نقش تندی باد و ارتفاع لایه مرزی سیاره ای در غلظت سطحی ذرات PM۲.۵ در استان تهران

در پژوهش حاضر برای بررسی نقش تندی باد و ارتفاع لایه مرزی سیاره ای (PBL) در غلظت سطحی ذرات کمتر از ۵/۲ میکرون (PM۲.۵) از داده های بازتحلیل ماهانه MERRA-۲ با تفکیک افقی ۶۲۵/۰×۵/۰ درجه طی دوره ۲۰۰۰-۲۰۲۳ استفاده شده است که در آن داده های غلظت سطحی PM۲.۵ با استفاده از روش یادگیری ماشین از طریق شبکه های عصبی پیچشی تصحیح شده اند. نتایج نشان داد که در استان تهران ارتفاع PBL در تابستان به دلیل گرمایش سطحی و تلاطم بیشتر افزایش و در زمستان به علت سرمایش و پایداری جو کاهش می یابد؛ این تغییرات با دمای هوای نزدیک سطح مرتبط اند. از نظر مکانی، در بهار و زمستان ارتفاع PBL در دشت های جنوبی بیشتر از مناطق کوهستانی شمال است، اما در تابستان این الگو معکوس می شود. الگوی فصلی باد نیز متغیر است؛ تابستان با بادهای شرقی و شدید، و پاییز با کمترین سرعت باد همراه است، در حالی که در بهار و زمستان بادهای غربی غالب هستند. غلظت سحطی PM۲.۵ در زمستان بیشینه و در تابستان به کمترین مقدار می رسد، به طوری که در زمستان و در بخش های جنوبی استان تهران غلظت سطحی PM۲.۵به بیشتر از μg m-۳ ۷۰ و در تابستان و در نواحی شمالی استان تهران به کمتر از μg m-۳ ۱۰ می رسد. غلظت سطحی PM۲.۵ با ارتفاع PBL در همه فصل ها همبستگی منفی و معنادار دارد که اندازه این همبستگی منفی در فصول سرد بیشتر از فصول گرم است. بیشینه اندازه ضریب همبستگی بین غلظت سطحی PM۲.۵ و ارتفاع PBL دارای مقادیر کمتر از ۷/۰- است که در پاییز رخ می دهد. در فصول سرد سال، کاهش تلاطم و عدم تهویه قائم جو موجب کاهش ارتفاع PBL می شود که این فرآیند نقش موثری در افزایش غلظت سطحی PM۲.۵ دارد. همچنین نتایج نشان می دهد که تندی باد در میزان غلظت سطحی PM۲.۵ نقش دوگانه ای دارد؛ بطوریکه ضریب همبستگی بین غلظت سطحی PM۲.۵ و تندی باد ۱۰ متری در زمستان منفی و معنادار و در بهار و تابستان مثبت و معنادار است. این نشان می دهد که در زمستان افزایش تندی باد با کاهش و در بهار و تابستان با افزایش غلظت سطحی PM۲.۵ همراه است. در بهار و تابستان افزایش تندی باد احتمالا به دلیل افزایش گسیل گردوخاک و یا انتقال آن از نواحی دیگر به استان تهران، سبب افزایش غلظت PM۲.۵ می شود.

کلیدواژه ها:

تندی باد ، غلظت سطحی PM۲.۵ ، ارتفاع لایه مرزی سیاره ای ، داده های MERRA-۲