hermion granger
28th January 2014, 04:32 PM
چرا در زمستان هوا آلوده تر است؟ وارونگی هوا
آلودگی هوا یکی از مشکلات شهرهای بزرگ و صنعتی است. این آلودگی معمولا در زمستان و فصلهای سرد اکثرا بیشتر می شود که حتی تا حد بحران هم می رسد. مضرات آلودگی هوا بر کسی پوشیده نیست ولی چرا در زمستان هوا آلوده تر است؟
اولین پاسخی که شنیده می شود وارونگی هواست ولی این وارونگی هوا از کجا می آید؟
آلودگی هوا بر اثر فعالیتهای انسانی بر اثر استفاده و سوزاندن سوختهای فسیلی و آلی شروع شد و با شروع انقلاب صنعتی و موتورهای درون سوز(خودروها) بیشتر و بیشتر شد. اما طبیعت با این همه جور و ستم در حق او راهکارهایی دارد تا این آلودگیها زیاد بر انسان مخرب اثرات بدی نداشته باشد. وجود جریانها هوایی در جهات مختلف، آلودگیها را در از محل تولید چه در جهت افقی و چه در جهت عمودی پخش می کنند و غلظت آنها را کم می کنند.
دانشمندان جوشناسی و هواشناسی ، جو را بر اساس ویژگیهای دمایی به لایه هایی تقسیم کرده اند که پایین ترین لایه که ما در آن تنفس می کنیم تروپوسفر نامیده می شود. تغییرات آب و هوایی، تشکیل ابرها و تجمع آلودگی در این لایه صورت می گیرد؛ این لایه در نواحی استوایی تقریبا ۱۳/۵ کیلومتر و در مناطق قطبی بین ۷ الی ۸ کیلومتر ضخامت دارد.(ارتفاع از سطح زمین) وجه مشخصه این لایه وجود رابطه عکس بین ارتفاع و دماست. یعنی هرچی ارتفاع بالاتر دما پایین تر. این سیر نزولی دما از سطح زمین شروع شده و در مرز بالایی تروپوسفر در مناطق استوایی به حدود ۸۰- درجه و در نواحی قطبی به ۵۵ – می رسد.
این اختلاف دما در سطح و هوای بالاتر در لایه های بالایی ، باعث می شود تا هوای گرم مجاور سطح زمین که سبکتر است به طرف بالا صعود کند و چون در این گردش آلودگیهایی را که بر سطح زمین تولید شده اند با خود بالا می برد، آنها را از هوای تنفسی دور می کند و در لایه های جو پخش می کند.
اهمیت این جریان عمودی در کاهش تراکم آلودگی موقعی روشن می شود که در آن اختلالی بوجود آید، یعنی همان چیزی که بر اثر وارونگی دمایی جو اتفاق می افتد. در هنگام وارونگی دمایی به جای آنکه دمای هوا با افزایش ارتفاع کاهش یابد، این جهتگیری در بخشی از جو وارونه می شود و در آن قسمت افزایش ارتفاع و افزایش دما همسو می شوند. یکی از این وارونگیها، وارونگی سطحی است، به عبارتی دیگر این وارونگی از سطح زمین شروع می شود. هنگامی که وارونگی سطحی رخ می دهد به جای اینکه هوای مجاور سطح زمین نسبت به قسمتهای بالاتر گرمتر باشد، در مقایسه سردتر است. بنابر این هوای مجاور زمین که آلودگیها به آن وارد می شوند، سبکتر نیست تا به بالا صعود کند و با توقف جریان عمودی هوا، آلودگیها در سطح زمین به دام می افتند. اگر شهر یا منطقه ای که آلودگی در آن تولید شده در محاصره موانعی طبیعی مثل کوه ها (نظیر تهران) باشد، از جریانهای افقی هم جلوگیری می شود و بدین ترتیب آلودگیها در همان محلی که رها شده اند انباشته خواهند شد.
ولی چرا این وارونگیها در فصول سرد زیادترند؟
برای پاسخ به این سوال باید مختصری با چگونگی تبادل گرما بین جو و سطح زمین آشنا شوید. مقدار گرمایی که در هر دقیقه از طرف خورشید به کره زمین می رسد در حدود ۲ کالری بر هر سانتیمتر مربع است. بخشی از این انرژی عظیم در جو جذب و پراکنده می شود. از آن مقداری هم که به سطح زمین می رسد، در حدود ۱۰ الی ۳۰ درصد بازتابیده می شود، که بخشی از این حرارت بازتابیده در جو مجاور جذب می شود. یعنی بطور متوسط ۴۲ درصد انرژی رسیده از خورشید به فضا بر می گردد، ۱۵ درصد در جو جذب شده و می ماند و ۴۳ درصد جذب سطح زمین می شود.
البته اینها متوسطی از آمار انرژی هستند و توزیع انرژی رسیده از خورشید در فصلهای سرد سال عملا متفاوت است. در زمستان تابش خورشید در امتداد مایل به زمین است و انرژی رسیده از آن هم کمتر و بعلاوه در روزهای ابری (وجود ۵۰ درصد ابر) تقریبا ۷۸ درصد تابش خورشیدی به سطح زمین نمی رسد. برف و ابرها در حدود ۷۸ درصد تابش را باز می گردانند. بهمین علت است که در فصل سرما وجود ابر، یا برف، باعث کاهش گرمای سطح زمین می شود. نتیجه این کاهش این است که لایه های پایینی جو از یکی از منایع گرمایی خود محروم می شوند و حتی ممکن است بر اثر مجاورت با زمین سرد از لایه های بالاتر خود هم سردتر باشند و این همان چیزی است که ما آنرا وارونگی دمایی هوا می دانیم. به همین علت است که وارونگیهای دمایی اغلب در فصول سرد سال و زمستان اتفاق می افتد.
پس وارونگی هوایی چیزی نیست که بتوانیم از وقوع آن جلوگیری کنیم و اگر ما هوا را آلوده نمی کردیم احتباجی به نگرانی و حتی فکر در این مورد نبود مگر از نظر علمی و نه اجتماعی.
آلودگی هوا یکی از مشکلات شهرهای بزرگ و صنعتی است. این آلودگی معمولا در زمستان و فصلهای سرد اکثرا بیشتر می شود که حتی تا حد بحران هم می رسد. مضرات آلودگی هوا بر کسی پوشیده نیست ولی چرا در زمستان هوا آلوده تر است؟
اولین پاسخی که شنیده می شود وارونگی هواست ولی این وارونگی هوا از کجا می آید؟
آلودگی هوا بر اثر فعالیتهای انسانی بر اثر استفاده و سوزاندن سوختهای فسیلی و آلی شروع شد و با شروع انقلاب صنعتی و موتورهای درون سوز(خودروها) بیشتر و بیشتر شد. اما طبیعت با این همه جور و ستم در حق او راهکارهایی دارد تا این آلودگیها زیاد بر انسان مخرب اثرات بدی نداشته باشد. وجود جریانها هوایی در جهات مختلف، آلودگیها را در از محل تولید چه در جهت افقی و چه در جهت عمودی پخش می کنند و غلظت آنها را کم می کنند.
دانشمندان جوشناسی و هواشناسی ، جو را بر اساس ویژگیهای دمایی به لایه هایی تقسیم کرده اند که پایین ترین لایه که ما در آن تنفس می کنیم تروپوسفر نامیده می شود. تغییرات آب و هوایی، تشکیل ابرها و تجمع آلودگی در این لایه صورت می گیرد؛ این لایه در نواحی استوایی تقریبا ۱۳/۵ کیلومتر و در مناطق قطبی بین ۷ الی ۸ کیلومتر ضخامت دارد.(ارتفاع از سطح زمین) وجه مشخصه این لایه وجود رابطه عکس بین ارتفاع و دماست. یعنی هرچی ارتفاع بالاتر دما پایین تر. این سیر نزولی دما از سطح زمین شروع شده و در مرز بالایی تروپوسفر در مناطق استوایی به حدود ۸۰- درجه و در نواحی قطبی به ۵۵ – می رسد.
این اختلاف دما در سطح و هوای بالاتر در لایه های بالایی ، باعث می شود تا هوای گرم مجاور سطح زمین که سبکتر است به طرف بالا صعود کند و چون در این گردش آلودگیهایی را که بر سطح زمین تولید شده اند با خود بالا می برد، آنها را از هوای تنفسی دور می کند و در لایه های جو پخش می کند.
اهمیت این جریان عمودی در کاهش تراکم آلودگی موقعی روشن می شود که در آن اختلالی بوجود آید، یعنی همان چیزی که بر اثر وارونگی دمایی جو اتفاق می افتد. در هنگام وارونگی دمایی به جای آنکه دمای هوا با افزایش ارتفاع کاهش یابد، این جهتگیری در بخشی از جو وارونه می شود و در آن قسمت افزایش ارتفاع و افزایش دما همسو می شوند. یکی از این وارونگیها، وارونگی سطحی است، به عبارتی دیگر این وارونگی از سطح زمین شروع می شود. هنگامی که وارونگی سطحی رخ می دهد به جای اینکه هوای مجاور سطح زمین نسبت به قسمتهای بالاتر گرمتر باشد، در مقایسه سردتر است. بنابر این هوای مجاور زمین که آلودگیها به آن وارد می شوند، سبکتر نیست تا به بالا صعود کند و با توقف جریان عمودی هوا، آلودگیها در سطح زمین به دام می افتند. اگر شهر یا منطقه ای که آلودگی در آن تولید شده در محاصره موانعی طبیعی مثل کوه ها (نظیر تهران) باشد، از جریانهای افقی هم جلوگیری می شود و بدین ترتیب آلودگیها در همان محلی که رها شده اند انباشته خواهند شد.
ولی چرا این وارونگیها در فصول سرد زیادترند؟
برای پاسخ به این سوال باید مختصری با چگونگی تبادل گرما بین جو و سطح زمین آشنا شوید. مقدار گرمایی که در هر دقیقه از طرف خورشید به کره زمین می رسد در حدود ۲ کالری بر هر سانتیمتر مربع است. بخشی از این انرژی عظیم در جو جذب و پراکنده می شود. از آن مقداری هم که به سطح زمین می رسد، در حدود ۱۰ الی ۳۰ درصد بازتابیده می شود، که بخشی از این حرارت بازتابیده در جو مجاور جذب می شود. یعنی بطور متوسط ۴۲ درصد انرژی رسیده از خورشید به فضا بر می گردد، ۱۵ درصد در جو جذب شده و می ماند و ۴۳ درصد جذب سطح زمین می شود.
البته اینها متوسطی از آمار انرژی هستند و توزیع انرژی رسیده از خورشید در فصلهای سرد سال عملا متفاوت است. در زمستان تابش خورشید در امتداد مایل به زمین است و انرژی رسیده از آن هم کمتر و بعلاوه در روزهای ابری (وجود ۵۰ درصد ابر) تقریبا ۷۸ درصد تابش خورشیدی به سطح زمین نمی رسد. برف و ابرها در حدود ۷۸ درصد تابش را باز می گردانند. بهمین علت است که در فصل سرما وجود ابر، یا برف، باعث کاهش گرمای سطح زمین می شود. نتیجه این کاهش این است که لایه های پایینی جو از یکی از منایع گرمایی خود محروم می شوند و حتی ممکن است بر اثر مجاورت با زمین سرد از لایه های بالاتر خود هم سردتر باشند و این همان چیزی است که ما آنرا وارونگی دمایی هوا می دانیم. به همین علت است که وارونگیهای دمایی اغلب در فصول سرد سال و زمستان اتفاق می افتد.
پس وارونگی هوایی چیزی نیست که بتوانیم از وقوع آن جلوگیری کنیم و اگر ما هوا را آلوده نمی کردیم احتباجی به نگرانی و حتی فکر در این مورد نبود مگر از نظر علمی و نه اجتماعی.