آلودگی هوا باعث کاهش بارش می‌شود؟

به گزارش مشرق، در شرایط کم بارش و پراکندگی بارش، تأثیر عوامل ضد بارش، مهم خواهد شد؛ یکی از عوامل تأثیر گذار در مناطق شهری، آلودگی انسان ساخت در شهرهای بزرگ است. فعالیت انسان می‌تواند بر الگوی بارش در بعضی مناطق دارای آلایندگی و در بازه‌ی کوتاه مدت تأثیر گذار است. طبق مطالعات صورت گرفته ابرهایی که بر فراز مناطق با هوای پاکیزه‌تر گردش می‌کنند امکان بارش بیشتری نسبت به ابرهای فراز مناطق آلوده دارند. به‌رغم نگرانی‌ها از تأثیر آلودگی بر کاهش بارش‌ها در تهران و شهرهای دارای آلایندگی زیاد، محققان بر این باورند تأثیر آلودگی بر ابرهای بارش زا در عملکرد کلان ثابت نشده است اما می‌توان تردید داشت در بعد منطقه‌ای آلودگی بر ابرهای باران زا تاثیر مستقیم بگذارند.

اهمیت مضائف بارش در شهرهای دارای آلایندگی زیاد از جمله تهران

باراش جوی از ارش زیادی برای اکوسیستم برخوردار است؛ این اهمیت در شهرهای با آلایندگی زیاد همچون تهران بیشتر می‌شود: بارندگی به شستشوی آلاینده ها از جمله گرد و غبار، ذرات دود و مواد شیمیایی موجود در هوا کمک می کند. همانطور که قطرات باران در جو می ریزند، این آلاینده ها را جمع آوری کرده و به زمین می آورند و به طور موثر هوا را پاکسازی می کنند و سطح آلودگی را کاهش می دهند. باران همچنین با کاهش موثر غلظت آلاینده‌ها از هوا به حذف آنها کمک می‌کند. هنگامی که باران می بارد، رطوبت موجود در هوا با ذرات معلق و گازها ترکیب می شود و آنها را سنگین تر می کند. این فرآیند منجر به ته نشین شدن آلاینده ها و در نتیجه کاهش حضور آنها در جو می شود. آب باران این قابلیت را دارد که آلاینده های موجود در سطوحی مانند ساختمان ها، جاده ها و گیاهان را رقیق کند. هنگام بارندگی، آب با این آلاینده‌ها مخلوط می‌شود و غلظت آن‌ها را کاهش می‌دهد و مضرات آن‌ها را کاهش می‌دهد.

این اثر رقیق سازی به کاهش تأثیر آلاینده ها بر محیط زیست و سلامت انسان کمک می کند. باران با حذف آلاینده ها از هوا، کیفیت کلی هوا را در شهرهای آلوده بهبود می بخشد. این می تواند اثرات مثبتی بر سلامت تنفسی داشته باشد، خطر ابتلا به بیماری های تنفسی را کاهش دهد و رفاه عمومی ساکنان را افزایش دهد. آب باران به تامین مواد مغذی ضروری گیاهان و پوشش گیاهی کمک می کند و به رشد آنها کمک می کند و توانایی آنها را برای جذب آلاینده ها بهبود می بخشد. پوشش گیاهی سالم به عنوان یک فیلتر طبیعی عمل می کند، ذرات معلق در هوا را به دام می اندازد و هوا را تصفیه می کند. این فرآیند به کاهش سطح آلودگی و بهبود شرایط کلی محیطی در شهرها کمک می کند.

یک میلیون ذره بخار آب برابر با یک قطره باران

یک قطره باران از یک میلیون ذره بخار آب تشکیل می شود؛ در ابرهایی که در معرض آلایندگی کلان شهر ها قرار می گیرند، مانع به هم چسبیدن قطرات بخار آب می شود. اما در بیشتر اوقات بارش همراعه با وزش باد همراه است که آلایندگی ها را انتقال می دهد و ریزش ابرها رخ می دهد. از نظر کمیت، یک میلیون ذره بخار آب را می توان تقریباً برابر با یک قطره باران در نظر گرفت. این مقایسه مبتنی بر این تصور است که بخار آب در حالت گازی خود است و به صورت مولکول‌های منفرد یا دسته‌ای از مولکول‌ها در هوا پراکنده می‌شود. با این حال، یک قطره باران یک قطره آب مایع است که از بخار آب متراکم شده و نسبتا فشرده تر است.

سابقه بارندگی کم در شهرهایی با آلودگی بالا را می توان در عوامل مختلفی جستجو کرد که چرخه طبیعی آب را به طور قابل توجهی تغییر داده است. در حالی که شهرها همیشه با آلودگی ناشی از فعالیت های انسانی همراه بوده اند، تأثیر آلودگی بر الگوهای بارندگی در زمان های اخیر به یک نگرانی فزاینده تبدیل شده است. صنعتی شدن و شهرنشینی منجر به انتشار مقادیر زیادی آلاینده در جو شده است. این آلاینده ها از جمله ذرات معلق، گازهایی مانند دی اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن و سایر مواد شیمیایی مضر در ایجاد آلودگی هوا نقش دارند. هنگامی که این آلاینده ها در غلظت های بالا آزاد می شوند، می توانند اثرات مضری بر اقلیم محلی و منطقه ای داشته باشند.

چگونه آلودگی باعث تشکیل جزایر گرمایی شهری می شود؟

یکی از تأثیرات اولیه آلودگی بر بارندگی، تشکیل «جزایر گرمایی شهری» است. مناطق شهری با ساختارهای بتنی وسیع و کمبود فضای سبز، تمایل به جذب و حفظ گرمای بیشتری نسبت به مناظر طبیعی اطراف دارند. این افزایش احتباس گرما باعث افزایش دما در شهرها می شود و یک اثر گرم شدن موضعی ایجاد می کند. در نتیجه، هوای گرم بالا می‌آید و جریان‌های همرفتی را تشکیل می‌دهد و تشکیل و انتشار بارش را برای ابرهای بارانی دشوارتر می‌کند.

علاوه بر این، آلاینده های ساطع شده از منابع شهری می توانند به عنوان هسته های تراکم ابر (CCN) یا هسته های یخ (IN) عمل کنند و خواص میکروفیزیکی ابرها را تغییر دهند. در حضور غلظت‌های بالای CCN و IN، ابرها ممکن است قطرات کوچک‌تر آب یا کریستال‌های یخ ایجاد کنند که می‌تواند کارایی تولید بارندگی را کاهش دهد. این پدیده که به «اثر آئروسل آلودگی» معروف است، ممکن است منجر به سرکوب یا مهار بارندگی در مناطق آلوده شهری شود. از این سوی آلودگی هوا همچنین می تواند بر پایداری جو و دینامیک سیستم های آب و هوایی تأثیر بگذارد. آلاینده ها تعادل طبیعی بین جذب و انعکاس تابش خورشیدی را تغییر می دهند که منجر به تغییر در پروفایل های دما و الگوهای فشار اتمسفر می شود.

این تغییرات می تواند الگوهای گردش طبیعی در جو را که برای انتقال رطوبت و تشکیل ابرهای بارانی ضروری است، مختل کند. آلودگی‌هوا، به‌ویژه ذرات معلق در هوا، می‌تواند شدت و اثربخشی سیستم‌های موسمی را مختل کند. آئروسل‌ها می‌توانند شیب عمودی دما را تحت‌تأثیر قرار دهند و ثبات جو را تغییر دهند، که می‌تواند تشکیل ابرهای موسمی را مختل کند. این می‌تواند منجر به تضعیف بارش باران‌های موسمی شود و مناطقی را که برای فعالیت‌های کشاورزی به‌شدت به موسمی متکی هستند، تحت‌تأثیر قرار دهد. توجه به این نکته ضروری است که تأثیر دقیق آلودگی‌هوا بر بارندگی پیچیده است و بسته به عوامل مختلفی مانند نوع و غلظت آلاینده‌ها، شرایط آب و هوایی محلی و موقعیت جغرافیایی می‌تواند متفاوت باشد.

اثر سایه باران چیست؟

در نتیجه این عوامل ترکیبی، شهرهایی با سطح آلودگی بالا اغلب در مقایسه با مناطق روستایی مجاور، بارندگی کمتری را تجربه می کنند. این پدیده به «کمبود باران شهری» یا «اثر سایه باران» معروف است. کاهش بارندگی در مناطق شهری آلوده می تواند پیامدهای قابل توجهی بر منابع آب، کشاورزی و پایداری کلی محیط زیست داشته باشد. پژوهشگران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و اندازه‌گیری رد پای آلودگی در نواحی شهری بزرگ و نیز منابع آلودگی‌هوا همچون نیروگاه‌ها، کارخانجات ذوب سرب و پالایشگاه‌های نفت به تحلیل‌های تازه‌ای از اثر آلودگی‌هوا بر میزان بارندگی دست‌یافته‌اند. ابرهای آلوده تقریباً عاری از قطرات آب هستند و در نتیجه قابلیت اشباع و ایجاد بارندگی ندارند.

غلظت یون‌های انسان ساخت نیترات، نیتریت، فلوراید، کلراید و سولفات موجود در نمونه آب بارش مربوط به‌حالت آلوده بسیار بیشتر از موارد پاک بودند. البته کیفیت آب بارش در شرایط پاک جوی نیز دارای غلظت‌های بالای یون‌های انسان ساخت بودند. بنابراین شاخص AQI سالم نمی‌تواند دلیل بر پایین بودن غلظت کلیه یون‌ها در نمونه‌های آب بارش باشند. شرایط مختلف از جمله مقدار بارش، جهت و مقدار باد قبل از وقوع سامانه، نوع سامانه و شرایط جغرافیایی محل نمونه برداری نیز از عوامل مهم و تأثیر گذار در مقدار غلظت یون‌ها می‌باشند. نتایج بررسی‌ها در زمینه خردفیزیک ابر رویداد حاد آلودگی نشان‌می‌دهد که، افزایش آلاینده‌های ذره‌ای در جو عاملی تأثیرگذار در تغییر خواص خردفیزیکی ابرها می‌باشد.

در رویداد حاد آلودگی ذره‌ای، شعاع مؤثر قطرک های ابر قبل از وقوع بارش نسبت به هوای پاک، بسیار زیادتر است. در زمان وقوع بارش به‌علت جاروب شدن آلاینده‌ها توسط بارش، شعاع مؤثر قطرک ها در هر دو مورد پاک و آلوده تقریباً مساوی بودند. همینین ضخامت نوری ابر و مسیر آب ابر در شرایط حاد آلودگی بسیار بیشتر از شرایط پاک به‌دست‌آمده‌اند. بنابراین آلودگی ذره‌ای در رویداد مورد مطالعه، باعث تقویت و افزایش ارتفاع ابرها نسبت به شرایط پاک شده‌است. همچنین آلودگی‌های ذره‌ای یکی دیگر از عوامل مهم در تغییرات خردفیزک ابر به‌صورت منطقه‌ای می‌باشد.

بارش کم ناشی از آلودگی به تنهایی نیست دلایل عمده دیگر هم وجود دارد

شهرنشینی سریع اغلب منجر به تخریب جنگل ها برای پاکسازی زمین برای ساخت و ساز می شود. درختان نقش مهمی در چرخه آب دارند زیرا رطوبت را از طریق تبخیر و تعرق آزاد می کنند که به تشکیل ابر و بارندگی کمک می کند. هنگامی که جنگل ها با سازه های بتنی و سطوح غیرقابل نفوذ جایگزین می شوند، چرخه طبیعی آب مختل می شود و منجر به کاهش بارندگی در منطقه می شود.

مناطق بزرگ شهری می توانند الگوهای گردش جوی از جمله جهت و شدت باد را با ایجاد موانع و تغییر ناهمواری سطح تغییر دهند. این تغییرات می تواند انتقال رطوبت از مناطق اطراف را مختل کند و احتمال بارندگی را در کلان شهر کاهش دهد.

شهرنشینی می تواند تفاوت هایی در الگوهای دما و رطوبت بین مناطق شهری و روستایی ایجاد کند. این می تواند منجر به تغییر در ریزاقلیم محلی شود، با مناطق شهری که شرایط خشک تر و گرم تری را تجربه می کنند، که منجر به کاهش بارندگی می شود.

تغییرات آب و هوا می تواند تأثیرات قابل توجهی بر الگوهای بارش در سراسر جهان داشته باشد. در حالی که تأثیر دقیق تغییرات آب و هوایی بر کلانشهرهای منفرد ممکن است متفاوت باشد، مطالعات نشان می‌دهد که تغییر در الگوهای گردش جو و افزایش دما در ارتباط با تغییرات آب و هوایی می‌تواند منجر به تغییر الگوهای بارندگی شود که به طور بالقوه منجر به دوره‌هایی از کاهش بارندگی در برخی مناطق می‌شود.

باید گفت میزان آلودگی می تواند در شرایط خاص از نزولات جوی جلوگیری کند اما همواره یک علت یعنی بارش از شامل عوامل متعددی است. نقش آلودگی نیز به همان میزان تاثیرگذاری عوامل دیگر است. از این سوی تهران و کلانشهر علاوه بر رفع موانع بارش که منشا انسانی دارند، در صرفه جویی منابع آبی باید همت مضاعفی داشته باشند تا بحران های خشکسالی سلامت عبور کرد.