تحلیل سینوپتیکی عناصر اقلیمی موثر بر آلودگی هوای شهر تهران

شهر تهران به عنوان مرکز استان تهران و پایتخت کشور از معضل آلودگی هوا رنج می‌برد 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 تأثیرگذار است زیرا عواقب آن به تمامی جوانب زندگی شهری از جمـله خسارت جانی و مالی حاصــله از انواع بیماری‌های قلبی، ریوی و تنفسی و همچنین خسارت ناشی از باران اسیدی تأثیرگذار 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 هاله‌ای از هوای سیاه و پر از دود می بینیم که از آن به عنوان مه دود فتوشیمیایی یاد می‌شود.

در این تحقیق سعی شده که شرایط سینوپتیکی عناصر اقلیمی این شهر بررسی شود تا بتوان عللی که آلودگی هوا را ایجاد و یا تشدید نموده‌اند شناسایی شود. به همین منظور داده‌های مورد نیاز شامل داده‌های روزانه مربوط به آلاینده های هوا (PM10,O3,NO2,SO2,CO ) و همچنین داده‌های مربوط به عناصر اقلیمی مرتبط با شهر تهران، در دوره زمانی مورد مطالعه (2006-2001 ) استخراج شده و با استفاده از این داده‌ها شاخص‌های ناپایداری تهیه شده است و با استفاده از این داده‌ها و اطلاعات حاصله از آنها به خوشه بندی داده‌ها با استفاده از روش تحلیل مولفه‌های اصلی پرداخته شده و داده‌های ماتریسی با آرایه S تنظیم شده‌اند که با استفاده از این ماتریس می‌توان الگوهای سینوپتیکی حاکم بر منطقه را طبقه بندی کرد.

با انجام این عملیات شاهد 4 الگوی غالب هستیم که شامل الگوهای مربوط به روزهای پاک، سالم ، ناسالم و بسیار ناسالم می شود که برای هر یک از الگوها به صورت تصادفی چند روز (حداکثر20 روز) را انتخـاب کرده و از این روزها نقشـه میانگـین در سطـوح مختلف 500 و 850 هکتو پاسکال و سطح زمین استخراج شده است.

نتایج حاصله ازالگوهای سینوپتیکی دراین تحقیق، نشان می‌دهد که در روزهای بسیار ناسالم شهر تهران، شباهت‌های زیادی در نحوه تغییر کمّیت‌های هواشناختی و الگوهای سینوپتیکی حاکم بر منطقه وجود دارد که مهمترین آنها به شرح زیر است.

کاهش سرعت باد در لایه‌های پایین جو و سطح زمین روی منطقه پایداری هوا در سطح زمین و یا سطوح میانی جو تقویت پرفشارهای روی منطقه توسط پر ارتفاع های سطوح میانی کاهش لایه اغتشاش و افزایش تراکم آلاینده ها در سطح زمین، گسترش پرارتفاع جنوب ایران به بخشهای شمال شرقی و مرکزی کشور که تهران نیز تحت پوشش آن قرار می‌گیرد.

بنابراین ملاحظه می‌شود که با استفاده از روش تحلیل مولفه‌های اصلی و خوشه بندی می‌توان الگوهای غالب سینوپتیکی مربوط به روزهای مختلف سال از لحاظ میزان آلایندگی را طبقه بندی و آنها را در چهار گروه روزهای با هوای پاک، سالم، ناسالم و بسیار ناسالم خوشه بندی کرد.

نتایج حاصله از مطالعه همدیدی سامانه‌های جوی در زمان رخداد آلودگی هوا در تهران نشان می‌دهد که وقوع این شرایط بستگی زیادی به استقرار پرفشاری در جنوب رشته کوه البرز و پرفشاری در شرق دریا ی خزر دارد.

همچنین از اطلاعات به دست آمده از تفسیر نقشه‌های میانگین در می‌یابیم که پتانسیل آلودگی هوای تهران در صورت استقرار پرفشار در نیمه جنوبی رشته کوه البرز و روی قسمتهایی از رشته کوه زاگرس و همچنین در نواحی شمال شرقی کشور به شدت افزایش می‌یابد.

یکی از دلایل اصلی این اتفاق می‌تواند ایجاد نیروی گرادیان فشار باشد که ضمن ایجاد جریانات ضعیف در جنوب وجنوب غربی تهران، شدت بادهای داخلی تهران را محدود می‌سازد و باتوجه به وجود کوه‌ها که مانند سدی در مقابل این جریانات قرار گرفته‌اند و نیز وجود پایداری شدید جوی، آلاینده ها در یک لایه نازک سطحی بر روی شهر تهران انباشته می‌شوند.

پس از بررسی های انجام گرفته بر روی نقشه‌های 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.