بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی اثر خرداقلیم های شهری بر تبخیر- تعرق گیاه مرجع در سطح شهر اصفهان
چکیده
فرایند شهرسازی تغییرات چشمگیری در سطح زمین و خصوصیات جوی یک محل به وجود میآورد که میزان تشعشع خالص دریافتی در سطح زمین را تحت تاثیر قرار می دهد. دمای هوا و رطوبت نسبی دو شاخص مهم هواشناسی معرف تشعشع دریافتی و سطح تبخیر می باشند. نیاز آبی گیاه تابعی از دمای هوا، رطوبت نسبی هوا، تشعشع و سرعت باد میباشد. اطلاع از روند تغییرات پارامترهای اقلیمی در سطح شهر برای کنترل آب مصرفی در فضای سبز شهری و تعیین زمان و مقدار آبیاری اولویت دارد. به منظور بررسی اثر خرداقلیمهای شهری بر تبخیر- تعرق گیاه مرجع شش منطقه در سطح شهر اصفهان که از نظر سطوح فضای سبز، آسفالت، اراضی مسکونی و ساختمانها، اراضی بایر، اراضی کشاورزی و سطوح آب با یکدیگر متفاوت بودند، شناسایی شدند و پناهگاههای هواشناسی و دستگاههای ثبات اندازه گیری دما و رطوبت نسبی هوا در هر شش منطقه نصب گردید. اندازه گیری دما و رطوبت نسبی هوا با فاصله زمانی 5 دقیقه به مدت 9 ماه انجام شد. تبخیر- تعرق گیاه مرجع از رابطه فائو-پنمن-مانتیث و هارگریوز- سامانی به صورت روزانه محاسبه شد. دستگاه ثبات نصب شده در پناهگاه ایستگاه هواشناسی اصفهان به عنوان معیار مقایسه سایر ایستگاهها انتخاب شد. نتایج نشان داد که در فاصله اطمینان %99 اختلاف معنی داری بین تبخیر- تعرق مرجع محاسبه شده با استفاده از روابط فوق در 6 منطقه وجود دارد. بیشترین اختلاف تبخیر- تعرق بین 6 منطقه انتخاب شده (با استفاده از رابطه فائو- پنمن- مانتیث) برابر با 1/4 میلیمتر در روز در فروردین ماه و بیشترین میزان اختلاف تبخیر- تعرق بین 6 منطقه انتخاب شده (با استفاده از رابطه هارگریوز- سامانی) برابر با 9/7 میلیمتر در روز در خرداد ماه بود.
واژگان کلیدی: دمای هوا، رطوبت نسبی، فائو- پنمن- مانتیث، هارگریوز- سامانی.
.1 مقدمه
یکی از اجزای اساسی که مجموعه شهر را از محیط اطراف جدا میکند، آب و هوایی است که بر محیط شهر حاکم است. آب و هوای شهری به عنوان یک اقلیم کوچک یا محلی است. تابش خورشیدی، دمای هوا، سرعت باد، رطوبت نسبی و بارندگی با توجه به وضعیت توپوگرافی و محیط اطراف میتوانند به طور معنی داری متفاوت باشند. پارامترهای پیچیده و متنوعی مانند تراکم شهری، جهت خیابانها، سایه ساختمانها و نوع و میزان پوشش گیاهی بر آب و هوای شهر مؤثرند .[6] فرایند شهرسازی تغییرات چشمگیری در سطح زمین و خصوصیات جوی یک محل به وجود میآورد که میزان تشعشع خالص دریافتی در سطح زمین را تحت تاثیر قرار می دهد. دمای هوا و رطوبت نسبی دو شاخص مهم هواشناسی معرف تشعشع دریافتی و سطح تبخیر می باشند. .[3] فضاهای سبز شهری نقش مهمی در بهبود کیفیت محیط زیست شهر دارند. فضای سبز در شهر نه تنها چشم انداز شهر را زیبا می کند بلکه با افزایش میزان رطوبت و کاهش دمای هوا آب و هوای شهر را نیز تغییر می دهد. فضای سبز بر دمای محیط را تأثیر گذاشته و خرداقلیمهای متفاوتی ایجاد میکنند. تأثیر فضای سبز بر آب و هوای شهر با نوع، اندازه، تنوع گونه و موقعیت قرار گیری فضای سبز در شهر ارتباط دارد. پوشش فضای سبز در شهرها بر آب و هوای شهر در مقیاسهای مختلفی تأثیر گذار است. درختان و ساختمانهای موجود در شهر تغییرات مکانی زیادی در انتقال موضعی حرارت به وجود میآورند که در نتیجه باعث ایجاد خرداقلیمهای شهری میشود. درختان از طریق ایجاد سایه و فرآیند تبخیر- تعرق باعث تغییر خرداقلیم شهر می شوند.[5] تفاوت دمای هوا در سایه زیر درختان و نواحی بدون درخت 2 تا 3 درجه سانتیگراد گزارش شده است. علت خنکی هوا در نواحی زیر سایه درختان انتشار رطوبت به اتمسفر از طریق روزنههای برگها به دلیل تعرق آب از روزنهها بود .[7] افزایش شبانه دمای هوا بیشترین تأثیر را بر تبخیر-تعرق از گیاهان بلند دارد در حالی که تابش امواج ورودی با طول موج بلند بیشترین تأثیر را بر سطوح پوشیده از چمن دارد .[6] تبخیر- تعرق شامل تبخیر از سطح زمین و آب و تعرق به وسیله گیاه است و در مناطق خشک و نیمه خشک تحت آبیاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است1]و .[2 نیاز آبی گیاه تابعی از دمای هوا، رطوبت نسبی هوا، تشعشع و سرعت باد میباشد. اطلاع از روند تغییرات پارامترهای اقلیمی در سطح شهر برای کنترل آب مصرفی در فضای سبز شهری و تعیین زمان و مقدار آبیاری اولویت دارد. برآورد مقدار تبخیر- تعرق پتانسیل به منظور مدیریت بهینه آبیاری فضای سبز، کنترل آفات و بیماریهای گیاهی،اعلان هشدارهای محیطی به شهروندان، توسعه شهر، ایجاد فضای سبز شهری و شهرسازی اهمیت دارند.
.2 مواد و روش ها
دما و رطوبت نسبی هوا در سطح شهر تحت تأثیر عوامل مختلف سطح شامل فضای سبز، آسفالت، اراضی مسکونی و ساختمان ها، اراضی کشاورزی و سطوح آب قرار دارند. به منظور اندازه گیری دما و رطوبت نسبی هوا با استفاده از نقشه GIS شهر اصفهان 6 نقطه که از نظر سطوح فوق طبق جدول شماره 1 با یکدیگر متفاوت بودند، شناسایی و مکان یابی شدند. سپس در هر نقطه یک عدد پناهگاه هواشناسی مطابق شکل 1و دستگاه ثبات اندازه گیری دما و رطوبت نسبی هوا در ارتفاع 1/8 متری از سطح زمین نصب گردید. مشخصات دستگاه ثبات استفاده شده به این شرح است. دامنه اندازه گیری دمای هوا -20 تا 70 درجه سانتیگراد با دقت سنجش ±0.6 درجه سانتیگراد و دامنه اندازه گیری رطوبت نسبی هواتا 100 0 درصد با دقت سنجش ±%3 می باشد.
اندازه گیری دما و رطوبت نسبی هوامدتبا فاصله زمانی 5 دقیقه به 9 ماه از تیرماهآبانماه 1389 الی 1390 انجام شد.
تبخیر-تعرق گیاه مرجع وابسته به پارامترهای هواشناسی است و میتوان آن را بر مبنای دادههای هواشناسی محاسبه کرد.
تبخیر-تعرق گیاه مرجع، بیانگر تقاضای تبخیر اتمسفر در یک مکان و زمان مشخص است و ویژگیهای گیاه و عوامل مربوط به خاک را در نظر نمیگیرد.[6] پارامترهای اصلی هواشناسی مؤثر بر تبخیر-تعرق شامل تابش، دمای هوا، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد است. با توجه به اینکه سرعت باد تحت تأثیر موانع طبیعی نیز قرار دارد، به دلیل پیچیدگی عوارض در سطح شهر اصفهان امکان دسته بندی عوارض وجود نداشت. به همین دلیل در این تحقیق سرعت باد در ایستگاههای سطح شهر اندازه گیری نشد. اندازهگیری تابش خورشیدی هزینه بر بوده و دقت زیادی نیاز دارد با این استدلال که اثر تابش خورشیدی در دمای هوا قابل بررسی است از اندازهگیری تابش خورشیدی صرف نظر شد. بنابراین دو پارامتر رطوبت نسبی و دمای هوا به عنوان دو عامل تأثیر گذار بر تبخیر- تعرق مورد بررسی قرار گرفت.
به منظور بررسی اثر تغییرات دما و رطوبت نسبی هوا در نقاط مختلف سطح شهر اصفهان بر تبخیر- تعرق گیاه مرجع از رابطه فائو-پنمن-مانتیث(F-P-M) 1 و هارگریوز-سامانی(H-S) 2 استفاده شد. روش فائو- پنمن- مانتیث مبنای فیزیکی داشته و عوامل فیزیولوژیک و آئرودینامیک را با یکدیگر ترکیب کرده است. روش هارگریوز- سامانی یک روش تجربی است و بر مبنای دمای هوا محاسبه می شود. کارآیی دقیق و سازگار بودن روش پنمن مونتیث در اقلیم خشک و مرطوب در هر دو تحقیقات انجمن مهندسان عمران ایالات متحده و کمیته اروپایی مورد تأکید قرار گرفته است. روش هارگریوز نتایج قابل قبولی از تبخیر تعرق مرجع را در نقاط مختلف محاسبه می کند و اعتبار جهانی دارد.[6]
تبخیر تعرق مرجع با روش پنمن- مونتیث- فائو به صورت زیر برآورد می شود:
که در آن:
= ET0 تبخیر تعرق مرجع (میلی متر بر روز)
= Rn تابش خالص ورودی به سطح گیاه (مگاژول بر مترمربع بر روز)
= G شار گرمای خاک (مگاژول بر مترمربع بر روز)
= T میانگین روزانه دمای هوا (درجه سلسیوس)
