آلودگی هوا باعث افت 50 درصدی بارش ها شده است؟

آلودگی شدید هوا در کلانشهرها به عنوان عامل اصلی افت شدید بارندگی ها در کشور مطرح می شود.

کد خبر: ۶۷۷۴۳۷

تاریخ: ۰۲ بهمن ۱۴۰۲ - ۰۸:۲۵

بارندگی‌ها در کشور طی پاییز امسال ۴۳درصد نسبت به دوره بلندمدت گذشته کاهش پیدا کرد و از ابتدای زمستان تاکنون نیز میزان بارش‌ براساس میلی‌متر، حدود ۵۹درصد افت کرده است. این فقط داده‌های رسمی نیست که «پاییز و زمستان بسیار کم‌بارش» را به تصویر می‌کشد؛ برای ساکنان مناطق مختلف به‌ویژه تهران – که افت بارندگی در آن از میانگین‌ کشوری هم شدیدتر بوده است- آب و هوای این فصل از سال، عجیب به نظر می‌رسد. بارندگی‌های چندساعته زمستان‌های گذشته، به بارش‌های چنددقیقه‌ای تبدیل شده است. بررسی‌های «دنیای‌اقتصاد» درباره علت یا علل خشکی پاییز و زمستان امسال نشان می‌دهد، «آلودگی‌هوا» که در خیلی از کلان‌شهرهای کشور به شکل تاریخی و پرشدت در این دوره افزایش پیدا کرده به‌عنوان متهم کم‌بارشی مطرح است. کارشناسان این حوزه معتقدند، از لحاظ علمی دلایل اصلی کاهش بارش ناشی از ناهنجاری‌های اقلیمی بوده و افزایش گازهای گلخانه‌ای می‌تواند در موضوع کاهش بارش‌ها نقش داشته باشد. همچنین نتایج مطالعات جهانی مشخص می‌کند، غلظت بالای ذرات معلق در محدوده‌های آلوده می‌تواند «سرکوب بارش» را از طریق اثرگذاری بر مسیر باد، توسعه ابر و شدت بارندگی موجب شود.

پاییز و زمستان امسال ایران، شباهت طبیعی به این دو فصل نداشته است به‌طوری‌که مشاهدات بصری شهروندان مناطق مختلف کشور از آسمان از یک سو و داده های رسمی از «افت شدید و معنادار بارش ها» از سوی دیگر، «غایب بزرگ» نیمه دوم سال را تایید می کند. اما علت چیست؛ چرا «باران 10دقیقه ای» جای «بارش های حداقل یک‌روزه سال های گذشته» را در پایتخت و البته دیگر شهرهای با سابقه بارندگی های چند‌ساعته گرفته است؟

تاکنون، هیچ اظهارنظر تخصصی یا کارشناسی درباره «علت یا علل افت شدید بارش ها در سال آبی کنونی ایران» مطرح نشده است. در این میان، برخی شایعات غیرعلمی همچون «ابر‌دزدی» و برخی حرف های کلیشه ای همچون «تداوم خشکسالی» باعث شده ذهن ها از «متهم اصلی» منحرف شود و در نتیجه، «تداوم غفلت از مهار این متهم» ادامه پیدا کند. گزارش «دنیای‌اقتصاد» از داده های رسمی هواشناسی نشان می دهد، بارش های پاییزی امسال در ایران، 43 درصد نسبت به دوره بلندمدت گذشته، کاهش پیدا کرد و این کم بارشی در ماه اول زمستان تشدید شد و به «59درصد افت» رسید؛ در تهران اما وضعیت وخیم تر از میانگین کشوری است، به‌طوری‌که کم بارشی از ابتدای پاییز تاکنون در این کلان شهر، 48 میلی متر (نسبت به وضعیت نرمال) بوده در حالی که برای کشور، 41 میلی متر گزارش شده است.

در پاییز اگر وضعیت بارش ها نرمال باشد، باید 60 میلی متر بارندگی اتفاق بیفتد اما پاییز امسال 34 میلی متر بارش در کشور ثبت شد. در زمستان امسال (ماه اول) نیز به جای 26.5 میلی متر بارندگی، حدود 11 میلی متر بارش اتفاق افتاده است. بررسی های «دنیای‌اقتصاد» از پشت صحنه «کم بارشی» در مناطق مختلف کشور به ویژه در تهران که در هفته های اخیر، سردترین فصل سال را به «زمستان 10 دقیقه ای» برای شهروندان تبدیل کرد، نشان می دهد: متهم اصلی، «آلودگی هوا» است. بررسی محتوای 10مطالعه جهانی درباره آنچه محققان حوزه اقلیم و آب وهوا در کشورها، اسم آن را «رابطه پیچیده بین آب وهوا و کیفیت هوا» نامیده اند، مشخص می کند: آلودگی هوا و مناطق آلوده به حجم بالای ذرات معلق، بر روند طبیعی «باد، ابر و باران» اثر مخرب می گذارد و باعث «سرکوب بارش های طبیعی» می شود. این مطالعات، در دو کشور با سابقه بلندمدت آلودگی هوا، یعنی هند و چین، تایید شده است. ماجرا از این قرار است که آلودگی هوا به دو شکل بر «مسیر و شدت باد»، «چرخه تشکیل ابر و رشد آن» و «شدت و توزیع بارندگی» تاثیر می گذارد. در شکل اول، ذرات معلق آلاینده هوا مانع تجمیع قطرات ریز آب در فرآیند تشکیل ابر می شود که در نتیجه این اختلال، جلوی باران زایی ابرها گرفته می شود، به‌طوری‌که «ابر آلوده» در مقایسه با «ابر تمیز»، در حجم یکسان، بارندگی کمتری ایجاد می کند.

در شکل دوم نیز لایه های آلودگی در سطح آسمان شهرها، مانع از تابش کامل خورشید می شود و بر فرآیند تبخیر رطوبت و آب اثر سوء می گذارد که همین، بر شکل گیری ابرهای باران زا تاثیر مخرب دارد. به گزارش «دنیای‌اقتصاد»، آلودگی هوا در تهران طی سال‌جاری، رکورد تاریخی زد به‌طوری‌که تا قبل از شروع زمستان، تهران فقط یک روز هوای پاک داشت. همچنین تهران در سال گذشته به لحاظ «بیشترین روزهای ناپاک» نیز رکورد زد؛ 324 روز هوای غیرپاک که 38 روز آن، قرمز و قهوه ای یا بنفش بود.

آلودگی هوا چه تاثیری بر بارش دارد؟

«دنیای‌اقتصاد» براساس مطالعات 10 مجله و مرکز علمی معتبر جهان شامل «مجله علمی آلودگی محیط Environmental Pollution»، «مجله علمی Fundamental Research»، «مجله علمی Atmospheric Sciences»، «مجله علمی مجموعه مقالات فرهنگستان ملی علوم ایالات متحده آمریکا PNAS»، «مجله علمی سوئیسی MDOI ناشر مجلات علمی با دسترسی آزاد»، «مجله بهداشت محیط سازمان بهداشت جهانی Environmental Health»، «مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژیک ایالات متحده- کتابخانه ملی پزشکی آمریکا NIH»، «گروه مدیریت آبی پارلمان اروپا MEP Water group»، «آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا EPA» و «سازمان علوم زمین اروپا EGU» به بررسی تاثیر آلودگی هوا بر بارش پرداخته   که نتیجه این مطالعات به شرح زیر است:

کیفیت هوا و ارتباط آن با شرایط آب و هوایی یک مؤلفه مهم سلامت محیط است. وضعیت هوا را از نظر وجود آلاینده ها توصیف می کنند که ممکن است تاثیر منفی بر محیط زیست، پوشش گیاهی و سلامت انسان داشته باشد. تعدادی از متغیرها، از جمله آب و هوا، نقش مهمی در تعیین کیفیت هوایی که تنفس می کنیم دارند. پراکندگی، تجمع و تبدیل آلاینده های هوا می تواند به میزان زیادی تحت تاثیر پارامترهای آب و هوایی مختلف قرار گیرد و ارتباط بین کیفیت هوا و آب و هوا را پیچیده و وابسته به یکدیگر کند. این مقاله به بررسی رابطه پیچیده بین آب و هوا و کیفیت هوا می‌پردازد و تاکید می کند که چگونه جنبه های هواشناسی در تعیین کیفیت هوایی که تنفس می کنیم بسیار مهم است. عوامل هواشناسی شامل دما، جهت و سرعت باد، بارش، پایداری جو، رطوبت و تابش خورشید می شوند که بر کیفیت هوا تاثیر می‌گذارند. این 6 عامل تاثیرگذار در هوا می تواند به چند شکل خود را نشان دهد.

یک شکل بحران هوایی در وارونگی هوایی زمستانی خود را نشان می دهد. در طول زمستان، وارونگی دما می تواند منجر به تجمع آلاینده ها در لایه های پایینی جو شود. به عنوان مثال، شهرهای احاطه شده توسط کوه ها می توانند وارونگی دما را تجربه کنند که آلاینده های ساطع شده از وسایل نقلیه و فعالیت های صنعتی را به دام می اندازد و منجر به دوره های مه‌دود و کاهش کیفیت هوا می شود.

این سوال مطرح است که چگونه آلودگی هوا بر الگوهای بارندگی آب تاثیر می گذارد؟ از الگوهای بارندگی گرفته تا شدت بادهای موسمی، آلودگی هوا می تواند به طور قابل‌توجهی بر چرخه آب تاثیر بگذارد. ذرات معلق می توانند میزان تشعشعات خورشیدی را که به سطح زمین می رسد کاهش دهند و بر سرعت تبخیر آب و حرکت آن به جو تاثیر بگذارند. آنها همچنین بر شکل گیری ابرها و ظرفیت حمل آب تاثیر می گذارند. به عنوان مثال، تغییرات در شدت و توزیع بارندگی در هند و چین با آلودگی ذرات معلق مرتبط است. برخی مناطق باران بیش از حد معمول را تجربه می کنند، اغلب به صورت فوران های متمرکز هستند در حالی که برخی دیگر میزان کمتری را تجربه می کنند.  ذرات معلق همچنین بر مسیر و شدت بادهای موسمی در آسیا تاثیر می گذارد و خشکسالی را در چین، آمریکای شمالی و آسیای جنوبی تشدید کرده است. آلودگی اروپا و آمریکای شمالی بر بارندگی و خشکسالی در ساحل تاثیر می گذارد. برای ناظر معمولی، به نظر می رسد که این تاثیرات با تنوع زیست‌محیطی عمومی تر ترکیب می شوند، اما تاثیرات آنها بر کشاورزی، مخازن آب و تنوع زیستی قابل‌توجه است.

اثر ذرات بر بارندگی منجر به ایجاد قطرات معمولی باران شامل متراکم شدن بخار آب بر روی ذرات ابرها می شود. این قطرات در نهایت با هم ترکیب می شوند و قطرات به اندازه کافی بزرگ می شوند که به زمین بیفتند. با این حال، با ورود بیشتر و بیشتر ذرات آلودگی (آئروسل‌ها) به ابر باران، همان مقدار باران می بارد. این قطرات کوچک‌تر آب با هوا شناور می شوند و از ادغام و بزرگ شدن به اندازه کافی آنها برای قطرات باران جلوگیری می شود. بنابراین، این ابر در طول دوره رشد خود در مقایسه با یک ابر تمیز (غیر‌آلوده) با همان اندازه، بارندگی کمتری تولید می کند.

در میان انواع دیگر آلودگی، آلودگی هوا به نظر می رسد که مفهومی در سطح سیاره دارد. دانشمندان حتی سناریویی شبیه آخرالزمان را حدس زده اند که در آن آلودگی هوا اگر کنترل نشود، می تواند شکل شدیدی از گرمایش جهانی به نام اثر گلخانه ای فراری ایجاد کند. اگرچه این صرفا حدس و گمان است، اما پدیده ای است که قبلا در زهره رخ داده است. گفته می شود که آلودگی آب زمانی رخ می دهد که آلاینده های سمی و ذرات معلق به بدنه های آبی مانند دریاچه ها، رودخانه ها و دریاها وارد شوند. این آلاینده ها عموما توسط فعالیت های انسانی مانند تصفیه نامناسب فاضلاب و نشت نفت وارد می شوند. با این حال، حتی فرآیندهای طبیعی مانند اوتروفیکاسیون می تواند باعث آلودگی آب شود. آلاینده ها نه‌تنها سلامت عمومی را به شدت تحت‌تاثیر قرار می دهند، بلکه آب و هوا و اکوسیستم‌های زمین را در سطح جهان نیز تحت‌تاثیر قرار می دهند. بیشتر سیاست ها برای کاهش آلودگی هوا یک استراتژی برد-برد برای سلامت و آب و هوا ارائه می کنند. سطوح پایین تر آلودگی هوا منجر به سلامت قلبی عروقی و تنفسی جمعیت در بلندمدت و کوتاه مدت می شود.

ازن و کربن سیاه بر فرآیندهای آب و هوایی تاثیر می گذارد و بازده کشاورزی را کاهش می دهد و در نتیجه امنیت غذایی را تهدید می‌کند. بنابراین،  موضوعات مرتبط با سلامت آلودگی و دود می تواند تاثیر زیادی بر تشکیل ابرها داشته باشد. مطالعه جدیدی که توسط محققان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) انجام شده است نشان می دهد که آلودگی هوا و دود ناشی از فعالیت‌های انسانی چگونه بر ابرها و بارندگی تاثیر می گذارد. این مطالعه که در مجله Nature Communications  منتشر شده است، چگونگی تاثیر آلودگی و دود بر ابرهای همرفتی عمیق مانند ابرهای رعد و برق را بررسی می کند.

محققان دریافتند که سطوح بالای دود در جو مانع از توسعه ابرهای همرفتی عمیق می شود، اما آلودگی به شکل گیری ابرها کمک می کند، مشروط بر اینکه سطح آلودگی متوسطی در جو وجود داشته باشد. این تیم از داده های رصدی دو ماهواره، استفاده کرد که در یک مسیر بسیار نزدیک به هم به دور زمین می‌چرخیدند. این ماهواره ها به محققان نگاهی عمیق و منحصربه فرد به سطوح آلودگی و تشکیل ابر در سراسر جهان ارائه کردند. ابرهای همرفتی از بالا آمدن هوای گرم تشکیل می شوند، اما به خوبی درک نشده بود که چگونه فعالیت های انسانی مانند آلودگی یا دود ناشی از آتش‌سوزی بر بارش و رشد ابر تاثیر می گذارد.

از سال 2006 تا امسال، CALIPSO و CloudSat به دور زمین می‌چرخیدند، یکی ذرات آئروسل مانند دود و آلودگی را اندازه می گرفت و دیگری مکان و ارتفاع ابرها را اندازه گیری می کرد. محققان دو مجموعه داده را بررسی کردند و یک دوره پنج‌ساله متوالی خاص را برای تجزیه و تحلیل انتخاب کردند تا تاثیر آلودگی بر تشکیل ابرها را بهتر درک کنند. در حالی که برخی از ذرات معلق در هوا برای تشکیل ابر بسیار مهم هستند، آلاینده های زیاد می توانند مانع رشد ابرها شوند.

محققان همچنین دریافتند که از آنجا که ذرات دود تابش خورشید را مسدود می‌کند و از تبخیر رطوبت جلوگیری می کند، از تشکیل ابرها جلوگیری می شود. مانند دود که جلوی خورشید را می گیرد، این تیم همچنین کشف کردند که سطوح بالای آلودگی اثر جوی مشابهی ایجاد می کند و مانع رشد ابرها می شود. با این حال نمی توان همین را در مورد ذرات گرد و غبار گفت، داده ها نشان می دهند که تغییرات زیادی در ذرات گرد و غبار در اتمسفر بسته به مکان وجود دارد، و در برخی مکان ها رشد ابرها منتفع می شود و در برخی دیگر، توسعه ابر متوقف می شود. این مطالعه به روشن کردن رابطه مهم بین فعالیت های انسانی و رشد ابر و بارش کمک می کند که می تواند به بهبود مدل های اقلیمی آینده کمک کند و انگیزه بیشتری برای کاهش آلودگی ایجاد کند.

باتوجه به مراحل چرخه ای تشکیل ابر و بارش باران، می توان گفت که کیفیت هوا بر این چرخه تاثیرگذار خواهد بود. مناطق مختلف در منطقه Waikato در معرض الگوهای آب و هوایی مختلف و سطوح مختلف کیفیت هوا قرار دارند. به عنوان مثال، مناطق ساحلی در معرض بادهای مداوم هستند که به پراکندگی هر گونه آلاینده کمک می کند. در مناطق داخلی، آلاینده های هوا می توانند زمانی که باد کم یا بدون باد وجود داشته باشد، ایجاد شوند.  سرعت باد آلاینده های هوا را از منبع آنها دور می کند و باعث پراکندگی آنها می شود. به طور کلی هر چه سرعت باد بیشتر باشد آلاینده ها بیشتر پراکنده می شوند و غلظت آنها کمتر می‌شود. با این حال، باد شدید همچنین می تواند گرد و غبار ایجاد کند. با گرم شدن زمین در طول روز، هوا متلاطم تر می‌شود. تلاطم هوا باعث می شود هوای آلوده با دور شدن از منبع خود پراکنده شود. در مقابل، شرایط پایدار اغلب در شب زمانی که هوا خنک تر است رخ می دهد.

آلاینده های هوای آزاد‌شده در مناطق شهری در شب، مانند آتش‌سوزی در خانه، به راحتی پراکنده نمی شوند و باعث آلودگی موضعی هوا می شوند. لایه های وارونگی هوا معمولا با افزایش ارتفاع در جو سرد می شود. با این حال، گاهی اوقات یک لایه هوای بالایی گرم‌تر از لایه پایینی است. به این حالت وارونگی می گویند. در Waikato، وارونگی اغلب در شب های صاف و آرام زمانی که زمین به سرعت سرد می شود، شکل می گیرد. لایه بالایی هوای گرم مانند یک درپوش عمل می کند. لایه ای از هوای سرد را در زیر خود به دام می اندازد و آلاینده های هوا، مانند دود آتش سوزی خانه، در لایه پایین و سردتر به دام می افتند. این آلاینده های به دام افتاده می توانند باعث سلامتی و اثرات آزاردهنده شوند. وقتی لایه های وارونگی نزدیک به زمین (عمق اختلاط) تشکیل می شوند، آلاینده های هوا ایجاد می شوند. لایه‌های وارونگی معمولا توسط باد یا با بالا آمدن هوای گرم با گرم شدن زمین پراکنده می‌شوند. اما اگر لایه وارونگی برای مدت طولانی در جای خود باقی بماند، آلاینده ها می توانند تا سطوح بالایی ایجاد شوند.

اثر دود، گرد و غبار و آئروسل آلودگی بر توسعه ابرهای کم‌عمق بر روی اقیانوس اطلس قابل مشاهده است؛ ابرهایی که در محیط های آلوده رشد می کنند، قطرات متعدد اما کوچک‌تری دارند. این ویژگی ممکن است منجر به سرکوب بارش و طول عمر بیشتر ابر شود. با این حال، جذب تابش خورشیدی ورودی توسط ذرات معلق در هوا، می تواند پوشش ابر را کاهش دهد. اثر خالص آئروسل روی ابرها در حال حاضر بزرگ‌ترین عدم‌قطعیت در ارزیابی شرایط آب و هوایی است. با استفاده از آمار بزرگ داده‌های ماهواره‌ای MODIS (طیف‌سنج تصویربرداری با وضوح متوسط) با وضوح یک کیلومتر، اثر آئروسل بر روی ابرهای آب کم‌عمق، به طور جداگانه در چهار منطقه از اقیانوس اطلس، برای ژوئن تا آگوست 2002 مطالعه شد. آئروسل دریایی، دود، گرد و غبار معدنی و ذرات معلق در هوا هر چهار نوع آئروسل بر اندازه قطرات ابر تاثیر می گذارد.

کاهش بارش تهران به واسطه آلودگی هوا

مسعود حقیقت، کارشناس هواشناسی و مدیرکل اداره هواشناسی استان فارس  در پاسخ به این پرسش که دلیل کاهش بارش در سال آبی جدید را چه می دانید آیا ما در یک دوره خشکسالی قرار داریم و تا چه اندازه روند بارش ها و تغییر الگوی بارش ها در ایران تحت‌تاثیر تغییر اقلیم است؟ به هفته نامه «تجارت فردا» در گزارشی تحت عنوان «بارش بلا» می گوید: ما بر اساس یکسری شواهد و الگوها اظهارنظر می کنیم، پیش‌بینی های هواشناسی کشور پیش‌بینی است، پیشگویی نیست، آنچه روی نقشه ها و الگو ها می بینیم را اعلام می کنیم. اما از لحاظ علمی دلایل اصلی کاهش بارش ناشی از ناهنجاری های اقلیمی بوده و افزایش گازهای گلخانه ای می تواند در موضوع کاهش بارش ها نقش داشته باشد.

در هفته های آتی شاهد شکل‌گیری ابرهای باران زا بر فراز شهر تهران بودیم، با این حال در روزهایی که برودت هوا بیشتر شد و انتظار بارش به شکل برف و باران وجود داشت، عملا پایتخت بارش های پراکنده ای را تجربه کرد. آیا می توان با توجه به آلودگی هوای تهران در همین ایام نتیجه گرفت که این آلودگی باعث چنین وضعیتی شده است؟ مسعود حقیقت به «دنیای‌اقتصاد» در این باره می گوید: برای تشکیل ابر ما نیاز به هسته های متراکم داریم. هسته هایی که رطوبت را جذب کرده و ابر را تشکیل می دهند. به گفته کارشناس هواشناسی و مدیرکل اداره هواشناسی استان فارس این احتمال وجود دارد که آلودگی باعث زائل شدن این هسته های متراکم شود. او می‌افزاید: پژوهش های جدی در ایران درباره تاثیر آلودگی هوا بر میزان بارش انجام نشده ولی می توان این احتمال را داد که گرمای هوا و آلودگی باعث بالا رفتن و افزایش ارتفاع ابر شده و در نهایت این روند باعث کاهش بارش می شود.

این کارشناس هواشناسی تاکید می کند باید در همه کلان‌شهرهای ما این پژوهش انجام شود و ادامه می‌دهد: چنانچه این پژوهش ها روی شهرهایی مانند تهران، اصفهان، مشهد، شیراز، تبریز و شهرهایی که با آلودگی هوا دست و پنجه نرم می کنند و در کنار شهرهایی که هوای پاک دارند انجام شود، امکان مقایسه و در نهایت نتیجه‌گیری را خواهیم داشت.