的卡车是一种四轮驱动平板皮卡，配有乘员驾驶室，并配备了越野轮胎和提升悬挂，用于越野旅行。这款车有一个定制的前保险杠，带有5英寸的灯(但没有绞车)，以及工作区域和床上的尾灯。8英尺高的平板被一英寸厚的钢板加固，以支持由发电机供电的雷达。调平系统有四个千斤顶，每个千斤顶具有12000磅的提升能力和24英寸的投掷距离;它在三分钟内铲平卡车以便快速部署。下面安装有用于工具的卡车箱;床上的一个放着生活用品、水平块、额外的防火棚和水。在发电机旁边还安装了一个3.5加仑的汽油容器。
作者附言:Craig Clements教授感谢John“Jr.”Gorvad和SJSU汽车修理厂、科学机械修理厂学院、SWAT海关和四轮部件，感谢他们在适应和维护激光雷达和雷达车辆方面的贡献。
参考文献
1.火灾天气研究实验室，www.fireweather.org。
2.克莱门茨和奥列芬特。加州州立大学移动大气剖面系统:用于边界层气象学研究和教育的设施。美国气象学会公报(BAMS), 95, 1713 - 1724。https://bit.ly/2K7iJux．
3.拉里奥，NP和克莱门茨，CB:“冷烟:烟引起的密度流在大型野火附近造成意外的烟雾输送。”大气压。化学。理论物理15, 11513 - 11520。https://bit.ly/3qYFSzQ．
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