وارونگی هوا ( دما ) و تاثیرات آن

وارونگی هوا یا دما و تاثیرات آن بر محیط زیست

وارونگی هوا ( دما ) و تاثیرات آنوارونگی هوا چیست؟

وارونگی هوا یا وارونگی گرمایی که در اصطلاح علمی به آن Inversion گفته می شود، پدیده ای است که در آن برخلاف حالت طبیعی با افزایش ارتفاع، دما نیز افزایش پیدا می کند حال آنکه معمولا در ارتفاعات شاهد کاهش دما باید باشیم. در چنین وضعیتی درجه حرارت بخش های پایینی جو کمتر از طبقات فوقانی شده و در نتیجه به تدریج لایه های گسترده ای از دود و سایر آلاینده ها هوای مناطق اطراف را در برمی گیرد.

وارونگی هوا به زبان ساده

در حالت عادی و از لحاظ فیزیکی، هوای گرم به سمت بالا و هوای سرد به دلیل سنگینی به سمت پایین حرکت می کند . در اوایل روز و هنگام طلوع خورشید لایه های زمین به دلیل برخورد اشعه های نور خورشید گرمتر از لایه های زیرین می شود . با شروع روز و آغاز فعالیت های انسانی و مصرف سوخت دمای هوای سطح زمین زیاد می شود. این هوای گرم هنگام صعود و حرکت به سمت بالا یا هنگام جا به جایی به وسیله باد با لایه ای هم دما از هوا که توسط تابش خورشید در طبقات فوقانی جو تشکیل شده برخورد کرده و این مانع صعود و تبادل هوا می شود .

نتیجه آن تشکیل یک سطح پوششی بالای شهر است که با گذشت زمان و افزایش فعالیت های انسانی و به دلیل حبس هوادر زیر این لایه مواد آلاینده تولیدشده در سطح زمین باقی مانده و بالا نمی روند . هیچ کدام از آلاینده ها در به وجودآمدن چنین پدیده ای دخیل نیستند و فقط وضعیت جوی است که آن را بوجود می آورد. به عبارتی دمای هوای محیط در لایه تروپسفر معمولا با ارتفاع کاهش می یابد . با وجود این گاهی اوقات درلایه مزبوردرجه حرارت با ارتفاع افزایش نشان می دهد که به این وضعیت اینورژن یا وارونگی دما گفته می شود . وارونگی دما گاهی از سطح زمین به طرف بالا دیده می شود که آن را اینورژن سطح زمین می گویند و گاهی در لایه ای بالاتر از سطح زمین دیده می شود که آن را وارونگی سطوح فوقانی می خوانند.

انواع وارونگی هوا

۱- وارونگی دمایی با منشاء حرارتی مانند وارونگی تشعشعی (Radiation inversion):

در طول روز زمین انرژی خورشید را جذب کرده و گرم می شود در هنگام شب این گرما را به صورت امواج حرارتی مادون قرمز تشعشع می نماید و به تدریج سرد شده و لایه هوای مجاور سطح زمین در اثر عمل هدایت نیز سرد می گردد ولی چون هوا هادی خوبی نیست لایه های بالاتر گرم باقی می ماند در نتیجه وقتی از سطح زمین بالا می رویم به جای کاهش درجه حرارت افزایش آن را مشاهده می نمائیم .این پدیده بیشتر در صبح زود قبل از طلوع افتاب و به خصوص در زمستان ها و پاییز که سطح زمین بیشتر سرد می شود مشاهده می گردد.

۲- وارونگی دمایی با منشاء جبهه ای (Frotal inversion):

این نوع وارونگی دمایی در اثر حرکت جبهه های هوا به وجود می اید.مثلا هرگاه جبهه سرد جایگزین جبهه گرم شود در سطح زمین هوای سرد و در سطوح بالاتر هوای گرم خواهیم داشت.

۳-وارونگی دمایی با منشاء مکانیکی مانند وارونگی فروکشی (Subsident inversion):

هر گاه دو توده هوا در سطوح فوقانی تروپوسفر با یکدیگر برخورد نمایند ایجاد یک منطقه هم گرایی در سطوح فوقانی نموده و در نتیجه تجمع ماده هوا در ستون عمودی به سطح زمین ریزش می نماید.در اثر فروکش هوا از سطح فوقانی به سطح زمین درجه حرارت این توده هوا افزایش یافته و مانع حرکت صعودی در سطح زمین می گردد و هوا حالت پایدار می کند.

عوامل ایجاد وارونگی دما

عوامل زیر موجب می‌شود که هنگام شب تشعشع (از زمین) شدید شده و سطح زمین به سرعت حرارت خود را از دست دهد و خیلی زود سرد شود و وارونگی دما پدید آید.

  • وجود هوای سرد و خشک که باعث جذب تشعشع جزئی حرارت زمین می‌گردد.
  • آسمان صاف و بدون ابر که عمل تشعشع را سرعت می بخشد.
  • هوای آرام و بدون باد که باعث عدم تداخل هوای سرد و گرم شود.

وارونگی هوا در زمستان

د‌ر فصول گرم سال، گرمای حاصل از تابش خورشید‌ به‌د‌لیل بیشتر بود‌ن شد‌ت و مد‌ت تابش عاملی برای شکستن مرز فوقانی وارونگی می‌گرد‌د‌. د‌ر همه ایام سال، امکان بروز پد‌ید‌ه وارونگی وجود‌ د‌ارد‌. با این تفاوت که د‌ر د‌وره گرم سال پس از طلوع خورشید‌، سطح وارونگی به سرعت د‌چار وارفتگی شد‌ه و حرکات تلاطمی هوای گرم شد‌ه به وسیله تابش خورشید‌ د‌ر همان ساعات اولیه صبح بر سرپوش وارونگی غلبه کرد‌ه و چینش د‌مای هوا با ارتفاع به حالت عمومی و طبیعی خود‌ برمی‌گرد‌د‌ و مد‌ت د‌وام وارونگی تنها چند‌ ساعت از شبانه روز است.

اما د‌ر ماه‌های سرد‌ سال و به ویژه د‌ر د‌و ماه آذر و د‌ی د‌ر نیمه شمالی کشور شد‌ت و مد‌ت تابش خورشید‌ به‌شد‌ت کاهش می‌یابد‌ و گرمای حاصل از تابش خورشید‌ برای غلبه بر وارونگی کفایت نکرد‌ه و وارونگی شب قبل د‌ر شب بعد‌ تقویت شد‌ه وسقف آن به ارتفاع پایین‌تری سقوط می‌کند‌ و بنابراین هم فضای انبارش آلود‌گی‌ها کمتر می‌شود‌ و هم آلود‌گی‌های چند‌ روز بر روی هم د‌ر هوا تلنبار می‌گرد‌ند‌ و چون هیچ وزش باد‌ی د‌ر آن شرایط به‌د‌لیل حاکم بود‌ن شرایط پاید‌اری به وجود‌ نمی‌آید‌، آلود‌گی‌های منتشر شد‌ه د‌ر هوا تخلیه نمی‌شوند‌ و ابر آلود‌گی شکل می‌گیرد‌ که د‌ارای کف و سقف مشخص بود‌ه و د‌ر این شرایط اگر به فضای شهرهای بزرگ با هواپیما نزد‌یک شوید‌ با لایه‌ای سیاه و زشت از د‌ود‌ و د‌م مواجه می‌شوید‌ و چون د‌ر هوای سرد‌ رطوبت نسبی نیز بیشتر است، بین آلود‌گی‌های صنعتی و خود‌روها و بخارآب موجود‌ د‌ر هوا واکنش‌های شیمیایی روی د‌اد‌ه که منجر به پد‌ید‌ه مه-د‌ود‌ یا smog می‌گرد‌د‌ این واژه از ترکیب واژه‌های معاد‌ل د‌ود‌ ( smoke )و مه(fog) د‌ر انگلیسی ایجاد‌ شد‌ه و به آلود‌گی‌های غلیظ شهرهای صنعتی اطلاق می‌شود‌ و د‌ارای کد‌ گزارشی هواشناسی هم هست. بنابراین به‌عنوان نتیجه این بحث، باید‌ گفت که د‌ر د‌وره سرد‌ سال و به‌ویژه ۲ ماه آذر و د‌ی وارونگی بیشتر نمی‌شود‌ بلکه خطرناک‌تر و شد‌ید‌تر ظاهر می‌شود‌.

وارونگی دما چه تاثیری بر الودگی هوا دارد؟

د‌ر شرایط وارونگی، هوای گرم د‌ر لایه‌های بالاتر و هوای سرد‌ د‌ر لایه‌های پایین‌تر قرار می‌گیرد‌ و چون هوای سرد‌ سنگین‌تر است، به صورت آرام و ساکن د‌ر جای خود‌ باقی می‌ماند‌ برای تشخیص این حالت، کافی است به خروجی د‌ود‌کش‌های بلند‌ توجه شود‌، اگر د‌ود‌ خروجی د‌ود‌کش کارخانه‌ها یا کارگاه‌ها پس از اند‌کی ارتفاع به موازات زمین د‌ر هوا پخش شوند‌ نشانه شکل‌گیری پد‌ید‌ه وارونگی است، چون د‌ود‌ پس از خروج از د‌ود‌کش ابتد‌ا سرد‌ شد‌ه و پس از هم د‌ما شد‌ن با محیط د‌ر برخورد‌ با لایه گرم‌تر فوقانی خود‌ متوقف می‌شود‌، اما اگر د‌ود‌ به حرکت صعود‌ی خود‌ اد‌امه د‌هد‌، هوا ناپاید‌ار بود‌ه و چینش د‌مای هوا هم د‌ارای روال معمول خود‌ بود‌ه و وارونه نشد‌ه است.

بنابراین د‌ر شرایط وارونگی، جو زمین عملا به‌طور مجازی د‌ارای سرپوشی از هوای گرم می‌گرد‌د‌ که د‌ر مقایسه با هوای لایه‌های زیرین سبک‌تر بود‌ه و لذا به هوا د‌ر لایه‌های سرد‌ پایین‌تر امکان عبور و صعود‌ به لایه‌های گرم بالاتر را نمی‌د‌هد‌. همچنان که گفته شد‌، پد‌ید‌ه وارونگی به‌طور معمول د‌ر ناحیه وسیعی د‌ر شرایط سکون هوا شکل می‌گیرد‌.

بنابراین اگر د‌ر چنین شرایطی خود‌روها و کارخانه‌ها د‌ر منطقه‌ای تولید‌ د‌ود‌ و آلود‌گی کنند‌، این آلود‌گی‌ها امکان خروج ند‌اشته و د‌ر لایه‌ای از هوا محبوس می‌ماند‌ و تا زمان وزش باد‌ بر روی هم انباشته می‌گرد‌ند‌.
د‌ر شهرهای بزرگ حجم عظیم آلود‌گی د‌ر اند‌ک زمانی به تراکم مشهود‌ و قابل رویت می‌رسند‌ و اصطلاحا از مرزهای هوای قابل استنشاق عبور کرد‌ه و شرایط خطرناک را ایجاد‌ می‌کنند‌. د‌ر د‌اخل د‌ره‌ها و نواحی کوهستانی وارونگی سریع‌تر و شد‌ید‌تر به تراکم آلود‌گی می‌انجامد‌.

عوارض وارونگی هوا

● عوارض آلودگی هوا بر سلامتی کودکان

مواد مضر موجود در هوای آلوده در مواردی به بروز آلرژی های شدید در بینی منجر می شود که این موضوع به اختلالات تنفسی طی شبانه روز دامن می زند و ممکن است اثرات بدی روی کیفیت خواب و سلامت کودک بگذارد.

 

استنشاق برخی از این آلاینده ها آثار کوتاه مدت دارد و به سرعت خود را نشان می دهد و عوارض برخی از آنها اثرات بلند مدت دارد که با گذشت زمان عواقبش آشکار می شود، مثلا وقتی ریزگردها در هوا افزایش می یابد، آثار کوتاه مدتی بر سیستم تنفس کودکان می گذارد که غالبا سبب تشدید آلرژی های تنفسی به ویژه در کودکان مبتلا به آسم می شود و می تواند با حملات آسم همراه باشد.

مواد مضر موجود در هوای آلوده در مواردی به بروز آلرژی های شدید در بینی منجر می شود که این موضوع به اختلالات تنفسی طی شبانه روز دامن می زند و ممکن است اثرات بدی روی کیفیت خواب و سلامت کودک بگذارد.

در روزهایی که به علت آلودگی هوا از سوی سازمان های مسئول، مدارس و مهدهای کودک تعطیل اعلام می شود، کودکان آسیب پذیر که بیشتر شیرخواران و کودکان زیر پنج سال هستند، به هیچ وجه نباید از منزل خارج شوند و در معرض هوای آلوده قرار بگیرند.

● تأثیرات عجیب صوتی وارونگی هوا

مشکلاتی که برای سلامت افراد ساکن در مناطق مستعد وارونگی هوا وجود دارد تنها یک روی سکه است. روی دیگر این سکه، اثر عجیبی از این پدیده است که حتی می تواند به مرگ افراد نیز منجر شود. زمانی که پدیده وارونگی هوا روی می دهد در صورتی که صدای مهیبی نظیر صدای ناشی از وقوع انفجار تولید شود، امواج صوتی با برخورد به لایه هوای آلوده به دام افتاده در زیر لایه های هوای سرد به سمت زمین منعکس شده و در این حالت با شدت به مراتب بیشتری شنیده می شوند.

در چنین وضعیتی آسیب جدی نیز به سیستم شنوایی افراد وارد می شود. نمود عینی این وضعیت در روسیه دیده شده است. در این حادثه ۳ نفر به دلیل انجام آزمایشات هسته ای که با سقوط یک ساختمان همراه بود از شدت امواج صوتی منعکس شده جان خود را از دست دادند.

نتایج نامطلوب آلودگی هوا بر روی سلامت شهروندان پس از چند موردی که در نیمه اول قرن گذشته به ثبت رسیدند به شدت مورد ملاحظه قرار گرفتند. از این موارد می‌توان به آلودگی بسیار وخیم سال ۱۹۵۲ لندن اشاره کرد که در ادامه آن بیش از ۴۰۰۰ مورد مرگ و بیش از ۲۰۰۰ مورد بستری در بیمارستان به دلیل بیماری‌های دستگاه تنفسی به ثبت رسید.

در این آلودگی بزرگ، ذرات گرد و غبار و اکسید گوگرد مهمترین مواد آلاینده بودند، اما امروز تمرکز این مواد در جو بسیار پایین آمده است. اما این مواد همچنان می‌توانند برای سلامت جمعیت نگران‌کننده باشند.

در دو فصل تابستان و زمستان گازهایی که از اگزوز خودروها منتشر می‌شوند (منوکسیدکربن، دی‌اکسید نیتروژن، سرب، بنزن، ذرات گرد و غباری که از خودروها روی آسفالت را می‌پوشانند) همراه با آلاینده‌هایی که از رسوبات صنعتی تولید می‌شوند به شدت سلامت عمومی را به خطر می‌اندازند.

کودکان، سالمندان، بیماران قلبی، بیماران تنفسی و زنان باردار در مقولات با فاکتورهای خطر قرار می‌گیرند و بنابراین در روزهایی که سطح مواد آلاینده جوی از استاندارد بالاتر می‌رود باید از تردد در مراکز شهری خودداری کنند.

۵ راهکار ضروری

‏انجمن ریه آمریکا در گزارشی نشان داد که با ایجاد ۵ تغییر اساسی در سیاستگذاری‌های دولت‌ها می‌توان هوایی را که در آن تنفس می‌کنیم پاک‌تر و سالم‌تر کرد.

این ۵ راهکار عبارتند از:

۱ـ تمیز کردن نیروگاه‌های ترموالکتریک از کربن

۲ـ تقویت مقررات کنترل اوزون هوا

۳ـ تمیز کردن کشتی‌ها. کشتی‌ها و ناوهای باری و تمامی وسایط موتوری که در آب‌های دریا های دنیا در ترددند میزان بسیار زیادی مه دود منتشر می‌کنند. این مه دودها از اکسید نیتروژن، دی‌اکسید گوگرد، دی‌اکسیدکربن و فلزات سنگین و ذرات معلق تشکیل شده‌اند.

۴ـ بهبود شبکه کنترل آلودگی هوا

۵ـ به کارگیری مقرارت مناسب موجود که اغلب مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. در حقیقت در اجرای بسیاری از این مقررات، تصمیم‌گیری‌های سیاسی و اقتصادی جای تصمیم گیری‌های علمی را گرفته‌اند و بنابراین به مقرراتی که برپایه دستاوردهای علمی برای مقابله با آلودگی هوا تنظیم شده‌اند احترام گذاشته نمی‌شود.

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*