مقاله درجه حرارت و آلاینده ها

شکل 1-2:اثر نیروی اصطکاک بر جهت باد در لایه مر زی زمینی.]1[
Widget not in any sidebars

1-4 پرو فیل سرعت باد
حرکت هوای نزدیک سطح زمین توسط اثرات اصطکاکی که متناسب با ناهمواری سطح است، کاهش
می یابد. بنابراین ماهیت زمین، موقعیت وانبوه درختان، موقعیت واندازه دریاچه ها، رودخانه، تپه ها
وساختمان ها، گرادیان های سرعت باد متفاوتی در جهت عمود بوجود می آورند. لایه هوایی که تحت تاثیر اصطکاک قرار می گیرد (لایه مرزی زمینی نامیده می شود)ازچندصدمتری تا چند کیلومتری بالای سطح زمین گسترش یافته است.
ارتفاع این لایه مرزی برای شرایط ناپاپداربیشترازشرایط پایداراست. بنابراین تحت شرایط اتمسفری ناپایدار، آلاینده ها درفاصله عمودی بیشتری پراکنده خواهندشد. این امرمنجربه کاهش غلظت آلاینده ها در پایین دست باد از منبع می گردد. پروفیل های معمول سرعت باددرطی شب پایدار می باشد، این پروفیل معمولا برای شب، رام تر (کم شیب تر) از پروفیل روز است. می بایست به این نکته توجه نمود که دراین مورد تغییر سرعت باد تقریبا” در ارتفاع600متری رخ می دهد. اثرکلی ناهمواری زمین بر پروفیل باد – سرعت در زمانی که ناهمواری سطح روبه کاهش باشد، ضخامت لایه مرزی از500 متر تا280 متر تغییر می یابد. با کاهش ناهمواری ها درسطح زمین، پروفیل در نزدیک سطح زمین شیب دار تر می گردد. ]1[
شکل 1-3:اثر ناهمواری زمین بر پروفیل باد-سرعت.مقادیر موجود در امتداد منحنی ها
بیانگر درصد-مقادیر بادگرادیان می باشد]1[
1-5 حداکثر ارتفاع اختلاط1
پراکندگی آلاینده ها در اتمسفر تحتانی عمدتا” به کمک اختلاط همرفتی و متلاطم انجام می گیرد. وسعت عمودی این اختلاط بطور روزانه وفصلی متغیر است وهمچنین متأثر ازخصوصیات توپوگرافی می باشد. هرچقدر وسعت عمودی بیشتر باشد، حجم بزرگتری از اتمسفر جهت رقیق نمودن غلظت مواد آلاینده دردسترس خواهد بود. اثرات شناوری حرارتی ارتفاع لایه اختلاط همرفتی که حداکثر اختلاط نامیده
می شودرامشخص می نماید. معمولا داده بصورت متوسط برای دوره یک ماهه می باشند، بنابراین مقادیر بصورت میانگین حداکثر ارتفاع اختلاط شناخته می شود. زمانی که توده هوا توسط اشعه خورشیدی در
سطح زمین گرم شود درجه حرارت آن ازهوای اطراف بالا تررفته و نیروی شناوری کسب می نماید.
شتاب شناوری ناشی از اختلاف درجه حرارت می باشد.برای یک جزءسیال در اتمسفر درحالت تعادل استاتیکی، مناسب می باشد.
(1-2) dp=-ρgdz
اکنون معادله مربوط به این بسته هوامشابه معادله قبلی بوده به استثنای اینکه حاوی عبارت اینرسی برای اثرشتاب است.برای چنین بسته هوایی ممکن است چنین نتیجه گیری شودکه:
(1-3)
در اینجا شتاب بسته و ρ دانسیته بسته هوای گرم شده و ρ1 دانسیته هوای گرم نشده اطراف است فشار برای هوای گرم شده وهوای گرم نشده یکسان است. حال با ترکیب این دو رابطه وجایگزینیρوρ1
(MMD)( 1 ( MAXIMUM MIXING DEPTH
از رابطه گازهای ایده آل برای بسته هوای گرم شده وهوای اتمسفراطراف، (فشار ثابت)،لذا P=ρ1RT1=ρRTبا قرار دادن معادلات گازایده آل بجای ρو1ρدر رابطه، ، رابطه زیر حاصل می شود.
(1-4) شتاب شناوری =
بنظر می رسد که یک بسته هوا بعد از گرم شدن تا زمانی که درجه حرارت آن Tبرابردرجه حرارت اتمسفر T1 شود، به حرکت صعودی خود در اتمسفر محلی ادامه خواهد داد. در آن نقطه بسته هوا و اتمسفر اطراف آن به تعادل خنثی خواهند رسید و ارتفاع، حد لایه اختلاط همرفتی یا حداکثر ارتفاع اختلاط نامیده
می شود. این و ضعیت در شکل زیر نمایش داده می شود. ]1[
شکل 1-4: تعیین حداکثر ارتفاع اختلاط (MMD)تحت شرایط اتمسفری مختلف پروفیل آدیاباتیک ، پروفیل محیطی]1[
1-6 تلاطم