اثبات تاثیر مستقیم و شدید ذرات معلق بر کاهش بارندگی
سید حسین میرافضلی نوشت:
در ایران سالانه حدود ۱.۳ میلیارد تن co۲تولید می شود که حدود دو سوم آن ناشی از سوختن گاز طبیعی است و مابقی عمدتا ناشی از خودروهای بنزین سوز و گازوئيل سوز می باشد البته در کنار co۲ ذرات معلق به سبب ناقص سوزی سوخت تولید می شود.
فرهنگ اقتصاد _ در ایران سالانه حدود ۱.۳ میلیارد تن co۲تولید می شود که حدود دو سوم آن ناشی از سوختن گاز طبیعی است و مابقی عمدتا ناشی از خودروهای بنزین سوز و گازوئيل سوز می باشد البته در کنار co۲ ذرات معلق به سبب ناقص سوزی سوخت تولید می شود.
ذرات معلق از جمله COو NO۲ و سولفور در کنار CO۲ از عوامل اصلی افزایش گرمایش هوا و کاهش بارندگی می باشند که در این نوشته اثبات می شود آلاینده های ذکر شده عامل اصلی کاهش بارندگی در تهران و اصفهان و سایر شهرها می باشند.
در ایام سرد سال، نیروگاه ها به دلیل مصرف بی رویه گاز در ساختمان ها مجبور به مازوت سوزی می شوند و سوزاندن مازوت سولفور دار منجر به آلودگی شدید هوا و بیماری های خطرناک می شود.
با روش های مختلف می توان از هدر رفت گرمای ساختمان ها جلوگیری نمود از جمله درز گیری درب و پنجره، بستن دریچه های کولر و استفاده از پرده های مناسب برای درب و پنجره، پرده های مناسب منجر به کاهش ۴۰ تا ۵۰ درصدی گرما از پنجره های تک جداره می شود.
با کاهش مصرف گاز در ساختمان ها، امکان تامین گاز مورد نیاز نیروگاه ها و واحدهای بزرگ صنعتی فراهم خواهد شد.
در متن زیر نقش مستقیم CO۲ و ذرات معلق در کاهش بارندگی در تهران و ساير نقاط کشور تشریح می گردد:
CO₂ منتشرشده مستقیم از خود تهران میتواند روی بارش همان منطقه تأثیر بگذارد؟ پاسخ پیچیده است:
· انتشار CO₂ در شهرهای بزرگ مانند تهران، همراه با سایر آلایندهها و گرمای ناشی از جزیره گرمایی شهری (Urban Heat Island) میتواند میکرواقلیم محلی را تغییر دهد:
· افزایش دمای محلی ناشی از انتشار co۲ و ذرات معلق و … میتواند سبب کاهش رطوبت نسبی و افزایش ظرفیت هوا برای نگهداری رطوبت قبل از بارش شود.
· این شرایط میتواند تأثیر سرکوبکننده جزئی روی بارشهای محلی (مثل رگبارهای محلی) داشته باشد، زیرا هوای گرمتر برای تولید باران نیاز به صعود و سردشدن بیشتری دارد.
برخی عوامل مؤثر بر کاهش بارندگی:
۱. تغییرات اقلیمی جهانی (که انتشار CO₂ تهران در آن سهم دارد).
۲. تغییر کاربری زمین و از بین رفتن پوشش گیاهی اطراف شهر (که بر چرخه رطوبت محلی اثر میگذارد).
۳. افزایش آلایندههای ذرهای (Aerosols) در هوا که میتوانند مستقیماً با تأثیر بر ابرها (اثر آلودگی بر بارش) مانع از بارش شوند. این اثر محلی برای ذرات معلق قویتر از اثر مستقیم CO₂ است.
تاثیر مستقیم و شدید ذرات معلق بر کاهش بارندگی:
تاثیر ذرات معلق بر بارش باران و برف عمدتاً از طریق تغییر در میکروفیزیک ابرها رخ میدهد و منجر به کاهش بارش میشود. در اینجا به سازوکار اصلی که به “اثر آلتدورف” (Albrecht Effect) یا “اثر سرکوب بارش توسط آئروسلها” معروف است، میپردازیم.
مکانیسم اصلی (چگونه ذرات معلق بارندگی را کاهش میدهند؟)
۱. افزایش تعداد هستههای میعان ابر (CCN)
· ذرات معلق ریز (مانند سولفاتها، نیتراتها، دوده، گردوغبار) به عنوان هستههای میعان ابر (Cloud Condensation Nuclei – CCN) عمل میکنند.
· با افزایش آلودگی، تعداد این هستهها در یک ابر معین به شدت افزایش مییابد.
۲. توزیع بخار آب بین قطرات بیشتر
· مقدار بخار آب موجود در ابر محدود است. با افزایش تعداد هستهها، این بخار آب بین تعداد بیشتری از قطرات ریز توزیع میشود.
· در نتیجه، متوسط اندازه قطرات ابر کوچکتر میماند (مثلاً به جای قطرات ۲۰ میکرومتر، قطرات ۱۰ میکرومتر تشکیل میشوند).
۳. مهار فرآیند تشکیل بارش
· برای تشکیل بارش (باران یا برف)، قطرات ابر باید به اندازه کافی بزرگ شوند (معمولاً بیش از ۵۰-۱۰۰ میکرومتر) تا بر نیروی بالاسو غلبه کرده و سقوط کنند.
· بزرگ شدن قطرات عمدتاً از طریق برخورد و ادغام (Collision-Coalescence) یا فرآیندهای یخزنی صورت میگیرد.
· قطرات ریزتر تمایل کمتری به برخورد و ادغام دارند (مانند توپهای پینگپونگ در مقابل توپهای فوتبال).
· همچنین، قطرات کوچکتر دیرتر یخ میزنند (اگر ابر سرد باشد)، که این نیز فرآیند بارش را به تأخیر میاندازد.
۴. نتیجه نهایی
· ابر با عمر طولانیتر اما کارایی بارشی کمتر تشکیل میشود.
· بارش کاهش مییابد، به تأخیر میافتد، یا در مناطق پاییندست (پشت به باد آلودگی) متمرکز میشود.
اثرات مشاهدهشده در مقیاس منطقهای (مورد تهران و کلانشهرها)
· مطالعات روی کلانشهرهایی مانند تهران، پکن و مکزیکوسیتی نشان داده که لکههای آلودگی میتوانند:
· بارش در منطقه شهری و جهت بادِ رو (Windward) را کاهش دهند.
· بارش در مناطق پشتبهباد (Leeward) را افزایش دهند (به دلیل انتقال ذرات و تغییر در پویایی ابر).
· در ایران، پژوهشها حاکی از آن است که آلودگی ذرهای ناشی از ترافیک و صنعت و سوخت گاز میتواند بر بارشهای اوروگرافیک (کوهستانی) زاگرس و البرز تأثیر منفی بگذارد.
· دوده (کربن سیاه) با جذب نور خورشید و گرم کردن لایههای ابر، میتواند پایداری جو را افزایش داده و از تشکیل ابر مانع شود.
تأثیر بر الگوی مکانی و زمانی بارش
ذرات معلق نه تنها روی مقدار بارش، بلکه بر الگوی مکانی، نوع (برف/باران) و شدت آن اثر میگذارند:
· کاهش بارشهای ملایم و مفید و افزایش بارشهای رگباری شدید و کمفایده (چون قطرات ریزتر زمان بیشتری برای رشد انفجاری در ارتفاع بالا دارند).
· کاهش ذخیره برفی کوهستانها (به دلیل تبدیل بارش برف به باران).
جمعبندی و اهمیت موضوع برای ایران
· ذرات معلق (به ویژه از خودروهای دیزلی، بدسوزی گاز و صنایع و گردوغبار) یکی از عوامل محلی و منطقهای مؤثر در کاهش بارندگی در ایران هستند.
· این اثر در کنار تغییرات اقلیمی جهانی (ناشی از CO₂) میتواند خشکسالی را تشدید کند و یک چرخه معیوب ایجاد کند
نقش انتشار دود شدید و آتشسوزیهای گسترده در یک منطقه بر کاهش بارندگی:
چنین شرایطی میتوانند تأثیرات پیچیده و چندجانبهای بر الگوی بارندگی در همان منطقه داشته باشند که در کوتاه مدت و میان مدت متفاوت است. مکانیسمهای اصلی مرتبط با انتشار آئروسلها، تغییر در خواص سطح زمین و دینامیک اتمسفر است.
تأثیرات کوتاه مدت (چند روز تا چند هفته پس از آتشسوزی)
۱. افزایش آئروسلها و اثرات دوگانه روی ابر و بارندگی:
· افزایش هسته های میعان ابر (CCN): ذرات دود (آئروسل) ناشی از آتشسوزی میتوانند به عنوان هسته های اضافی برای تشکیل قطرات ابر عمل کنند. این امر میتواند منجر به تشکیل ابرهای با قطرات بیشتر اما ریزتر شود. قطرات ریزتر تمایل کمتری به برخورد و ادغام و تشکیل قطرات باران دارند. این پدیده میتواند بارندگی را به تأخیر اندازد یا حتی از آن جلوگیری کند و عمر ابر را افزایش دهد (اثر آلودهکننده آئروسل).
· افزایش فعالیت الکتریکی: آتشسوزیهای شدید میتوانند با ایجاد جریانات بالارو، بارهای الکتریکی قابل توجهی در ابر ایجاد کنند که ممکن است بر فرآیندهای درون ابر تأثیر بگذارد، اگرچه ارتباط مستقیم آن با افزایش یا کاهش بارندگی پیچیده و مورد مطالعه است.
· جذب/پراکندگی تشعشع: ذرات دود میتوانند با جذب یا پراکندگی نور خورشید، تعادل انرژی منطقه را تغییر دهند. این امر میتواند بر پایداری جو و تشکیل ابر تأثیر بگذارد.
۲. تأثیر بر پوشش گیاهی و رطوبت خاک (ابتدایی):
· از بین رفتن سریع پوشش گیاهی میتواند موجب کاهش تعرق (تبخیر و تعرق) شود. این منبع رطوبت برای تشکیل ابرهای محلی را کاهش میدهد.
۳. انتشار گرما و جابجایی جو:
· گرمای عظیم ناشی از آتشسوزی میتواند جریانهای همرفتی قوی ایجاد کند و هوای مرطوب را به سمت بالا بفرستد. این امر میتواند در برخی شرایط به تشکیل ابرهای کومولونیمبوس (و احتمالاً رعد و برق خشک) منجر شود، اما لزوماً به بارندگی مؤثر منتهی نمیشود.
نتیجه کوتاهمدت: به طور کلی، در فاز حاد و روزهای پس از آتشسوزی گسترده، اثر مهاری آئروسلها بر کارایی بارشزایی ابرها غالب است و میتواند منجر به کاهش بارندگی در منطقه و نواحی پایینباد شود. با این حال، شرایط جوی بزرگمقیاس نقش تعیینکنندهای دارد.
تأثیرات میان مدت (چند ماه تا چند سال پس از آتشسوزی)
۱. تغییرات پایدار در سطح زمین (بیوفیزیکی):
· کاهش شدید تبخیر و تعرق: با نابودی پوشش گیاهی، یکی از منابع اصلی رطوبت جو برای تشکیل ابرهای محلی به شدت کاهش مییابد. این میتواند چرخه آب محلی را تضعیف کند.
· تغییر در آلبدو (بازتابندگی): سطح سوخته معمولاً تیرهتر است (آلبدوی پایینتر)، بنابراین انرژی خورشیدی بیشتری جذب میکند. این امر میتواند دمای سطح را افزایش دهد و بر الگوی بادهای محلی (مانند ایجاد بادهای بالاسو) تأثیر بگذارد که ممکن است برای تشکیل ابر نامساعد باشد.
· تغییر در زبری سطح: از بین رفتن پوشش گیاهی اصطکاک سطح را کاهش میدهد و ممکن است بر تلاطم و اختلاط لایه مرزی جو تأثیر بگذارد.
· آبگریزی خاک: در برخی موارد، حرارت بالا باعث میشود مواد آلی خاک حالت آبگریز (هیدروفوبیک) پیدا کنند. این امر نفوذ آب باران را کاهش داده و رواناب را افزایش میدهد. در نتیجه، رطوبت کمتری در خاک ذخیره میشود که باز هم تبخیر و تعرق بعدی را کاهش میدهد.
۲. تأثیرات پایدار آئروسلها:
· ذرات ریز (کربن سیاه) میتوانند بر فرسنگها منتقل شده و بر روی سطوح برفی و یخی دورتر بنشینند. این امر آلبدوی آنها را کاهش داده و ذوب زودهنگام را تسریع میکند، که به طور غیرمستقیم میتواند بر الگوهای آب و هوایی منطقه ای تأثیر بگذارد.
۳. تغییر در الگوی گردش جوی محلی:
· ترکیب تغییرات دمای سطح و کاهش رطوبت، میتواند الگوهای فشار و گردش بادهای محلی را تغییر دهد. ممکن است یک چرخه بازخورد مثبت ایجاد شود: خشکی بیشتر → پوشش گیاهی کمتر → تبخیر و تعرق کمتر → بارندگی کمتر → خشکی مستمر.
نتیجه میانمدت: در مقیاس زمانی چند ماهه تا چند ساله، تغییرات پایدار در سطح زمین (بیوفیزیکی) نقش اصلی را ایفا میکنند. کاهش منبع رطوبت محلی (تبخیر و تعرق) و تغییر در خواص فیزیکی سطح، میتوانند به طور محسوسی چرخه آب محلی را تضعیف کرده و احتمال خشکی و کاهش بارندگی را در منطقه افزایش دهند. این امر به ویژه در مناطقی که بخشی از بارش آنها به رطوبت محلی وابسته است، مشهودتر است.
جمعبندی و نکات مهم
· مقیاس و شدت: هرچه آتشسوزی گستردهتر و شدیدتر باشد، این تأثیرات بالقوه قویتر و طولانیمدتتر خواهند بود.
· نقش شرایط جوی غالب: این تأثیرات در کنار الگوهای بزرگمقیاس جوی (مانند نوسانات اقلیمی، رودبادها) عمل میکنند. ممکن است یک سال پرباران اثرات منفی آتشسوزی را بپوشاند یا یک سال خشک آن را تشدید کند.
· موقعیت جغرافیایی: تأثیر در مناطق مرطوب (مانند جنگلهای استوایی) ممکن است با مناطق نیمهخشک یا مدیترانهای متفاوت باشد.
· بازگشت پوشش گیاهی: سرعت و نوع بازسازی اکوسیستم (مثلاً رویش گیاهان سریعالرشد در مقابل درختان کندرشد) در تعدیل یا تداوم این اثرات در بلندمدت حیاتی است.
· اثرات پایینباد: آئروسلها و تغییرات جوی ناشی از آتشسوزی میتوانند بر آب و هوا و بارش در مناطق دورتر (حتی قارههای دیگر) نیز تأثیر بگذارند.
در کل، شواهد علمی قوی وجود دارد که آتشسوزیهای گسترده میتوانند از طریق مکانیسمهای فیزیکی-شیمیایی، هم در کوتاهمدت و هم در میانمدت، پتانسیل کاهش بارندگی در منطقه خود و تشدید خشکی را داشته باشند. این موضوع یک چرخه معیوب (فیدبک مثبت) بین آتشسوزی، تخریب زمین و کاهش بارش ایجاد میکند که به ویژه در تغییر اقلیم کنونی نگرانکننده است.
به اشتراک بگذارید:
لینک خبر: