توفان رعد و برق و آلودگی هوا - بلاگ پو

مترجم: زهرا راهنمایی منش

منبع:راسخون

اُزُن (O3) در شیمی جو نقش مهم دارد.، اُزُن موجود در استراتوسفر (تقریباً 15 تا 40 کیلومتر) زندگی جانداران روی زمین را از خطر تابش فرابنفش حفظ می نماید، ولی ازن موجود در تروپوسفر (ارتفاعات کمتر از 15 کیلومتر) یک عامل آلودگی است. پژوهش های اخیر در ایالات متحدۀ آمریکا به ظاهر نشان می دهند که نقش توفان های رعد و برق در شیمی ازن جو حیرت آور است.

ازن که در فرآیندی به نام دود - مه لوس آنجلس در واکنش های با شرکت هیدروکربن های (انواع HC) کربن منوکسید (CO) و اکسید های ازت (Nox=No+No2) به یاری نور خورشید فراوری می گردد، از نظر بهداشتی اثرات زیان باری دارد و خسارت هایی بر محصولات کشاورزی و گیاهان دیگر وارد می نماید. ازن، پرتو های فرو سرخ بین نوار های CO2 , H2O را جذب می نماید و بدین ترتیب یکی از پنجره های گل خانه جو را می بندد، به علاوه ازن مولد بنیانهای OH است که کنترل کلی شیمی جو، از جمله آهنگ تشکیل اسید ها را در اختیار دارند.

تراکم کاتالیزورهای Nox عامل مهمی در فراوری O3 است. میزان زیادی Nox در عمل احتراق فراوری می گردد، اما بیشتر آن در همان نزدیکی منبع فراوری از بین می رود. اگر هوای آلوده به تروپوسفر فوقانی منتقل گردد، دامنۀ تأثیرش وسعت خواهد یافت ولی در شرایط عادی، جو زمین در مقابل حرکات تند قائم وضعی پایدار دارد.

اما همرفت عمقی در جو دور رس ، که در توفان های رعد و برق روی می دهد، از استثنائات است. نظریه دان ها پیش بینی نموده بودند که همرفت صعودی را به ارتفاع km 10 بیشتر ببرد. بنابر پیش بینی مدل های کامپیوتری، انتقال سریع مقادیر زیادی گاز CO , NOx و انواع HC به تروپوسفر فوقانی می تواند اثرات دامنه داری در پی داشته باشد.

چنان چه این نظریه درست باشد توفان همرفتی که از هوای لایه آلوده مرزی تشکیل می گردد، در ناحیه برون - شارشی ارتفاعات زیاد که به ناحیه سندان موسوم است، حاوی مقادیر زیادی گاز CO و NOx و انواع HC خواهد بود. توفان های رعد و برق به طور پراکنده اتفاق می افتند و به سرعت ناپدید می شوند. پرواز در این توفان ها حتی در ناحیه نسبتاً آرام سندان هم، مستلزم مراقبت زیاد و داشتن اطلاعات دقیق از موقعیت و شدت توفان است. بنابراین، آزمودن نظریه بالا مستلزم تحقیقات عملی وسیعی است.

در چندین سال پیش طرحی با اسم PRESTORM/PRECP در آمریکا اجرا شد که هدف کلی آن بهتر فهمیدن فرآنید های همرفتی جوّ بوده است. پایگاه این طرح در اکلاهما بود، یعنی ناحیه ای که منظماً در معرض توفان های رعد و برق تابستانی است.

فقدان ردیاب های پایدار باعث از بین رفتن امکان مشاهده مستقیم دینامیک کومولوس شد. کربن مونوکسید و ازن اساساً نامحول اند و زمان ماندگاری میانه آن ها در جو یک ماه یا بیشتر است (خیلی بیشتر از عمر توفان های رعد و برق) ، به همین مناسبت این مواد به اسم رد یاب های پایدار نو اختیار شدند. هر دو گاز دارای نمایه های ارتفاعی تروپوسفری مشخصی هستند و می توان هر گونه تغییری را که در خلال توفان رعد و برق در این نمایه ها پدید می آید ناشی از همرفت دانست. کربن منوکسید معمولاً میزانش با افزایش ارتفاع، کاهش می یابد. زیرا عمدتاً در سطح زمین فراوری می گردد و در تروپوسفر از بین می رود. میزان ازن معمولاً با افزایش ارتفاع زیاد می گردد زیرا در استرا توسفر فراوری می گردد و با نشست به سطح زمین نابود می گردد، هر چند که هوای آلوده تروپوسفر می تواند لایه های مشخصی از ازن متراکم داشته باشد. اکسید های ازت ردیاب های مناسبی نیستند، زیرا تراکم آن ها ممکن است در طول عمر یک توفان تغییر کند. به علاوه برق خود مولد NO است.

در آزمایشی که دیکرسون و همکارانش (از دانشگاه مریلند) گزارش کردند، برای میزان گیری تراکم گاز های ردیاب و پارامتر های هوا شناختی، سه هواپیمای تحقیقاتی با دستگاه های سنجش حساس مجهز شده بودند. در ساعت 3 بامداد روز 15 ژوئن 1985 دیدبانان رادار در مرکز عملیات طرح PRESTORM متوجه شدند که یک توفان چند سلولی در نزدیکی مرز اکلاها/ ارکانزاس در شرف تکوین است. خدمۀ هواپیما و دانشمندان فراخوانده شدند، و در سپیده دم همان روز هواپیماها آماده پرواز بودند و کامپیوتر هایشان علامت هایی را ثبت می کردند که از سنسور های متعدد دریافت می شد. میزان گیر های یکی از این هواپیماها، که در هوای صاف و در خلاف جهت باد اوج گرفت، نشان می داد که تراکم CO به آهستگی کاهش می یابد و وقتی که هواپیما در ارتفاع 10 کیلومتری و درست در خارج سندان به حالت افقی عایدی، تراکم CO به حدود ppb80 (80 قسمت CO در هر 109 قسمت حجم هوا) رسید. هنگامی که هواپیما وارد ابر شد، تراکم CO ناگهان افزایش یافت و از ppb160 بیشتر شد که نشانه بارزی از هوای آلودۀ تروپوسفر تحتانی بود.

دو هواپیمای دیگر، ناحیه درون - شارشی کومولونیمبوس را در تروپوسفر تحتانی به طور همزمان آنالیز کردند. میزان گیری این هواپیماها، تراکم CO را در حدود ppb 210 برآورد کرد که نشان می داد هوای سندان از تروپوسفر تحتانی آمده و در طول جهت تا میزان ای با هوای تروپوسفر میانی و فوقانی مخلوط شده بود.

تراکم NOX در تروپوسفر تحتانی در حدود ppb 0/1 بود. همین کمیت در ارتفاع 10 کیلومتری و خارج از ابر، کمتر از ppb5/0 بود. ولی در داخلی ابر، میزان Nox به حدود ppb 00/3 می رسید. منشأ این تراکم زیاد احتمالاً ترکیبی است از انتقال NOX از سطح زمین و فراوری آن در محل به وسیله آذرخش های مکرر.

نتایج به دست آمده مؤید این فرضیه است که اکسید های ازت حاصل از احتراق، هرگاه به وسیله فعالیت های همرفتی به تروپوسفر فوقانی انتقال یابند ممکن است تراکم ازن را در قسمت بزرگی ازتروپوسفر افزایش دهند. تراکم زیاد ازن می تواند فوتوشیمی تروپوسفر و توازن تابشی زمین را به طور محسوسی تغییر بدهد. به عبارت دیگر توفان های رعد و برق ممکن است عواملی باشند که به وسیله آنها مسائل محل آلودگی هوا به مسائل جهانی شیمی جو تبدیل شوند.

/ج

abanhome.com: گروه ساختمانی آبان: بازسازی ساختمان و تعمیرات جزئی و کلی و طراحی ویلا و فضای سبز و روف گاردن، طراحی الاچیق، فروش درب های ضد سرقت