تحلیل سینوپتیکی عناصر اقلیمی موثر بر آلودگی هوای شهر تهران

مریم نقوی

چکیده

شهر تهران به عنوان مرکز استان تهران و پایتخت کشورازمعضل آلودگی هوا رنج می برد، که این آلودگی تابعی از شرایط مختلف از جمله : وضعیت توپوگرافی ،ازدیاد جمـعیت ، شرایط اقلیمی خاص ، تجمع صنایع و غیره است. آلودگی هوا یکی از پدیدهای مهم و تأثیر گذار می باشد.زیرا عواقب آن به تمامی جوانب زندگی شهری از جمـله خسارت جانی و مالی حاصــله از انواع بیماری های قلبی،ریوی و تنفسی و همچنین خسارت ناشی از باران اسیدی تأثیر گذار است. از سوی دیگر سیمای زشتی که از شهر به نمایش می گذارد نیز حائز اهمیت است . چنانچه از بیرون به این شهر بنگریم شهر را در هاله ای از هوای سیاه و پر از دود می بینیم که از آن به عنوان مه دود فتوشیمیایی یاد می شود . در این تحقیق سعی شده که شرایط سینوپتیکی عناصر اقلیمی این شهر بررسی گردد، تا بتوان عللی که آلودگی هوا را ایجاد و یا تشدید نموده اند شناسایی گردد.به همین منظور داده های مورد نیاز شامل : داده های روزانه مربوط به آلاینده های هوا( (pm10,o3,no2,so2,coو همچنین داده های مربوط به عناصر اقلیمی مرتبط با شهر تهران،در دوره زمانی موردمطالعه (2006-2001 ) استخراج گردیده و با استفاده از این داده ها شاخص های ناپایداری تهیه گردیده است و با استفاده از این داده ها و اطلاعات حاصله از آنها به خوشه بندی داده ها با استفاده ازروش تحلیل مولفه های اصلی پرداخته شده و داده های ماتریسی با آرایه s تنظیم گردیده اند که با استفاده از این ماتریس می توان الگوهای سینوپتیکی حاکم بر منطقه را طبقه بندی نمود. با انجام این عملیات شاهد 4 الگوی غالب هستیم که شامل الگوهای مربوط به روزهای پاک ، سالم ، نا سالم و بسیار نا سالم می شود که برای هر یک از الگوها به صورت تصادفی چند روز (حداکثر20 روز) را انتخـاب نمـوده و از این روزها نقشـه ی میانگـین در سطـوح مختلف 500 و 850 هکتو پاسکال و سطح زمین استخراج گردیده . نتایج حاصله ازالگوهای سینوپتیکی دراین تحقیق، نشان می دهد که در روزهای بسیار ناسالم شهر تهران، شباهت های زیادی در نحوه تغییر کمّیت های هواشناختی و الگوهای سینوپتیکی حاکم بر منطقه وجود دارد، که مهمترین آنها به شرح زیر می باشد. کاهش سرعت باد در لایه های پایین جو و سطح زمین روی منطقه پایداری هوا در سطح زمین و یا سطوح میانی جو تقویت پر فشار های روی منطقه توسط پر ارتفاع های سطوح میانی کاهش لایه اغتشاش و افزایش تراکم آلاینده ها در سطح زمین گسترش پر ارتفاع جنوب ایران به بخشهای شمال شرقی و مرکزی کشور، که تهران نیز تحت پوشش آن قرار می گیرد. بنابراین ملاحظه می گردد که با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی و خوشه بندی می توان الگوهای غالب سینوپتیکی مربوط به روزهای مختلف سال از لحاظ میزان آلایندگی را طبقه بندی و آنها رادر چهار گروه روزهای با هوای پاک، سالم، ناسالم و بسیار ناسالم خوشه بندی نمود. نتایج حاصله از مطالعه همدیدی سامانه های جوی در زمان رخداد آلودگی هوا در تهران نشان می دهد که: وقوع این شرایط بستگی زیادی به استقرار پرفشاری در جنوب رشته کوه البرز و پر فشاری در شرق دریا ی خزر دارد. همچنین از اطلاعات به دست آمده ازتفسیر نقشه های میانگین در می یابیم که پتانسیل آلودگی هوای تهران در صورت استقرار پرفشار در نیمه ی جنوبی رشته کوه البرز و روی قسمتهایی از رشته کوه زاگرس و همچنین در نواحی شمال شرقی کشور، به شدت افزایش می یابد. یکی از دلایل اصلی این اتفاق می تواند ایجاد نیروی گرادیان فشار باشد که ضمن ایجاد جریانات ضعیف در جنوب وجنوب غربی تهران ، شدت بادهای داخلی تهران را محدود می سازد و باتوجه به وجود کوه ها که مانند سدی در مقابل این جریانات قرار گرفته اند و نیز وجود پایداری شدید جوی، آلاینده ها در یک لایه نازک سطحی بر روی شهر تهران انباشته می شوند. پس از بررسی های انجام گرفته بر روی نقشه های ترکیبی ، نوبت به نتیجه گیری از اطلاعات حاصله از جداول مربوط به عناصر اقلیمی و شرایط آلایندگی هوای چهار الگوی سینوپتیکی مورد نظر، شامل روزهای با هوای پاک ، سالم، ناسالم و بسیار ناسالم می رسد. طبق این بررسی ها می توان بیان نمود که به نسبت کاهش میزان بارندگی ، رطوبت ، فراوانی و میزان سرعت بادهای سطح زمین ؛ میزان آلاینده های جو افزایش می یابد، که این امر خود دلالت بر این واقعیت دارد که دیگر عاملی نیست یا کم است تا بتواند جو را پالایش نموده و ازآلودگی پاک نماید. همچنین بیشترین میزان آلاینده ها همانطور که مشخص می باشد مربوط به روزهای بسیار ناسالم می باشد ؛ و در بین تمام آلاینده های مورد مطالعه شامل pm10,o3,no2,so2,co بیشترین آلاینده اختصاص به مونواکسید کربن(co) دارد که همین آلاینده بیشترین سهم را در افزایش شاخص آلودگی هوا(psi ( ایفا می نماید. شاخص های ناپایداری محاسبه گردیده در تحقیق حاضر شامل شاخص مجموع مجموعه ها(tt) و شاخص (ki) می باشد ؛ زمانی که میزان های محاسبه شده ی این شاخص ها وضعیت پایداری جو را نشان می دهد با آلودگی جو روبرو هستیم. این امر نشان دهنده ی این واقعیت علمی است که در زمان هایی که با پایداری هوا مواجه هستیم هوای سطح زمین اجاز ه ی صعود پیدا نمی نماید و همین امر سبب انباشت آلاینده های هوا در سطح زمین می گردد که سنجنده های سنجش آلاینده های سطح زمین میزان های بالایی را نشان می دهند که دلالت بر آلودگی جو سطحی دارد.

اساتید راهنما و مشاور

ابراهیم فتاحی، علیرضا شکیبا