شبیه سازی الگوی پراکنش آلودگی هوای کلان‌شهر تهران در شرایط وزش باد

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 2، دوره 1، شماره 4، بهمن 1391، صفحه 19-36   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v1i4.16451

نویسندگان

علی اکبر شمسی پور^* ؛ فهیمه نجیب زاده؛ زینب حسین پور

دانشگاه تهران

چکیده

جهت وزش بادها و شرایط تلاطمی و شارهای درون جو مجاور سطح زمین از مهم‌ترین عوامل جوی مؤثر در الگوی پراکنش و پخش انواع آلاینده های هوا پس از خروج از منابع انتشارات آن‌هاست. در این پژوهش با استفاده از شاخص ترمودینامیکی ترکیبی اولری ـ لاگرانژی (EDMF) موجود در مدل میان مقیاس آلودگی هوا (TAPM)، الگوی پراکنش آلاینده ها در جو مجاور سطح زمین در شرایط هوای ناپایدار و وزش باد در شهر تهران مورد مطالعه قرار گرفت. برای انتخاب روزهای مورد بررسی از داده های سه ساعتی سه ایستگاه هواشناسی سطح شهر تهران استفاده شد. بنابراین دو روز دارای وزش باد قابل توجه در هر سه ایستگاه همدید مورد بررسی شامل یک روز از دوره گرم سال و یک روز از دوره سرد سال انتخاب شد و با تهیۀ نقشه های جوی سطحی و ترازهای بالا وضعیت عمومی هوای حاکم بر منطقه مورد بررسی قرار گرفت. داده های انتشارات از دو منبع نیروگاه و پالایشگاه نفت تهران واقع در جنوب شهر به مدل معرفی شد. اجرای مدل در ورودی هواشناسی با سه یاخته تودرتو با ابعاد افقی ۴، ۹/۳ و ۳ کیلومتر و ورودی آلودگی با ابعاد ۱۰۰۰، ۹۷۵ و ۷۵۰ متر تعریف شد. ورودی آلودگی بر مبنای مدل های اولرین و لاگرانژین تعریف و خروجی‌های آن‌ها برای درونی‌ترین شبکه محاسبه شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی حاکی از آن است که شرایط وزش باد، افزایش میزان انرژی جنبشی تلاطم ناشی از سرعت باد و شرایط ناپایدار جوی، با انتقال افقی آلاینده‌ها و ایجاد حرکات قائم فرازشی سبب تعدیل آلودگی می شود.

کلیدواژه‌ها

آلودگی هوا؛ تهران؛ شاخص های ترمودینامیکی؛ TAPM؛ EDMF

مراجع

Aliakbari Bidokhti, A.A., Shareipoor, Z. (2009). “Meteorological conditions top atmospheric and acute situation air pollution (case study: Tehran)”, Journal of Environmental studies, 35 (52),1-14.

Dosio, A. Arellano, J.V-G.D. Holtslag, A.A.M. (2005). “Relating Eulerian and Lagrangian Statistics for the Turbulent Dispersion in the Atmospheric Convective Boundary Layer”, Meteorology and Air Quality Section, Wageningen University, Wageningen, Netherlands.1175-1191.

Etabi. F., Abaspour, M., karbsi, A.R. (2007). “Modeling of emissions suspended particles using ADMS-urban model”, Environmental Science and Technology. The ninth course, The first issue, 1-15.

Gaednia, B., Mirbakhsh, M., Haghshenas, A. (2009). Methods of laboratory analysis of water, soil, air, Translation, Author: P.K. Kutpa, The Green Wave publisher.

Gasami T., Aliakbari Bidokhti, A.A., Sedaghatkerdar A, Sahraiean F. (2007). “Study of Synoptic conditions at several critical period the air pollution in Tehran”, Environmental Science and Technology, 9 (3) , (Serial34), 229-238.

Gasami T., Aliakbari Bidokhti, A.A. Sedaghatkerrdar, A., Sahraeian, F. (2010). “Assessing vertical changes of potential temperature at several critical period of air pollution in Tehran”. Environmental Science and Technology, 11(3), 13-23.

Ghanbari, H.A, Azizi, Gh. (2009). “Numerical simulation of air pollution in Tehran based on wind patterns”. Journal of Physical Geography Research, 68, 15-32.

Giasadin, M. (2006). Air pollution sources, effects and control, Tehran University Pub.

Givi, A., Sabetghadam, S. (2006). “Study of sensitivity of the meso-scale model MM5 schemas using MRF and Eta-Mellor-yamada for estimate the depth of the urban mixed layer”. Conference on Numerical Weather Prediction.

Hoseinpoor, z. (2011). Synoptic analysis of air pollution in Tehran (emphasis on suspended particles PM-10). MS Thesis, Department of Geography, Tehran University.

Hurley, P. (2005a). “TAPM V3—model description and verification”. Clean Air 39:32–36.

Hurley, P. (2005b). “The air pollution model (TAPM) version 3. Part 1: Technical description”. CSIRO Atmospheric Research Technical Paper No. 71.

Hurley, P. (2007). “Modelling mean and turbulence fields in the dry convective boundary layer with the eddy-diffusivity/mass-flux approach”. Boundary-Layer Meteorol 125:525–536.

Hurley, P. (2008). “TAPM V4. Part 1: Technical Description”, CSIRO Marine and Atmospheric Research Paper No. 25.

Hurley, P. (2008). “TAPM V4. User Manual”, CSIRO Marine and Atmospheric Research Internal Report No. 25.

Jakob, C. Siebesma, A. (2003). “A new subcloud model for mass-flux convection schemes: Influence on triggering, updraft properties and model climate”. Mon Wea Rev 131:2765–2778.

Lashkari, H. (2002). “Routing Sudan low pressure systems to Iran”. Journal of Humanities 6 (2 serial 25), 133-156.

Luhar, A.K. Hurley, P.J. (2003). “Evaluation of TAPM, a prognostic meteorological and air pollution model, using urban and rural point-source data”. Atmospheric Environment 37. 2795–2810.

Madadi, H., Ashrafzadeh, M.R., Najmi, N., Sheikhzadeh, B. (2009). “Modeling of NOx and CO emissions resulting from the combustion of natural gas combined cycle power plant in Semnan”. Second International Symposium on Environmental Engineering.

Nielinger, J. Rainer, R. Höfl, H.C. Kost,W. (2005). “Lagrange VERSUS Eulerian Dispertion Modeling Comparsion For Investigation Concerning Air Pollution Caused By Traffic”. 9th Int. Conf. on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes.

Peng Wang, H.M. (2011). “Random-walk model simulation of air pollutant dispersion in atmospheric boundary layer in China”. Environ Monit Assess. 172: 507–515.

Rnjbar Saadatabadi, A., Aliakbari Bidokhti, A.A., Sadeghi Hoseini, S.A. (2005). “Case study of the heat island of Tehran and it's numerical simulation”. Journal of Physics Earth and Space, 31(1) 63-78.

Seifolahi, M. (2002). Effects of meteorological parameters on air pollution in Tehran, BS Thesis, Natural Resources Engineering-Environmental Engineering, University of Allama Muhaddith Nouri (ra).

Shareipoor, Z. (2009). “Assessing changes Seasonal and daily air pollutants and its relationship with weather parameters”, Journal of Physics Earth and Space 2,119

Shafipour, M. (2000). Compilation of information items based model to study air pollution in cities, Institute of Meteorology and Atmospheric Sciences.

Siebesma, A.P. Teixeira, J. (2000). “An advection-diffusion scheme for the convective boundary layer: description 1D results”. 14th symposium on boundary layer turbulence, Aspen, Colorado, USA, pp 133–136.

Soares, P.M.M. Miranda , P.M.A. Teixeira, J. (2007). “An Eddy diffusivity/Mass-flux Boundary Layer Parameterization Based on the TKE Equation: a Dry Convection Case Study”. Fisica de la Tierra, 19 :147-161.

Soares, P.M.M. Miranda, PM.A. Siebesma , A.P. Teixeira ,J. (2004). “An eddy-diffusivity/mass-flux parameterisation for dry and shallow cumulus convection”. Quart J Ray Meteorol Soc 130:3365–3383.

Soares, P.M.M. Miranda, PM.A. Siebesma, A.P. Teixeira, J. (2004). “An eddy-diffusivity/mass-flux parameterisation for dry and shallow cumulus convection”. Quart J Ray Meteorol Soc 130:3365–3383.

Teixeira, J. Siebesma, A.P. (2000). “A mass-flux/K-diffusion approach to the parameterisation of the convective boundary layer, Global model results”. 14th Symposium on Boundary Layer Turbulence, 7–11 August 2000, Aspen, Colorado, USA, pp 231–234.

Vakili, Gh.A., Aliakbari Bidokhti, A.A. (1999). Observations of the structure of atmosphere turbulence and its application to the problem of air pollution distribution, MS Thesis, Geophysics Institute of University of Tehran.

Zawar-reza, p. Appelhans, T. Gharaylou, M. Shamsipur, A. (2010). “meso scale control on particulate matter pollution for mega city in a semi-arid mountainous environment”, environment and pollution, 41.

Zawar-Reza, P. Simon, K. Jamie, P. (2005). “Evaluation of a year-long dispersion modelling of PM10 using the mesoscale model TAPM for Christchurch”, New Zealand. Science of the Total Environment 349. 249– 259.