مطالعه و بررسی تأثیر کمیتهای هواشناسی بر پتانسیل آلودگی شهر اراک | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| مقاله 5، دوره 22، شماره 3، 1403، صفحه 447-468 اصل مقاله (1.74 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/envs.2024.1340 | ||
| نویسندگان | ||
| محمود امیدی1؛ ساویز صحت کاشانی* 2؛ مهدی رهنما2؛ نوشین خدام2؛ فائزه نوری2؛ غلامرضا مرادی1؛ محمدرضا احمدی1 | ||
| 1اداره کل هواشناسی استان مرکزی، اراک، ایران | ||
| 2پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: توسعه شهرنشینی و آلودگی هوای شهری بویژه در کلانشهرها بعنوان یکی از معضلات جامعه بشری مطرح میشود و تلاش برای شناخت عوامل تأثیرگذار در مطالعات علمی اهمیت دوچندانی یافته و کاهش مخاطرات آن در دستور کار ویژه مسئولان و سیاستگذاران شهری و کشوری قرار دارد. شهر اراک یکی از هشت کلانشهر آلوده ایران بهحساب میآید که آلودگی آن بطور عمده تحت تأثیر فعالیت صنایع است. هدف این مقاله مطالعه و بررسی کمیت های هواشناسی اثرگذار بر پتانسیل آلودگی شهر اراک شامل سرعت باد، دما، فشار، بارش، ارتفاع لایه مرزی، سرعت قائم جو در ترازهای 825، 700 و 500 میلیباری و ضریب تهویه هوا بعنوان یکی از آلودهترین شهرهای کشور تعیین شده است. مواد و روشها: در این مقاله از آمار 20 ساله ایستگاه همدیدی شهر اراک (1380-1399) برای کمیت های سطح زمین شامل سرعت باد، دما، فشار و بارش و همچنین از داده های 20 ساله (2001 تا 2020) باز تحلیلشده Era5 از پایگاه دادههای ECMWF برای کمیت های سطوح فوقانی استفاده شده است. برای بررسی سایر کمیتهای جوی شامل ارتفاع لایهمرزی، تندی باد در ترازهای بالای جو و باد قائم در ترازهای 825، 700 و 500 میلی باری نیز از دادههای باز تحلیل شده Era5 با تفکیک 25/0 درجه بصورت روزانه استفاده شد. هدف اصلی این مقاله شناسایی کمیت های هواشناسی تأثیرگذار بر پتانسیل آلودگی، بررسی کمیت های جوی و پتانسیل آلودگی ازنظر پراکنش زمانی و تحلیل صحیح وضعیت آلودگی و عوامل آن با هدف یاری به مدیریت منابع آلاینده بود. بهاین منظور نخست به بررسی روند تغییرات میانگین شبانهروزی، ماهانه و فصلی کمیتهای هواشناسی مذکور پرداخته شد. سپس با استفاده از ارتفاع لایهمرزی و متوسط باد در لایه مرزی کمیت ضریب تهویه محاسبه شد و تغییرات آن بصورت شبانهروزی، ماهانه و فصلی ارزیابی شد. همچنین برای بررسی انتقال آلودگی از شازند به سمت شهر اراک گلباد برای این منطقه تهیه و امکان انتقال آلودگی بررسی شد. نتایج و بحث: نتایج بررسی تأثیر کمیتهای هواشناسی بر پتانسیل آلودگی هوای شهر اراک نشان داد که کمیت دما میتواند بهطورمستقیم در کیفیت هوای این شهر اثرگذار باشد. بهطوریکه دماهای پایین و کاهش دمای شبانه بویژه در فصول سرد سال میتواند سبب شکلگیری وارونگی و افزایش پایداری در نزدیکی سطح زمین شود. این وضعیت سبب کاهش ارتفاع لایهمرزی و کاهش ضریب تهویه شده و درنتیجه بالارفتن پتانسیل نگهداشت آلایندههای جوی را بههمراه دارد. سرعت قائم جو نیز در فصلهای سرد سال سبب فرونشینی شده که باعث افزایش میزان آلایندهها میشود. بااینحال نتایج تحلیل سرعت باد و سرانه بارشی نشان داد که این دو کمیت تأثیر کم و ناچیزی در کاهش آلایندهها در سطح شهر اراک دارند. همچنین با توجه به موقعیت مکانی شهر اراک و شازند و بررسی گلباد این دو شهر، احتمال انتقال آلایندههای جوی از شازند به اراک بویژه در فصول بهار، پاییز و زمستان وجود دارد. نتیجهگیری: به طورکلی بررسی کمیت های هواشناسی سطح زمین و سطوح فوقانی جو حاکی از پتانسیل بالای نگهداشت آلودگی و کم بودن ضریب تهویه شهر اراک است که بویژه در ماه های سرد سال و در ساعت های شبانه و صبحگاهی قابل توجه تر است. بنابراین، سیاست ها می بایست بر استقرار صنایع با آلایندگی کم باشد و مدیریت منابع آلاینده بهطورخاص در ایام سرد سال و ساعات شبانه و صبحگاهی میبایست موردتوجه قرار گیرد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| اراک؛ پتانسیل آلودگی؛ ضریب تهویه؛ لایهمرزی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Study and Investigating the Effect of Meteorological Quantities on the Pollution Potential of Arak City | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mahmood Omidi1؛ Saviz Sehat Kashani2؛ Mehdi Rahnama2؛ Noushin Khoddam2؛ Faezeh Noori2؛ Gholamreza Moradi1؛ Mohammadreza َAhmadi1 | ||
| 1Markazi Province Meteorology Office, Arak, Iran | ||
| 2Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science (RIMAS), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: Urbanization and air pollution, especially in megacities, are major issues today. Understanding the factors contributing to this problem is crucial, and reducing the associated risks is a top priority for city and country officials. Arak City in Iran is one of the most polluted cities in the country, with industrial activities being the main cause of pollution. This research aims to investigate the meteorological factors that contribute to the pollution potential of Arak City, including wind speed, temperature, pressure, precipitation, boundary layer height, vertical velocity of the atmosphere at the levels of 825, 700, and 500 mb, and air conditioning coefficient. The study ultimately confirms Arak City's reputation as one of the most polluted cities in Iran. Material and Methods: In this article, from the 20-year statistics of the Arak observation station (1380-1399) for the quantities of the earth's surface, including wind speed, temperature, pressure, and precipitation, as well as the 20-year data from 2001 to 2020, the reanalyzed data of Era5 from the database ECMWF has been used for upper-level quantities. To check other atmospheric quantities, including boundary layer height, wind speed in the upper atmosphere, and vertical wind at 825, 700, and 500 mb levels, Era5 reanalyzed data with a resolution of 0.25 degrees extracted from the ECMWF database were used. Results and Discussion: The results indicated that low temperatures in the cold period of the year, as well as low night and morning temperatures in the cold months of the year, can cause temperature inversion and increase the retention potential of atmospheric pollutants. The average wind speed indicates the low and insignificant effect of the wind, especially in the cold days of the year and in the morning and night hours. Daily per capita rainfall of less than 1 mm did not have a significant effect in reducing pollutants. The investigation of meteorological quantities in the upper levels of the atmosphere showed that the height of the boundary layer fluctuates between 200 and 1400 m daily, which was less than 400 m from late November to January. Analysis of the vertical velocity at altitudes of 825 and 700 hPa revealed a downward movement during winter, autumn, and spring, while an upward trend was noted during daytime hours in the summer season. Furthermore, a descent was observed at the 500 hPa level throughout all seasons during nighttime hours, which is not as effective as the other two altitude levels. Examining the daily air ventilation coefficient also indicated its high fluctuations throughout the year from 800 to 7500 m2s-1. The number of hourly changes also indicated fluctuation in the range of 22000 to around zero. The maximum ventilation coefficient at 12 UTC was between 3000 and 20000 m2s-1. At 00:00, 03:00, and 21:00 UTC, the ventilation coefficient was less than 1500 m2s-1 on all days of the year. Also, according to the location of Arak and Shazand, there is a possibility of the transfer of atmospheric pollutants from Shazand to Arak, especially in spring, autumn, and winter. Conclusion: Overall, the study of weather patterns at both ground level and in higher parts of the atmosphere highlights the risk of pollution buildup and low ventilation in Arak City, particularly during the colder months and during nighttime and early morning hours. As a result, it is important for policies to prioritize the establishment of low-pollution industries and the management of sources of pollution, especially during the aforementioned times. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Arak City, pollution potential, ventilation coefficient, boundary layer | ||
| مراجع | ||
|
Allahabadi, A. and Ahmadi Asoor, A., 2011. Measuring the air pollutants in Sabzevar, Iran. Journal of Sabzevar University of Medical Sciences. 18(2), 140-147. (In Persian with English abstract) Badamfirooz, J., Rahmati, A., Daneshpajooh, N., Mousazadeh, R. and Mirzaei, R., 2022. Investigating the impact of existing and under construction industries on the air quality of Arak City using ADMS model. Environmental Sciences. 20(1), 21-40. doi: 10.52547/ENVS.2021.1022 Bodor, Z., Bodor, K., Keresztesi, Á. and Szép, R., 2020. Major air pollutants seasonal variation analysis and long-range transport of PM10 in an urban environment with specific climate condition in Transylvania (Romania). Environmental Science and Pollution Research. 27, 38181-38199. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09838-2 Borhani, F., Ehsani, A.H., McGuirk, S.L., Shafepour Motlagh, M., Mousavi, S.M., Rashidi, Y. and Mirmazloumi, S.M., 2023. Examining and predicting the influence of climatic and terrestrial factors on the seasonal distribution of ozone column depth over Tehran Province using satellite observations. Acta Geophys. 72, 1191-1226. https://doi.org/10.1007/s11600-023-01179-1. Borhani, F., Shafepour Motlagh, M., Ehsani, A.H., Rashidi, Y., Maddah, S. and Mousavi, S.M., 2023. On the predictability of short‑lived particulate matter around cement plant in Kerman, Iran: machine learning analysis. International Journal of Environmental Science and Technology. 20, 1513–1526. https://doi.org/10.1007/s13762-022-04645-3 Chan, L., Qihong, D., Weiwei, L., Boliang, H., Lingzhi, S., 2012. Characteristics of ventilation coefficient and its impact on urban air pollution. Journal of Central South University Technology. 19, 615-622. https://doi.org/10.1007/s11771-012-1047-9 Choudhary, M. P., Vaibhav, G., 2013. Causes, Consequences and Control of Air Pollution. Conference: All India Seminar on Methodologies for Air Pollution Control at: Malviya National Institute of Technology, Jaipur, Rajasthan, India. Copernicus Climate Change Service (C3S), 2017. ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalyses of the global climate. Copernicus Climate Change Service Climate Data Store (CDS), date of access. https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home. Gassmann, M., Mazzeo, N.A., 2000. Air pollution potential: Regional study in Argentina. Environmental Management. 25, 375-382. https://doi.org/10.1007/s002679910029 Ghahroudi Tali, M., 2016. Physical development of Arak city applying natural indicators. European Journal of Geography. 7(3), 99-110. https://eurogeojournal.eu/index.php/egj/article/view/392. Holton, J.R., 2004. An Introduction to Dynamic Meteorology, Elsevier Academic Press, Fourth Edition. Hosseinibalam. F. and Hejazi, A., 2012. Influence of meteorological parameters on air pollution in Isfahan. Environment and Chemistry, IPCBEE. 46. Javan Bakht Amiri, S., Khatami, S.H., 2018. Investigating the relationship between air quality index pollutants and meteorological parameters in Tehran with regression analysis approach. Human and Environment Quarterly. 10 (1), 15-28. (In Persian with English abstract). Karam, A., Ranjbar Barouq, Z., Mohammadian, E., 2013. Study of the effect of topography on the air pollution of Arak city. the first conference of geographical sciences of Iran. ICGS01_194(In Persian with English abstract). Kayes, I., Shahriar, S., Hasan, K., Akhter, M., Kabir, M. and Salam, M., 2019, The relationships between meteorological parameters and air pollutants in an urban environment. Global Journal of Environmental Science and Management. 5(3), 265-278. doi: 10.22034/GJESM.2019.03.01 Kermani, M., Davalit, M., Fallah Jokandan, S., Aghaei, M., Bahrami Asl, F. and Karimzadeh, S., 2016. Investigation of health index of air quality and its applications in seven cities of Iran in 2011. J Arak Uni. Med. Sci. 19 (12), 78-88. . (In Persian with English abstract). Liu, Y., Zhou Y. & Lu, J., 2020. Exploring the relationship between air pollution and meteorological conditions in China under environmental governance. Scientific reports. 3, 14518. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71338-7 Liu, Z., Shen, L., Yan, C., Du, J., Li, Y. and Zhao, H., 2020. Analysis of the Influence of Precipitation and Wind on PM2.5 and PM10 in the Atmosphere. Advances in Meteorology. 2020, 1-13. https://doi.org/10.1155/2020/5039613 Nowrozi, F. and Shamsipour, A.A., 2014. The effect of climatic factors in controlling or intensifying air pollution in Arak. International Conference on Environmental Sciences, Engineering and Technologies, Tehran. (In Persian with English abstract). Oji, S. and Adamu, H., 2020. Correlation between air pollutants concentration and meteorological factors on seasonal air quality variation. Journal of Air Pollution and Health; 5(1), 11-32. https://doi.org/10.18502/japh.v5i1.2856 Panahi, Ali, 2015. Investigation of the relationship between air quality index pollutants and meteorological parameters in severe storms of Tabriz city. Geographical Space Quarterly. 62, 63-76. (In Persian with English abstract). Salehi, M., Mirhoseini, H., Karimi, B. and Hashiani, A.A., 2021. Association between airborne particles and meteorological parameters in Arak industrial city. Journal of Air Pollution and Health. 6(1). 42-53. https://japh.tums.ac.ir/index.php/japh/article/view/276 Skoro, G., 2001. Transportation, Weather Disasters and Air Pollution. translated by Dr. Shahriar Khalidi, Shahid Beheshti University Press. Tehran, pp. 181. Vari, H. and Hamami, M., 2022. The effect of meteorological parameters on the air pollution in Tehran and determining its status using geostatistics and geographic information system, the 8th international conference on interdisciplinary research in civil engineering, architecture and urban management of the 21st century Tehran, https://civilica.com/doc/1533262 Voiculescu, M., Constantin, D.E., Condurache-Bota, S., Călmuc, V., Ros, A. and Mariana, C., 2020. Role of Meteorological Parameters in the Diurnal and Seasonal Variation of NO2 in a Romanian Urban Environment. International Journal of Environmental Research and Public Health. 17 (17), 6228. https://doi.org/10.3390/ijerph17176228 Xu, H.H., Pu, J.J., He, J., Liu, J., Qi, B. and Du, R.G., 2016. Characteristics of Atmospheric Compositions in the Background Area of Yangtze River Delta during Heavy Air Pollution Episode. Advances in Meteorology. 2016, 1-13. https://doi.org/10.1155/2016/7240486
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 8,134 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,360 |
||