بررسی پارامترسازی عمق لایه پایدار شبانه و تاثیر آن در آلودگی هوای یک منطقه شهری با توپوگرافی پیچیده (تهران)

لایه مرزی شهری به دلیل دارا بودن تراز آلودگی بیشتر، همواره مورد توجه هواشناسان بوده است. لذا کوشش های فراوانی درجهت پیش بینی و پیش یابی پارامترهای موثر در این لایه صورت گرفته است. از آن جمله می توان به اجرای آزمایش های میدانی، تهیه الگوریتم های متنوع به کمک پارامتری کردن و مدل سازی های عددی اشاره کرد که اغلب آنها در منطقه روستایی کاربرد دارد. شهر تهران نیز به دلیل توپوگرافی ویژه، حجم ترافیک زیاد، تمرکز مراکز صنعتی، یکی از آلوده ترین شهر ها به شمار می آید. علاوه بر موارد فوق، تغییرات فصلی و چرخه شبانه روزی برخی میدان های هواشناختی و پارامترهای لایه مرزی نیز بر غلظت آلاینده ها در این مکان تاثیرگذار است. تاثیر پارامترهای لایه مرزی در شب که اثر ترافیک و مراکز صنعتی کم می شود، بیشتر نمایان است. دلیل آن را می توان تشکیل لایه وارونه و همچنین پایدار شبانه دانست که عمق اختلاط را کاهش می دهد. بنابراین در این زمان غلظت آلاینده ها به دلیل کاهش حجم در دسترس برای پخش، انتقال و ماندگاری افزایش می یابد.
با وجود پیشرفت های فراوان در این زمینه هنوز برآورد عمق لایه پایدار شبانه یک چالش بزرگ برای تحقیق در فضای شهری محسوب می شود؛ زیرا که در شب و در منطقه شهری جهت شار گرما با منطقه غیر شهری متفاوت است که کاربرد الگوریتم های تهیه شده برای منطقه غیر شهری را در این مناطق با مشکل مواجه می کند.
با توجه به اهمیت موضوع در این پژوهش سعی شده است تا ابتدا ارتباط بین عمق لایه پایدار شبانه و غلظت آلاینده ذره ای 10PM بررسی شود. در ادامه، اعتبار پارامتری کردن های متنوعی که برای برآورد عمق لایه پایدار شبانه در الگوریتم های لایه مرزی در مدل های پخش به کار می رود، مورد ارزیابی قرار گیرد و از بین آنها بهترین رابطه برای این منطقه معرفی شود. نتایج نشان می دهد که از بین 10 رابطه بررسی شده، روابطی که تاثیر پارامترها و متغیرهای میدانی هواشناسی را به طور جداگانه در نظر می گیرند خطای بیشتری تولید می کنند. از بین این روابط، رابطه ای که زیلیتینکویچ و میرانو (1996) پیشنهاد کرده اند، خطای کمتری ایجاد کرد. این رابطه با استفاده از 5 مقیاس طولی تهیه شده بود که پارامترهای بیشتری از لایه مرزی را شامل می شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که این پارامتری کردن برای برآورد عمق لایه پایدار در شهر تهران بزرگ ترین ضریب همبستگی و کمترین خطا را به وجود می آورد.