◄ اثبات تاثیر مستقیم و شدید ذرات معلق هوا بر کاهش بارندگی

سید حسین میرافضلی:  آیا CO₂ منتشر شده مستقیم از خود تهران می تواند روی بارش همان منطقه تأثیر بگذارد؟ پاسخ پیچیده است:

·  انتشار CO₂ در شهرهای بزرگ مانند تهران، همراه با سایر آلاینده ها و گرمای ناشی از جزیره گرمایی شهری (Urban Heat Island) می تواند میکرواقلیم محلی را تغییر دهد:

  · افزایش دمای محلی ناشی از انتشار co2 و ذرات معلق و ... می تواند سبب کاهش رطوبت نسبی و افزایش ظرفیت هوا برای نگهداری رطوبت قبل از بارش شود.

  · این شرایط می تواند تأثیر سرکوب کننده جزئی روی بارش های محلی (مثل رگبارهای محلی) داشته باشد، زیرا هوای گرم تر برای تولید باران نیاز به صعود و سردشدن بیشتری دارد.

برخی عوامل مؤثر بر کاهش بارندگی:

1. تغییرات اقلیمی جهانی (که انتشار CO₂ تهران در آن سهم دارد).

۲. تغییر کاربری زمین و از بین رفتن پوشش گیاهی اطراف شهر (که بر چرخه رطوبت محلی اثر می گذارد).

۳. افزایش آلاینده های ذره ای (Aerosols) در هوا که می توانند مستقیماً با تأثیر بر ابرها (اثر آلودگی بر بارش) مانع از بارش شوند. این اثر محلی برای ذرات معلق قوی تر از اثر مستقیم CO₂ است.

تاثیر مستقیم و شدید ذرات معلق بر کاهش بارندگی:

تاثیر ذرات معلق بر بارش باران و برف عمدتاً از طریق تغییر در میکروفیزیک ابرها رخ می دهد و منجر به کاهش بارش  می شود.  در اینجا به سازوکار اصلی که به "اثر آلتدورف" (Albrecht Effect) یا "اثر سرکوب بارش توسط آئروسل ها" معروف است، می پردازیم.

مکانیسم اصلی (چگونه ذرات معلق بارندگی را کاهش می دهند؟)

1. افزایش تعداد هسته های میعان ابر (CCN)

   · ذرات معلق ریز (مانند سولفات ها، نیترات ها، دوده، گردوغبار) به عنوان هسته های میعان ابر (Cloud Condensation Nuclei - CCN) عمل می کنند.

   · با افزایش آلودگی، تعداد این هسته ها در یک ابر معین به شدت افزایش می یابد.

2. توزیع بخار آب بین قطرات بیشتر

   · مقدار بخار آب موجود در ابر محدود است. با افزایش تعداد هسته ها، این بخار آب بین تعداد بیشتری از قطرات ریز توزیع می شود.

   · در نتیجه، متوسط اندازه قطرات ابر کوچک تر می ماند (مثلاً به جای قطرات ۲۰ میکرومتر، قطرات ۱۰ میکرومتر تشکیل می شوند).

3. مهار فرآیند تشکیل بارش

   · برای تشکیل بارش (باران یا برف)، قطرات ابر باید به اندازه کافی بزرگ شوند (معمولاً بیش از ۵۰-۱۰۰ میکرومتر) تا بر نیروی بالاسو غلبه کرده و سقوط کنند.

   · بزرگ شدن قطرات عمدتاً از طریق برخورد و ادغام (Collision-Coalescence) یا فرآیندهای یخ زنی صورت می گیرد.

   · قطرات ریزتر تمایل کمتری به برخورد و ادغام دارند (مانند توپ های پینگ پونگ در مقابل توپ های فوتبال).

   · همچنین، قطرات کوچک تر دیرتر یخ می زنند (اگر ابر سرد باشد)، که این نیز فرآیند بارش را به تأخیر می اندازد.

4. نتیجه نهایی

   · ابر با عمر طولانی تر اما کارایی بارشی کمتر تشکیل می شود.

   · بارش کاهش می یابد، به تأخیر می افتد، یا در مناطق پایین دست (پشت به باد آلودگی) متمرکز می شود.

اثرات مشاهده شده در مقیاس منطقه ای (مورد تهران و کلانشهرها)

· مطالعات روی کلانشهرهایی مانند تهران، پکن و مکزیکوسیتی نشان داده که لکه های آلودگی می توانند:

  · بارش در منطقه شهری و جهت بادِ رو (Windward) را کاهش دهند.

  · بارش در مناطق پشت به باد (Leeward) را افزایش دهند (به دلیل انتقال ذرات و تغییر در پویایی ابر).

· در ایران، پژوهش ها حاکی از آن است که آلودگی ذره ای ناشی از ترافیک و صنعت و سوخت گاز می تواند بر بارش های اوروگرافیک (کوهستانی) زاگرس و البرز تأثیر منفی بگذارد.

· دوده (کربن سیاه) با جذب نور خورشید و گرم کردن لایه های ابر، می تواند پایداری جو را افزایش داده و از تشکیل ابر مانع شود.

تأثیر بر الگوی مکانی و زمانی بارش

ذرات معلق نه تنها روی مقدار بارش، بلکه بر الگوی مکانی، نوع (برف/باران) و شدت آن اثر می گذارند:

· کاهش بارش های ملایم و مفید و افزایش بارش های رگباری شدید و کم فایده (چون قطرات ریزتر زمان بیشتری برای رشد انفجاری در ارتفاع بالا دارند).

· کاهش ذخیره برفی کوهستان ها (به دلیل تبدیل بارش برف به باران).

جمع بندی و اهمیت موضوع برای ایران

· ذرات معلق (به ویژه از خودروهای دیزلی، بدسوزی گاز  و صنایع و گردوغبار) یکی از عوامل محلی و منطقه ای مؤثر در کاهش بارندگی در ایران هستند.

· این اثر در کنار تغییرات اقلیمی جهانی (ناشی از CO₂) می تواند خشکسالی را تشدید کند و یک چرخه معیوب ایجاد کند.