بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش با استفاده از یک مدل میان مقیاس موسوم به TAPM2 نحوه انتشارPM10 در هواي شهر تهران به صورت ناحیه اي3 در مدل و براي تمام سال 2006 شبیه سازي شده است. در این راستا سه دامنه با تفکیک افقی 30 ، 10 و 3 کیلومتر در نظر گرفته شده و خروجیهاي آن با درجه تفکیک 3 کیلومتر لحاظ شده است. شرایط همدیدي در این مدل لحاظ نشده است. داده هاي pm10 از ده ایستگاه مختلف سطح شهر وابسته به شرکت کنترل کیفیت هواي شهر تهران و همچنین سازمان محیط زیست گردآوري شده اند. نتایج حاصل از این شبیه سازي حاکی از آن است غلظت عنصر آلاینده PM10از شمال به جنوب و از شرق به غرب در شهر تهران افزایش مییابد.
حداکثر غلظت در مناطق شهري یازده و دوازده و حداقل آن در مناطق چهار و بیست و یک مشاهده شده است. که این مسئله با جهت باد چه در مدل و چه از طریق رسم گلباد، همخوانی دارد. خروجی مدل نشان می دهد که در رابطه با سطح اطمینان یا شاخص IOA مدل تا 51 درصد شبیه سازي را بدرستی انجام داده است که این میزان بر اساس استاندارد طراحان مدل خوب و معنی دار تلقی می شود. لازم است در اینجا یادآور شویم که مدل براي یک سطح - ناحیه - شبیه سازي انجام می دهد در صورتی که اندازه گیري هاي واقعی بصورت نقطه اي هستند. نهایت آنالیز واریانس بین مناطق مختلف شهر، حاکی از آن است که میانگین این آلاینده در مناطق یازده و دوازده اختلاف معنیداري با سایر مناطق نشان می دهند.
کلید واژگان: آلودگی هوا ، PM10، شبیه سازي عددي ، مدل TAPM ، تهران
مقدمه
تهران در دورهاي به شهر درختان چنار مشهور بود به طوري که مسافران از تراکم بیش از حد درختان و باغهاي اطراف آن گله و شکایت داشتند - مدنیپور ، 1381 ، ص . - 5 اکنون تهران یک کلانشهر بزرگ است که ضمن نابود کردن فضاي سبز شهري، دنیاي اطراف خود را نیز متحول ساخته است.شهر تهران بهعنوان بزرگترین شهر ایران باجمعیتی حدود7/7 میلیوننفر - مرکز آمار ایران، - 1385 یکی از کلانشهرهاي دنیا است. عوامل طبیعی، فرم ساخت شهري وجود بیش از 2 میلیون خودرو فعال - شهرداري تهران - 1384 و 500 هزار موتور سیکلت،5000 واحد صنعتی - %25 ازکل صنایع کشور - با مصرف حدود 20 درصد کل انرژي کشور، تمرکز 70 درصد خدمات و 80 درصد متخصصین، این شهر را به یکی از آلودهترین شهرهاي جهان تبدیل کرده است - سازمان محیط زیست . - 1376 بطوریکه در برههاي از زمان بعنوان آلوده ترین شهر نیز بعد از دهلی نو شناخته شد. مسئله پیچیدة آلودگی هواي تهران که بر اثر عوامل ذکر شده در طی چند دهه اخیر به شکل حاضر در آمده است، نیازمند شناختی دقیق و مؤثر از منابع و عواملی است که موجب انتشار و توزیع آلایندهها در سطح این شهر گردیده است. بطور کلی آلودگی هوا در سطح شهري چون تهران داراي سه مرحله است :
.1 منابع آلودگی یا آلاینده هاکه مواد مضر براي سلامتی انسان را وارد اتمسفر می کنند.
2 انتشارات که از طریق جو از طریق فرآیند پخش و انتشار انجام می شود. در میان شرایط جوي عامل باد، جهت و سرعت آن بسیار تعیین کننده است.
.3 پتانسیل آلوده شدن که وابسته به محیط و موقعیت جغرافیایی و توپوگرافی می باشد.
در مورد آلودگی هواي تهران شاید اولین کار بوسیله رولف آلایسن در سال 1971 انجام گرفته است. وي عناصر آلاینده موجود در هواي تهران را مورد مطالعه و ارزیابی قرار می دهد و رابطه این عناصر را با برخی بیماریها بیان میکند . شبیه سازي عددي آلودگی هوا از دهه 70 میلادي با وارد شدن رایانه به عرصه زندگی بشر مورد توجه قرار گرفت. اما تا نیل به مقصود تا دو دهه زمان نیاز بود. امروزه اکثر شبیه سازيها در مورد آلودگی هوا حداکثر به دهه نود بر میگردند . در رابطه با آلودگی هوا برزوسکی - 2005 - شبیه سازي عددي را بر اساس میزان انتشارات خارج شده از اگزوز هواپیماها در یک منطقه نظامی در لهستان انجام داده است. هدف وي پیش بینی میزان مونواکسید کربن co در یک منطقه نظامی به منظور سلامت کارکنان آن بوده است .
مدل سازي عددي آلدرین - - 2005 بدنبال یافتن راهی براي برآورد رابطه بین متغیرهاي آلودگی مانند ذرات معلقPM10 و NOx با حجم ترافیک و متغیرهاي هواشناسی است. مدل وي بر مبناي دادههاي ساعتی و درازمدت و محدوده آن شهر اسلو در نروژ است. آشک - 2006 - به مدل سازي آلودگی هوا با استفاده از انتشارات PM10 در لانسستون استرالیا در دوره زمستانه میپردازد. وي از مدل TAPM استفاده کرده و هدف وي مشخص نمودن ظرفیت شهر در پذیرش آلاینده با سوختهاي جنگلی می باشد. نتیجه این شبیه سازي نشان می دهد که زمانی که 20 درصد از ساکنان شهر به استفاده از سوختهاي جنگلی بپردازند، آلودگی PM10در شهر خودنمایی می کند. همین نویسنده در مقاله دیگري به ارزیابی مدلTAPM پرداخته و ضمن مقایسه یک منطقه شهري و روستایی از نظر آلودگی، و سنجش آن با دادههاي واقعی کارآیی آن را مورد تجزیه و تحلیل قرار میدهد. مواد و روشها داده هاي مورد نیاز در این مدل به سه دسته تقسیم می شوند:
- داده هاي سطح زمین - - Terrain مثل توپوگرافی، پوشش گیاهی، آب و خاك. این داده ها با قدرت تفکیک - Resolution - یک کیلومتر در یک کیلومتر بوسیله شرکت ارائه دهنده مدل تهیه شده و سالانه بروز می شود. این داده ها براي همه نقاط جهان از جمله تمام نقاط ایران تهیه می شود اما کاربر می تواند این داده ها را تغییر داده و اطلاعات مورد نظر خود را به مدل بدهد.
- داده هاي نوع دوم بسته به نوع تحقیق بکار گرفته شده دارد. مثلاً اگر پژوهش بر روي آلودگی هوا متمرکز شود، در این قسمت از داده هاي آلاینده استفاده می شود. در واقع نوع دوم ازداده ها بر عهده پژوهشگر می باشد بطوریکه وي می تواند داده هاي شرکتی مدل را تغییر داده و از داده هاي خودش در آن جایگزین نماید. داده هایی که به مدل داده می شوند باید از نوع ASCII باشند، هر چند که مدل قابلیت تبدیل فرمتهاي مختلف داده ها را دارد.با توجه به اینکه مدل فقط داده هاي انتشارات - - Emissions را قبول می کند، نخستین قدم گردآوري این نوع از داده ها می باشد. انتشارات PM10 به صورت ساعتی و روزانه از دو سازمان محیط زیست و شرکت کنترل کیفیت هواي تهران انتخاب شدند. دوره زمانی براي انتشارات از سال 2000 تا 2006 در نظر گرفته شدند و ایستگاههاي تأمین کننده آن فاطمی - عرض در پژوهش پیش رو از مدل آلودگی هوا - TAPM - استفاده شده است.
این مدل توسط دانشمندان سازمان پژوهش صنعتی و علمی مشترك المنافع - CSIRO - در استرالیا گسترش یافت. TAPM یک مدل خیلی ساده - منابع محاسباتی کمی نیاز دارد - و سریع - حدوداً 10 دقیقهاي - می باشد - زواررضا و همکاران، . - 2007 برد این مدل در حد منطقهاي و در حد متوسط مقیاس - Mesoscale - می باشد. همان طور که از نام آن پیداست، بیشتر براي شبیه سازي عددي و مدل سازي براي آلودگی هوا بکار برده می شود. محدوده مورد مطالعه در این مدل، همان محدوده سینوپتیکی به ابعاد هزار کیلومتر و ارتفاع هشت کیلومتر از جو می باشد. پژوهشگر بسته به نوع تحقیق ابعاد منطقه مورد مطالعه را تعیین می کند. مثلاً بزرگترین منطقه آن 30 کیلومتر، که به شبکه مادر موسوم است و کوچکترین آن می تواند بصورت 1 کیلومتر در 1 کیلومتر لحاظ شود. کوچکترین منطقه می تواند دوباره شبکه بندي شود. در این مدل مناطق بیست و دو گانه تهران بصورت شبکه هاي مساوي با تفکیک پذیري پانصد متر در پانصد متر تقسیم شدهاند. موقعیت ریاضی شهر تهران عبارت است از 35°34' تا'35° 50 عرض شمالی و'51° 2 تا 51° 36' طول شرقی که در شکل دو به همراه نقشه ایران به نمایش گذاشته است.
