چکیده:
ارتفاع لایه مرزی، یکی از مهمترین مولفه های تعیین کننده، وسعت آمیزش آلاینده ها و کیفیت هوای لایه نزدیک به سطح زمین می باشد. هدف اساسی این تحقیق مطالعه تغییرات و ارتفاع و ضخامت لایه مرزی استان خوزستان در شرایط گردوغبار شدید میباشد. در این تحقیق طی یک دوره 7 روزه (27ژانویه 2015 تا 1 فوریه 2015) که یک رخداد حاد گردوغبار در استان خوزستان رخ داد ارتفاع لایه مرزی در همان روزها از داده های دقت بالای پایگاه میان برد اروپایی(ECMWF) اخذ گردید، داده های مربوط به غلظت گردوغبار نیز از سنجش های میدانی سازمان محیط زیست بدست آمد در نهایت با تحلیل سینوپتیک و تحلیل فراوانی ارتفاع لایه مرزی و غلظت گردوغبار شرایط لایه مرزی مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان داد ارتباط مستقیم و معنی درای بین شدت گرد وغبار و ارتفاع و ضخامت لایه مرزی در استان خوزستان وجود دارد که با در نظر گیری کم فشاری که در منطقه مورد مطالعه در همان روزها در سطوح میانی جو مستقر شده و باعث شده منطقه مورد مطالعه در جلوی فرود حاصله از این سامانه کم فشاری قرار گرفته بگیرد توجیه میشود. بر خلاف آلودگی هوا که غالبا منشا محلی دارند و در شرایطی ایجاد میشوند که شرایط پایداری شدید حاکم بوده و کم بودن ارتفاع لایه مرزی مانع تلاطم و گسترش آلاینده شده و تمرکز آن را در نزدیکی سطح زمین ایجاد میکند، گردو غبار خوزستان در شرایطی ایجاد و تشدید میشود که شرایط ناپایداری برقرار بود این رفتار گردوغبار به این دلیل است که برخلاف آلودگی هوا، گردوغبار منشاء خارجی داشته و توسط سامانه های کم فشار و شرایط سینوپتیک ناپایدار که موجب افزایش ارتفاع لایه مرزی میشوند، وارد منطقه میشود.
One of the most important components of the extent of pollutants mixing and air quality at near the Earth's surface is the height of boundary layer. Many variables involved in determining the height of the boundary layer of atmosphere. Although all of the troposphere (the lower ~10km of the atmosphere) is affected by surface conditions, most of it has a relatively slow response time. The lower part of the troposphere that is affected on a shorter time scale is commonly defined as the Planetary Boundary Layer (PBL). The depth of the mixed layer has a significant effect on the concentration of air pollution, which itself is dependent on the intensity and duration of solar radiation and wind speed. According to Stull, one can describe the planetary boundary layer as that part of the troposphere that is directly influenced by the presence of the earths surface, and responds to surface forcing with a timescale of about an hour or less. Surface temperature has a strong relationship with height of the PBL. As the surface cycles between daytime radiation and nighttime cooling the amount of convection taking place changes. When the temperature gradient is steep, more convection takes place to dissipate thermal energy in the most efficient manner. In other words, the greater the temperature difference between the surface and the lower troposphere, the higher convective eddies must reach to alleviate the gradient. Relating this to Stulls definition of turbulence, it can be concluded that the height of the PBL varies with surface temperature. In fact, the spatial range of the PBL can vary from less than one hundred meters to several kilometers. The strong relationship between convective turbulence and height of the PBL is sometimes used to define the boundary layer and call it the Convective Boundary Layer (CBL). Analogous to the Stulls definition but focusing on turbulence, Lloyd et all describe CBL as a layer of air typically of order 1km in depth, well mixed by turbulence maintained by buoyancy due to heating at the ground. It is bounded above by stably stratified, no turbulent air and grows through the day. In this study we aimed to analysis the status of ABL in 3 dust period days in Khuzestan province of Iran.
The Data were used in this study includes: The Daily data of dust concentration during 27Jan to 1 Feb 2015, the daily height of ABL also were used. The daily data of ABL were given from ECMWF with 1/8 degree spatial resolution. We used the Pearson correlation and synoptic analysis to assessment the condition of boundary layer at the mentioned days. For analysis the characteristic of ABL the climatic data of Wyoming University were used to assessment the thermodynamics of atmosphere. The spatial distribution of ABL height at the dusty day also were used for 12 UTC.
The results indicated there is the direct relationship between the ABL height and the concentration of dust in the mentioned days. So that in the days that the concentration of dust reaches maximum we fund that the height of ABL reaches maximum simultaneously and vis versa. The spatial distribution of ABL height shown that the height of ABL in the 29Jan reaches maximum that the maximum concentration of dust related to this day. And also the minimum concentration of dust observed in 27Jan and 1Feb that the in this day the height of ABL was minimum. The synoptic analysis also reveals that locating the low pressure system at the 500hp level that the Khuzestan province has been locating at the front of this system lead to transport the dust to study area.
In this study we reveal that the height of ABL in the dust days of Khuzestan has a totally revers behavior in compare to the air pollution days in Tehran. In the pollution days in Tehran the lowing of ABL height and inversion lead to intensify the concentration of pollution while in the dust days of Khuzestan the height of ABL were increased in compared with non-dusty days.
خلاصه ماشینی:
احمدی و محمودی(١٣٩٢) به تحلیل داده های آلودگی هوای تهران در دهه اخیر (١٣٨٨- ١٣٧٩)پرداختند نتایج آنها نشان داد که طی یک دهه اخیر کیفیت هوای شهر تهران از نظر آلاینده های مونواکسید کربن ، ذرات معلق ، دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن بهبود یافته در حالی که در غلظت ازن افزایش یافته است .
کرمپور و همکاران (١٣٩٥) به بررسی ارتفاع لایه آمیخته با استفاده از روش وارونگی بحرانی و نقش آن در آلودگی شهر تهران پرداختند نتایج نشان داد که در نمونه های پاک(فصل گرم و سرد سال ) وارونگی ها در ساعات صبح و بعد از ظهر از نوع فرونشینی و شدت خیزآهنگ دمای پتانسیل مساوی بوده است .
/ شکل ١ روز ٩ بهمن ماه شرایط آلودگی در اهواز داده های مورد استفاده در این تحقیق عبارت است از داده های مربوط به غلظت گرد وغبار که از سازمان محیط زیست خوزستان برای روزهای ٢٧ ژانویه تا ١ فوریه سال ٢٠١٥(شمسی) اخذ گردید.
برای بررسی ویژگیهای لایه مرزی از داده های مربوط به پایگاه داده های اقلیمی دانشگاه وایومینگ استفاده شد پس از اخذ اطلاعات مربوط به پیمایش قائم جو در ایستگاه اهواز در بهمن ماه سال ١٣٩٣ هجری شمسی(برابر با ژانویه و فوریه ٢٠١٥ میلادی)، در محیط نرم افزار RAOB، نمودار -Skew T و شاخص ها و اطلاعات نیمرخ شرایط جوی در آن نمونه ها برای شناخت وضعیت دینامیکی و ترمودینامیک جو تهیه گردید.