Un nuevo estudio publicado por las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América (PNAS) predice un futuro sombrío para los incendios forestales y el humo tóxico resultante. Aquí está el resumen de su estudio recién concluido:
Publicación de investigación completa: https://www.pnas.org/content/118/2/e2011048118#F1
Aumento de los incendios forestales globales mortales
Los recientes aumentos dramáticos y mortales en la actividad mundial de incendios forestales han aumentado la atención sobre las causas de los incendios forestales, sus consecuencias y cómo se podría mitigar el riesgo de incendios forestales. Aquí reunimos datos sobre el riesgo cambiante y la carga social de los incendios forestales en los Estados Unidos. Estimamos que casi 50 millones de hogares se encuentran actualmente en la interfaz urbano-silvestre en los Estados Unidos, un número que aumenta en 1 millón de casas cada 3 años. Para ilustrar cómo los cambios en la actividad de los incendios forestales podrían afectar la contaminación del aire y los resultados de salud relacionados, y cómo estos vínculos podrían guiar la ciencia y las políticas futuras, desarrollamos un modelo estadístico que relaciona los datos de incendios y humo basados en satélites con la información de las estaciones de monitoreo de contaminación.
Los incendios forestales han representado hasta el 25% del material particulado PM2.5 en los Estados Unidos
Utilizando el modelo, estimamos que los incendios forestales han representado hasta el 25% de PM2.5 (material particulado con un diámetro <2.5 μm) en los últimos años en los Estados Unidos, y hasta la mitad en algunas regiones occidentales, con patrones espaciales en la exposición al humo ambiental que no siguen los gradientes tradicionales de exposición a la contaminación socioeconómica. Combinamos el modelo con escenarios estilizados para mostrar que las intervenciones de gestión de combustible podrían tener grandes beneficios para la salud y que los impactos futuros en la salud del humo de incendios forestales inducidos por el cambio climático podrían acercarse a los aumentos generales proyectados en la mortalidad relacionada con la temperatura por el cambio climático, pero que ambas estimaciones se mantienen incierto. Usamos los resultados del modelo para resaltar áreas importantes para la investigación futura y para extraer lecciones para la política.
Las áreas quemadas por incendios forestales en los EE. UU. Son hasta un 400% en las últimas cuatro décadas
Durante las últimas cuatro décadas, el área quemada por incendios forestales se ha cuadruplicado aproximadamente en los Estados Unidos ( A) (1). Este rápido crecimiento ha sido impulsado por una serie de factores, incluida la acumulación de combustibles debido a un legado de extinción de incendios durante el último siglo (2) y un aumento más reciente de la aridez del combustible ( B, que se muestra para el oeste de los Estados Unidos), una tendencia que se espera que continúe a medida que el clima se calienta (3, 4). Estos aumentos se han producido en paralelo a un aumento sustancial en el número de casas en la interfaz urbano-forestal (WUI). Utilizando datos sobre el universo de ubicaciones de hogares en los Estados Unidos y mapas nacionales de cobertura terrestre actualizados, actualizamos estudios anteriores (5, 6) y estiman que ahora hay ∼49 millones de hogares residenciales en la WUI, un número que ha aumentado aproximadamente 350,000 casas por año durante las últimas dos décadas ( C y Apéndice SI). Dado que el esfuerzo de extinción de incendios se centra sustancialmente en la protección de hogares privados (7), estos factores han contribuido a un aumento constante del gasto en la supresión de incendios forestales por parte del gobierno de EE. UU. ( D), que en los últimos años ha sumado ∼ $ 3 mil millones / a en gastos federales (1). La superficie total de quemadura prescrita ha aumentado en el sureste de los Estados Unidos, pero se ha mantenido prácticamente estable en otros lugares ( E), lo que sugiere a muchos que hay una inversión insuficiente en esta estrategia de mitigación de riesgos, dado el enorme crecimiento general del riesgo de incendios forestales (8).
Tendencias en los impulsores y consecuencias de los incendios forestales. (A y B) Aumentos en el área quemada en tierras públicas y privadas de EE. UU. (A) (1) han sido impulsados en parte por el aumento de la aridez del combustible, que se muestra aquí sobre el oeste de los Estados Unidos (4) (B). (C y D) El número de hogares en el WUI también ha aumentado rápidamente (C, nuestros cálculos; Apéndice SI), lo que ha contribuido a aumentar los costos de supresión (D) incurridos por el gobierno federal. (E) El área de quema prescrita ha aumentado sustancialmente en el sur, pero es plana en todas las demás regiones (1). (F y G) Los días de humo han aumentado en todo Estados Unidos (F), quizás socavando las mejoras decenales en la calidad del aire en todo Estados Unidos (G). (H) Calculamos una proporción creciente de la atribuible al humo de los incendios forestales, particularmente en Occidente. Las líneas rojas y azules en cada gráfico indican ajustes lineales a los datos históricos, con pendientes reportadas en la parte superior izquierda de cada panel; todos son significativamente diferentes de cero (P <0.01 para cada uno), excepto para las quemas prescritas en regiones fuera del Sur. Las líneas rojas indican que los datos subyacentes provienen de estudios publicados o datos gubernamentales, y las líneas azules indican estimaciones novedosas de este documento.
Preocupaciones crecientes
¿Cuáles son las consecuencias de este cambio en la actividad de los incendios para la calidad general del aire y los resultados sanitarios, y cómo deberían responder las políticas? Los grandes aumentos en la actividad de los incendios forestales han ido acompañados de aumentos sustanciales en el número de días con humo en el aire en los Estados Unidos ( F), estimado a partir de datos satelitales (9). Dichos aumentos se han observado en todo el territorio continental de los Estados Unidos, no solo en el oeste, y amenazan con deshacer las mejoras sustanciales en la calidad del aire observadas en los Estados Unidos durante las últimas dos décadas ( G). Las huellas dactilares de los incendios forestales ya son visibles en las concentraciones de carbono orgánico de primavera y verano con tendencia ascendente observadas en áreas rurales del sur y oeste de EE. UU. (Apéndice SI, Figura S1), respectivamente, y los estudios encuentran que tener humo en el aire puede aumentar la morbilidad y la mortalidad entre las poblaciones expuestas (10, 11).
Un desafío para los centros de población
Un desafío para comprender la contribución más amplia de cambiar la actividad de los incendios forestales a la calidad del aire es la dificultad de vincular con precisión la actividad de los incendios con las exposiciones a contaminantes relacionados en centros de población a menudo distantes (12). Las medidas de exposición al humo basadas en satélites están cada vez más disponibles y son atractivas porque el monitoreo de la pluma vincula intuitivamente las regiones de origen y receptor. Sin embargo, estos datos aún no se pueden utilizar para medir con precisión la densidad del humo o para separar el humo a nivel de la superficie del humo que se encuentra más arriba en la columna atmosférica y, por lo tanto, es difícil vincularlos con las relaciones existentes entre exposición y respuesta a la salud (13, 14). Los modelos de transporte químico (CTM), que pueden modelar directamente el movimiento y la evolución de las emisiones de incendios forestales, ofrecen un enfoque alternativo para vincular las concentraciones de contaminación local con la actividad específica del fuego. Sin embargo, generar estimaciones de exposición precisas a partir de CTM requiere superar varias incertidumbres importantes en la ruta entre la fuente y el receptor. En primer lugar, se ha demostrado que las grandes incertidumbres en los inventarios de emisiones de incendios forestales dan lugar a muchas diferencias en las diferencias atribuidas a los incendios forestales. (partículas con un diámetro <2.5 μm) en las concentraciones en los Estados Unidos (y> 20 veces las diferencias regionales en años de alto fuego) cuando se utilizan diferentes inventarios como entrada para la misma marca comunitaria (15, 16), y la integración de observaciones satelitales solo mejora ligeramente el rendimiento (17). En segundo lugar, las condiciones detalladas que rodean las emisiones, como la altura de las inyecciones de emisiones y la meteorología muy localizada y su transporte, pueden no ser capturadas por los modelos y pueden afectar drásticamente las estimaciones de exposición aguas abajo (18, 19). Finalmente, las representaciones de CTM de la química atmosférica pueden no capturar con precisión la evolución del humo de los incendios forestales (20⇓⇓⇓–24). Además de la incertidumbre relacionada con el modelo, el gasto computacional de ejecutar CTM en grandes escalas espaciales y temporales significa que los modelos rara vez se validan con las series de tiempo prolongado de mediciones de concentración disponibles en cientos de estaciones terrestres en los Estados Unidos.
Imágenes de la columna de humo por satélite
Para comprender mejor la contribución cambiante de los incendios forestales a la exposición al material particulado en los Estados Unidos y para ilustrar las cuestiones científicas y políticas que quedan en la intersección de los incendios forestales, la contaminación y el clima, entrenamos y validamos un modelo estadístico que relaciona los cambios en las estimaciones exposición a la columna de humo y actividad del fuego a medida desde el suelo concentraciones en todas las regiones de los Estados Unidos (Apéndice SI, Figura S2). Nuestro modelo está especialmente entrenado para predecir la variación en a lo largo del tiempo en muchas ubicaciones individuales, variación que se aprovecha cada vez más para comprender cómo los cambios en los contaminantes del aire afectan los resultados clave de salud. Nuestro enfoque no se basa en inventarios de emisiones inciertos y alivia las dificultades para modelar la dispersión de la pluma, y los resultados se pueden validar fácilmente con más de una década de datos terrestres en los que no se entrenó el modelo. Las estimaciones del modelo son robustas para las formas alternativas de incorporar datos de incendios y plumas (Apéndice SI, Fig. S3 y Tablas S1 – S3) y desempeño en la predicción de la variación en general está a la par con los enfoques de referencia basados en la teledetección (Apéndice SI, Figura S4) y supera el rendimiento informado de las marcas comunitarias (Apéndice SI). Comparamos las estimaciones de este enfoque de forma reducida con otras estimaciones específicas de la región de las concentraciones de humo en la literatura, y encontramos que nuestro enfoque proporciona estimaciones similares de la proporción de del humo como estudios recientes que cubren regiones o períodos más pequeños (Apéndice SI, Figura S5).
PM2.5 de los incendios forestales que contribuyen hasta la mitad de todas las PM2.5 en el oeste
Nuestros resultados muestran que la contribución del humo de los incendios forestales a la PM2.5 Las concentraciones en los EE. UU. han crecido sustancialmente desde mediados de la década de 2000, y en los últimos años han representado hasta la mitad del total de PM2.5 exposición en las regiones occidentales en comparación con <20% hace una década ( H). Mientras que aumenta la contribución del humo a las partículas2.5 se concentran en el oeste de Estados Unidos, también se pueden ver en otras regiones ( A y B), resultado del transporte a larga distancia del humo de grandes incendios. De hecho, en las regiones del medio oeste y este de los Estados Unidos, se estima que una parte creciente del humo se origina en incendios en el oeste de los Estados Unidos o fuera de los Estados Unidos (13) ( C y D), reflejando hallazgos recientes sobre el sustancial movimiento transfronterizo de dentro de los Estados Unidos25). Los patrones de exposición también son pertinentes para los debates de justicia ambiental: encontramos que mientras los condados con mayores proporciones de blancos no hispanos en la población están menos expuestos a , como se ha reconocido durante mucho tiempo en la comunidad de justicia ambiental, en realidad están más expuestos en promedio a del humo de los incendios forestales E y F). Cómo estas diferencias en el ambiente basado en humo La exposición que se traduce en exposiciones individuales reales dependerá de una variedad de factores individuales, incluidas las disparidades en el tiempo que se pasa al aire libre y en las características de los entornos domésticos y laborales interiores, muchos de los cuales podrían correlacionarse con factores socioeconómicos. Por ejemplo, se sabe que la infiltración de contaminantes externos en los hogares es mayor en promedio para los hogares más viejos y pequeños y para los hogares de menores ingresos (26), y estas diferencias podrían dar lugar a disparidades en la exposición individual general, incluso si las exposiciones ambientales no son diferentes.
La cantidad, fuente e incidencia del humo de los incendios forestales. (A y B) Microgramos pronosticados promedio por metro cúbico de atribuible al humo de los incendios forestales en 2006 a 2008 y de 2016 a 2018, calculado a partir de un modelo estadístico que ajusta los datos de la columna de humo obtenidos por satélite. (C) Porcentaje de humo que se origina fuera de los Estados Unidos, junio a septiembre de 2007 a 2014 (calculado a partir de la ref. 13), con una cantidad sustancial de humo en el noreste y medio oeste proveniente de incendios canadienses y alrededor del 60% de humo en el noreste proveniente de fuera del país; a nivel nacional, se estima que alrededor del 11% del humo se origina fuera del país. (D) La proporción de humo que se origina en el oeste de los Estados Unidos, de junio a septiembre de 2007 a 2014. El humo que se origina en el oeste de los Estados Unidos representa el 54% del humo que se experimenta en el resto de los Estados Unidos. (E y F) Los gradientes de exposición racial son opuestos para el material particulado del humo en comparación con el material particulado total: en los Estados Unidos colindantes, los condados con una mayor proporción de población de blancos no hispanos tienen una exposición promedio más baja a material particulado pero una exposición ambiental promedio más alta a materia particulada del humo (P <0.01 para ambas relaciones).
¿Cuáles son las opciones de políticas futuras?
Estas tendencias y patrones destacan importantes puntos de tensión entre la regulación de la calidad del aire existente y la creciente amenaza del humo de los incendios forestales y plantean importantes preguntas de investigación sin respuesta que serán críticas para informar la elección de políticas. Los enfoques actuales de regulación en los Estados Unidos tratan la calidad del aire principalmente como un problema local, en donde los condados son penalizados si las concentraciones de contaminantes exceden los umbrales designados a corto o largo plazo. La regulación actual bajo la Ley de Aire Limpio también exime potencialmente al humo de incendios forestales, pero no al humo de las quemaduras prescritas, de la designación de logro. Estos enfoques parecen contradecir la naturaleza transfronteriza y la contribución creciente del humo de los incendios forestales a la calidad del aire.
Para orientar mejor las políticas, una primera contribución científica clave será una mejor cuantificación de las exposiciones al humo y métodos acordados para validar estas exposiciones. Tanto los enfoques estadísticos como los basados en el transporte para la evaluación de la exposición tienen sus ventajas y desventajas, y el desempeño de ambos debe evaluarse en función de métricas relevantes para la medición de las respuestas sanitarias posteriores. En particular, para aislar la exposición al humo de posibles factores de confusión, la mayoría de los enfoques estadísticos en estudios recientes de impacto en la salud utilizan la variación a lo largo del tiempo en la exposición a la contaminación para estimar los efectos en la salud. Esto implica que los modelos de humo utilizados para estimar los impactos en la salud deben evaluarse en cuanto a su capacidad para predecir la variación temporal en en ubicaciones relevantes, no solo patrones espaciales en niveles; la mayoría de los esfuerzos de validación existentes se centran en este último. Para protegerse contra el sobreajuste, estas evaluaciones deben realizarse en datos terrestres no utilizados en el entrenamiento de modelos. Nuestro modelo muestra cómo un enfoque estadístico relativamente simple puede predecir con razonable precisión la variación en , pero dichos enfoques, ya sea solos o en combinación con CTM, probablemente se puedan mejorar sustancialmente. [Si bien no los consideramos aquí, una mayor actividad de incendios forestales también podría tener impactos negativos significativos en la calidad del agua a través del aumento de la escorrentía y la posterior suspensión de partículas, trazas de metales y productos químicos (27); medir mejor estas exposiciones y sus impactos en la salud es otra área clave para la investigación.]
Una segunda cuestión científica clave es la naturaleza de las respuestas sanitarias al humo de los incendios forestales. La creciente evidencia indica una variedad de consecuencias negativas para la salud asociadas con la exposición al humo de los incendios forestales (10, 28), en consonancia con una amplia literatura sobre las consecuencias más amplias para la salud del aire contaminado. La evidencia más reciente sugiere que no existe un nivel "seguro" de exposición a contaminantes clave como (29, 30), pero las diferencias en la forma de la función de respuesta contaminación-salud a niveles bajos de exposición pueden tener grandes implicaciones para los beneficios de la reducción de la contaminación.
Para ilustrar esta sensibilidad, combinamos los cambios de contaminación predichos de nuestro modelo estadístico con tres funciones de respuesta a la mortalidad publicadas recientemente (29, 31, 32) para simular los cambios en la mortalidad de adultos mayores predichos por varios cambios en exposición inducida por la mitigación del humo de incendios forestales. Guiado por estimaciones existentes de cómo la quema prescrita reduce la actividad posterior de incendios forestales (33) (Apéndice SI), evaluamos escenarios estilizados en los que el uso de quema prescrita cambia la distribución interanual y la cantidad total de del humo. Las estimaciones del número anual de vidas salvadas entre los adultos mayores por un cambio dado en el humo difieren en un factor de 3 en las funciones de respuesta publicadas, lo que implica grandes diferencias promedio en los beneficios de la mitigación del humo ( ). También se carece de evidencia sobre si ciertas poblaciones son más susceptibles a la exposición al humo (10, 28).
Las consecuencias para la salud de los cambios en la exposición al humo dependen de la función dosis-respuesta asumida y de la magnitud de los cambios en el humo impulsados por la gestión o el clima. (A) Distribuciones de para todos los años de celdas de cuadrícula en los Estados Unidos contiguos, de 2006 a 2018, bajo varias estrategias estilizadas de manejo de incendios forestales y escenarios de cambio climático (ver Apéndice SI para detalles). La distribución de la línea de base del total predicho de todas las fuentes está en negro. Las distribuciones grises muestran escenarios alternativos en los que el tiempo y / o la cantidad de humo general relacionado se altera a través de intervenciones de manejo o aumenta debido al clima, incluida la (hipotética) eliminación total del humo . (B y C) Número anual de muertes prematuras evitadas en la población de EE. UU. De 65 años o más para cada estrategia de gestión, calculado mediante la combinación de distribuciones en A con publicadas a largo plazo funciones de exposición-respuesta representadas en C (29, 31, 32).
Estrategias de manejo de incendios forestales
Los grandes beneficios potenciales para la salud de la mitigación del humo también plantean preguntas clave sobre las estrategias de manejo de incendios forestales. Por ejemplo, la evidencia existente no proporciona una comprensión completa de cómo una determinada intervención de quema prescrita cambiará el momento, la cantidad y la distribución espacial del humo, y encontramos que las estimaciones alternativas de la eficacia de la quema prescrita para reducir el tamaño posterior de los incendios forestales (33) puede dar lugar a más del doble de diferencias en los beneficios estimados para la salud de las quemaduras prescritas ( ). De manera similar, los esfuerzos actuales de extinción de incendios se enfocan comprensiblemente en proteger hogares y estructuras, pero el impacto general en la salud de la población de un incendio forestal altamente contaminante que no amenaza las estructuras podría ser mucho peor que el de un incendio más pequeño que sí amenaza las estructuras. Además, las actividades de gestión de combustibles están dirigidas a la protección de la comunidad local y los beneficios del ecosistema y no consideran los posibles impactos río abajo de los incendios forestales en grandes poblaciones. Se necesita trabajo cuantitativo adicional para ayudar a navegar estas difíciles compensaciones.
Una tercera pregunta clave es si las fuentes agnósticas Las funciones de respuesta a la salud son apropiadas para estimar los impactos en la salud específicos del humo de los incendios forestales. Aunque comúnmente se plantea como hipótesis, la literatura existente es mixta sobre si la exposición al humo de los incendios forestales tiene diferentes impactos en la salud que la exposición a otras fuentes de (34), con alguna evidencia de que las diferencias son específicas de los resultados (35). La mejora de la ciencia sobre este tema, incluidas las inversiones necesarias en el monitoreo de especies para distinguir los contaminantes específicos de los incendios forestales, será fundamental para comprender los impactos de los incendios forestales.
Cuarto, ¿cómo podría la interacción del cambio climático y el riesgo de incendios forestales dar forma a las prioridades políticas? Un clima cálido es responsable de aproximadamente la mitad del aumento del área quemada en los Estados Unidos (4), y el cambio climático futuro podría conducir a una duplicación adicional de las emisiones de partículas relacionadas con incendios forestales en áreas propensas a incendios (36) o un aumento de muchas veces en el área quemada (37, 38). Los costos de estos aumentos incluyen tanto los costos económicos y sanitarios derivados de la exposición al humo, como el costo de las actividades de supresión, la pérdida directa de vidas y propiedades y otras medidas de adaptación (por ejemplo, cortes de energía) que tienen consecuencias económicas generalizadas. Actualmente se desconoce si la contabilidad de estos costos relacionados con los incendios forestales aumenta significativamente los daños económicos generales estimados por el cambio climático.
¿Cuánto costará esto?
Para comenzar a cuantificar el posible costo de los aumentos de incendios forestales inducidos por el clima, utilizamos nuestro modelo estadístico y escenarios estilizados para calcular el cambio en la exposición al humo y la mortalidad resultante asociada con los aumentos proyectados en el riesgo de incendios forestales. Usar aumentos proyectados en el humo futuro de manera ampliamente consistente con la literatura existente (36⇓–38), calculamos que el aumento de la mortalidad por el humo de incendios forestales inducido por el cambio climático podría acercarse a los aumentos generales proyectados en la mortalidad relacionada con la temperatura, que es en sí mismo el mayor contribuyente estimado a los daños económicos en los Estados Unidos (39) (Apéndice SI). Se necesitan estudios más detallados para refinar estas estimaciones en términos de su magnitud, su especificidad geográfica y las subpoblaciones particulares que podrían ser las más afectadas. Una pregunta clave relacionada con las políticas será si y en qué medida modificar las excepciones actuales a la Ley de Aire Limpio otorgadas a los estados por los impactos de contaminación del humo de incendios forestales, ya que estas erosionan los beneficios de los esfuerzos dirigidos a reducir de otras fuentes de contaminación.
¿Cuál es la conexión entre los incendios forestales y las infecciones por Covid-19?
Finalmente, los incendios forestales han interactuado fuertemente con la pandemia de COVID-19 en formas que requieren más estudios. COVID-19 ha impedido hasta cierto punto la capacidad del gobierno y el sector privado para responder al riesgo de incendios forestales, antes, mientras y después de que ocurran los incendios. La escala de la temporada de incendios forestales de 2020 en muchas partes de Occidente, donde la sequía en la temporada de lluvias de 2019 a 2020 siguió a una acumulación de combustibles durante una temporada relativamente húmeda de 2018 a 2019 ha presentado desafíos particularmente agudos. Los entrenamientos de bomberos forestales se retrasaron o, a veces, se cancelaron, los equipos de bomberos convictos no estaban disponibles debido a la liberación anticipada de las prisiones estatales para evitar brotes de COVID, muchos tratamientos de manejo de combustibles no ocurrieron en invierno y primavera, los servicios públicos enfrentaron al menos algunos retrasos en las actividades de reducción del riesgo de incendios forestales, y los enfoques tradicionales para la evacuación de incendios forestales han resultado más desafiantes debido a la menor capacidad en los centros de evacuación como resultado de los requisitos de distanciamiento social. Actualmente se desconoce, pero es probable que la temporada histórica de incendios y los consiguientes impactos del humo también hayan empeorado los resultados de salud relacionados con el COVID, ya que la evidencia preliminar sugiere que la exposición a la contaminación del aire aumenta tanto los casos como las muertes por COVID en los Estados Unidos (40, 41) (un hallazgo consistente con la relación entre la contaminación y otras enfermedades respiratorias virales) (42, 43). Una mejor comprensión causal del impacto de la contaminación del aire en los resultados de COVID, incluido el de los incendios forestales, es una prioridad de investigación críticamente urgente, y los académicos han proporcionado pautas sobre cómo se pueden estudiar mejor las relaciones entre la contaminación del aire y el COVID (44). Los hallazgos de esta investigación podrían ser importantes para orientar los esfuerzos de extinción de incendios y las estrategias de gestión de combustibles con limitaciones laborales y financieras a medida que continúa la pandemia.
Descubre más información sobre el cambio climático.
