منو
 صفحه های تصادفی
مصادرات
مؤمن و گرفتاری های او در دنیا
رشته مدیریت امور بانکی
مناظره امام رضا علیه السلام با علمای ادیان مختلف
نیشابور
اقسام حجت یا استدلال
ابوسعد صاعدی یحیی بن محمد
جشن مهرگان
دلایل نقلی اثبات امامت
اشعار امام رضا علیه السلام درباره بردباری
 کاربر Online
1083 کاربر online

فرآیندهای طبیعی تصفیه هوا

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک محیط زیست > هواشناسی
(cached)

مقدمه

با توجه به ارتباط نزدیک میان آلودگی هوا و شرایط مشخص جوی شناخت کامل هواشناسی برای مهندسی محیط زیست ضروری است. منبع تمامی پدیده‌های جوی عبارتست از خواص متغیر از اجزای اتمسفر ، گرما ، فشار ، باد و رطوبت شرایط کیفی هوا یعنی سیستمهای فشار ، سرعت و جهت باد ، رطوبت ، گرما و بارش در نهایت ناشی از روابط متغیر میان حرارت ، فشار ، باد و رطوبت هستند. برهمنهش این چهار عامل در چندین سطح و یا مقیاس مختلف قابل مشاهده است. این مقیاسهای حرکتی به حرکتهای عظیم هوا که ممکن است بصورت جهانی ، قاره ای، ناحیه‌ای یا محلی باشد، مربوطند. مقیاسهای حرکت هوا مطابق با اثرات جغرافیایی ممکن است بزرگ ، متوسط و یا کوچک باشد.

مقیاسهای حرکت

مقیاسهای بزرگ

حرکت اتمسفری در مقیاس بزرگ ، شامل مدلهای چرخشی سیاره‌ای و رفتن جریانهای بزرگ هوا در نیمکره‌هاست. این قبیل پدیده‌های در اندازه‌های چند هزار کیلومتری رخ می‌دهند که نواحی کم فشار و پر فشار نیمه دائمی در اقیانوسها و قاره‌ها را می‌توان مثالهایی از آنرا بشمار آورد. گرمای حاصل از تابش خورشیدی در نزدیکی خط استوا شدیدتر از دو قطب است، در صورت کند شدن چرخش زمین هوای گرم در استوا بالا رفته ، هوای سرد در دو قطب با انتقال هوای گرم جایگزین آن می‌شود. با وجود این باید چرخش زمین از سوی غرب به شرق را در نظر گرفت، زیرا این چرخش با اثر گذاری بر جریانهای هوا در نیمکره شمال باد را به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ می‌راند.

اثر چرخش زمین بر سرعت و جهت باد بنام نیروی کوریولیس (Coriolis Force) شهرت دارد، این نیرو در کیفیت هوا بسیار مهم است. یکی از مهمترین عوامل موثر در حرکت عظیم هوا در مقیاس بزرگ عبارت است از پیشرفت خشکی و میزان آب در سطح زمین ، تفاوتهای زیادی میان ظرفیت هدایتی خشکی و اقیانوسها موجب بوجود آمدن و توسعه بسیاری از سیستمهای فعلی و وضعیت هوایی است.

اقیانوس متوسط

مدلهای گردش هوا در مقیاس یا ثانویه در نواحی واحدهای جغرافیایی توسعه می‌یابند عمدتا به این دلیل که توپوگرافی ناحیه‌ای یا محلی بر این گردش اثر گذار است، این پدیده‌ها در مقیاسهای چند صد کیلومتر رخ می‌دهند. حرکت هوا در این مقیاس از آرایش سطح زمین تاثیر می‌پذیرد. موقعیت رشته کوهها ، اقیانوسها ، جنگلها و توسعه شهرنشینی ، سیستمهای صحرایی یا دریایی ، کوهها یا بادهای دره‌ها ، جبهه‌های متحرک کم فشار و پر فشار و جزایر گرم شهر نشین همه از موارد خاص پدیده‌های محلی قابل مشاهده در این مقیاس هستند.

مقیاس کوچک

پدیده‌هایی به مقیاس کوچک در نواحی کمتر از 10 کیلومتر می‌افتند، پراکندگی و پیچ خوردگی ستونهای دود (Plumes) از دودکشهای صنعتی مثال خوبی برای آن به شمار می‌رود. پدیده‌هایی در این مقیاس در لایه اصطکاک بوقوع می‌پیوندند. لایه اصطکاک لایه‌ای از اتمسفر است که در سطح زمین قرار دارد و تنشهای اصطکاکی و تغییرات حرارتی می‌تواند منجر به انحراف زیاد بادها از یک مدل استاندارد شود. در اثر حرکت هوا در بالا و اطراف سطوح نامنظم فیزیکی مثل ساختمانها ، درختان ، بوته‌های خاردار یا صخره‌ها تنش اصطکاکی بوجود می‌آید و این تنش به نوبه خود ایجاد آشفتگی مکانیکی می‌نماید و همین آشفتگی بر مدل حرکت هوا موثر است.

گرما

گرما در اتمسفر یک متغیر بحرانی و کاتالیست اصلی شرایط آب و هوایی است. انرژیِ گرمایی در اتمسفر بصورت تابشها با طول موج کوتاه از خورشید بیشتر بصورت نور مرئی حاصل می‌شود. زمین به نشر موجهای بزرگتر از آنچه دریافت می‌دارد بیشتر بصورت حرارت تابش نامرئی می‌پردازد. قسمتی از تابشهای خورشیدی هرگز به زمین نمی‌رسد و توسط تک تک ذرات موجود در هوا و نیز ابرها دوباره به درون هوا بازتانده می‌شود. بخشی از تابشهای خورشیدی در اثر تداخل بین مولکولی پراکنده می‌شود، این پراکندگی تابشها با طول موجهای اکسید کربن ، غبار و ابرهای موجود در اتمسفر پایین جذب می‌شوند. اما سطح زمین جاذب اصلی انرژی خورشیدی به حساب می‌آید. از اینرو تروپوسفر عمدتا توسط سطح زمین گرم می‌شود نه توسط خورشید.

گرم شدن تروپوسفر

انتقال حرارت از چهار طریق مهم در تروپوسفر صورت می‌گیرد که عبارتند از:


اثر گلخانه‌ای ، چرخه تراکم ، تبخیر ، هدایت حرارتی (همرفتی حرارتی).

اثر گلخانه‌ای

انرژی خورشیدی جذب شده توسط زمین پس از تبدیل به انرژی گرمایی بصورت تابشهای با طول موج بلند در داخل فضا پخش می‌شود. اگر چه بخار آب و دی اکسید کربن در برابر تابشهای موج کوتاه شفاف هستند ولی در برابر تابشهای با طول موج بلند شفافیت ندارند. بنابراین بیشتر تابشهای باقیمانده در زمین موجب افزایش دمای اتمسفر می‌شوند، این پدیده اثر گلخانه‌ای نامیده می‌شود.

چرخه تبخیر - میعان

برای تبخیر آب نیاز به انرژی زیادی است. این انرژی از اتمسفر جذب شده و در بخار آب ذخیره می‌گردد. به محض متراکم شدن بخار این انرژی آزاد می‌شود. از آنجا که تبخیر در سطح زمین یا در نزدیکی آن انجام می‌پذیرد و میعان در نواحی بالایی تروپوسفر رخ می‌دهد. فرآیند میعان سبب انتقال حرارت از نواحی زیرین به نواحی بالایی می‌شود.

هدایت حرارتی

انتقال حرارت از زمین به اتمسفر از طریق هدایت حرارتی که عبارتست از انتقال حرارت در اثر تماس فیزیکی مستقیم هوا در زمین انجام می‌گیرد.

هرفتی حرارتی

انتقال حرارت از زمین به اتمسفر از طریق هدایت حرارتی که عبارتست از انتقال حرارت در اثر تماس فزیکی مستقیم هوا و زمین انجام می‌گیرد.

همرفتی حرارتی

همرفتی حرارتی ، فرآیندی است که در اثر بالا رفتن هوای گرم و پایین آمدن هوای سرد آغاز می‌شود و در انتقال حرارت از زمین به تروپوسفر عامل اصلی شمرده می‌شود.

پایداری

تا زمانی که توده بالا رونده‌ای از هوا گرمتر از هوای پیرامون خود باشد اصطلاحا گفته می‌شود که اتمسفر ناپایدار است. زیرا چنین توده‌ای در راستای جابجایی خود همچنان شتاب خواهد گرفت. برعکس هنگامی که توده بالا رونده هوا به ارتفاعی سردتر و یا متراکمتر از هوای پیرامون خود می‌رسد نیروی شناوری منتجه توده هوا را بسوی زمین و دور از جهت جابجایی آن هدایت می‌کند تحت چنین شرایطی پایدار است. پایداری تابعی از توزیع عمودی دمای اتمسفر است و رسم نرخ بازگشت محیطی نسبت به نرخ بازگشت آدیاباتیک می‌تواند معیار مناسبی از پایداری اتمسفری ارائه دهد. هنگامی که دمای هوای محیط همراه با افزایش ارتفاع ، بجای کاهش افزایش می‌یابد نرخ بازگشت منفی یا عکس حالت عادی خواهد بود. تحت شرایطی که معمولا به آن وارونگی گفته می‌شود نرخ بازگشت منی اتفاق می‌افتد. حالتی که در آن هوای گرمتر ، هوای سردتر را در بر می‌گیرد. وارونگی دمایی یا حرارتی بیانگر پایداری زیاد اتمسفری هستند.

فشار

در پدیده‌های هواشناسی علاوه بر گرما ، فشار نیز یک متغیر مهم به شمار می‌آید، از آنجا که هوا دارای وزن است کل اتمسفر بر روی زمین قرار گرفته ، بر زیر خود فشار وارد می‌آید.

سیستم پر فشار

سیستمهای پر فشار با آسمان صاف ، بادهای ملایم و پایداری اتمسفر در ارتباطند. سیستمهای پر فشار نشان دهنده هماهنگی نسبی توده‌های هوا هستند. تحت چنین شرایط پایداری در نواحی بزرگ دما و رطوبت اندکی تغییر می‌یابد و هر تغییری در وضعیت هوا تدریجی خواهد بود. در یک سیستم پر فشار در نیمکره شرقی حرکت عمودی هوا بطرف پایین و حرکت افقی ساعتگرد است.

سیستم کم فشار

در یک سیستم کم فشار در نیمکره شرقی ، حرکت افقی هوا پاد ساعتگرد بوده ، حرکت عمودی رو به بالاست. سیستمهای کم فشار معمولا همراه با آسمانهای ابری ، بادهای شدید ، ناپایداری اتمسفری و تشکیل جبهه‌های هوا هستند. تحت چنین شرایط ناپایدار احتمال پراکندگی آلاینده‌ها وجود دارد و مشکلات مربوط به آلودگی هوا به حداقل می‌رسند.

جبهه‌ها

معمولا دو توده هوا از لحاظ دمایی ، لایه‌های مرزی بزرگی بوجود می‌آورند. هنگامی که توده‌های هوا با خواص مختلف باهم جمع می‌شوند. عمل اختلاط به سرعت صورت نمی‌پذیرد. هوای گرمتر که دارای دانسیته کمتری است تمایل دارد تا بر هوای سردتر با دانسیته بیشتر پیشی گیرد. نواحی شیبدار تبر گونه انتقال بین دو توده هوا با دانسیته‌های مختلف بنام جبهه نامدیه می‌شود.

جبهه‌های گرم

هنگامی که د اثر عقب نشینی هوای سرد ، هوای گرم به پیش می‌رود و جبهه‌های گرم بوجود می‌آیند.

جبهه‌های سرد

هنگامی که هوای سرد از یک سلول هوای گرمتر پیشی می‌گیرد به سیستم هوایی بوجود آمده اصطلاحا جبهه سرد گفته می‌شود.

باد

باد عبارتست از حرکت هوا ، در مقیاس بزرگ این حرکت در توزیع نابرابر دما و فشار اتمسفری در بالای سطح زمین آغاز می‌شود و به نحو قابل ملاحظه‌ای با گردش زمین تغییر می‌یابد. جهت جریان باد بطور مشخص از فشار بالا به فشار پایین است اما نیروی کوریولیس تمایل دارد تا جریانهای هوا را از این مدل مورد انتظار منحرف سازد.

رطوبت

تبدیل بخار به مایع و تبدیل مایع به نزولات آسمانی در محیط زیست ما یک چرخه ثابت مکرر شمرده می‌شود. ابتدا رطوبت از سطح زمین به اتمسفر منتقل می‌شود، سپس این بخار مایع شده ابر را بوجود می‌آورد. با بارش این بخارات مایع شده در شکلهای گوناگون از قبیل باران ، تگرگ ریز ، برف یا تگرگ درشت چرخه کامل می‌شود. کوهها موجب صعود هوای مملو از رطوبت می‌شوند و این امر سبب بارش شدید در قسمتهای پایینی سلسه کوتاه می‌گردد.

رطوبت نسبی

مقدار آب موجود در اتمسفر بر حسب رطوبت اندازه گیری می‌شود هوا به نسبتی که دمایش بیشتر باشد پیش از اشباع شدن می‌تواند بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد. در سطح زمین افزایش دمایی برابر ˚11.1 C تقریبا ظرفیت رطوبتی اتمسفر را دو برابر می‌کند. هوای اشباع در 16 ˚C تقریبا دو برابر هوای اشباع در 5 ˚C بخار آب با خود دارد. رطوبت نسبی توسط دستگاهی بنام رطوبت سنج اندازه گیری می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 14418


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..