غالبًا ما يتم تضمين درجة الحرارة والرياح في خرائط جودة الهواء التي تعرض معلومات الملوثات في الوقت الحقيقي. ولكن لماذا يتم إدراج هذه العوامل البيئية وكيف تؤثر على جودة الهواء؟

فيما يلي استعراض لكيفية تفاعل الرياح ودرجة الحرارة مع الملوثات للتأثير على جودة الهواء.

كيف تؤثر الرياح على تلوث الهواء؟

يمكن أن تكون الرياح مفيدة في تشتيت الملوثات. عندما تطول فترة بقاء الملوثات فوق منطقة ما، قد تعمل الرياح على تشتيت الملوثات خارج المنطقة وتقليل تركيزات الملوثات الأكثر كثافة في أي منطقة.[1] كما يمكن أن يؤدي ذلك إلى تشتيت الملوثات بعيدًا عن مصدرها - كما حدث عندما أرسل دخان حرائق الغابات في غرب الولايات المتحدة ملوثات الجسيمات حتى غرب أوروبا الغربية.

ومع ذلك، يمكن أن تشكل الجغرافيا أحياناً تحدياً للرياح في تشتيت الملوثات. فقد لا يتم دفع الملوثات خارج الوديان إذا كانت الرياح السائدة غير قادرة على الارتفاع فوق السلاسل الجبلية. وفي تلك الحالات، يمكن أن تتجمع الملوثات بتركيزات أعلى عند قاعدة الجبل - أو ما هو أسوأ من ذلك، يمكن أن تخلق تأثير "مدخنة الوادي الجبلي".

دراسة أجريت عام 2009 في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي أن نسائم الأودية الجبلية لعبت دورًا في خلق طبقة ثانية من التلوث في بكين، الصين[2].

فقد جمعت نسائم الوديان الجبلية التي تهب في الغالب باتجاه الجنوب الملوثات السطحية من المدينة، وتدفقت على طول وجه الجبال، وخلقت طبقة تلوث ثانية مرتفعة تتدفق في اتجاه الشمال فوق المدينة. يمكن أن تعود الملوثات من تلك الطبقة إلى السطح وتؤثر على السكان مرة أخرى.

تخفيف المطر والتخثر

يمكن أن يساعد المطر في تخفيف التركيزات العالية من الملوثات المحمولة جواً. لأن الجسيمات الخشنة (PM10) مثل الغبار والأوساخ وحبوب اللقاح أكبر وأثقل من الجسيمات الأخرى، يمكن أن يساعد المطر في استقرار الجسيمات الخشنة (PM2.5).[3]

المطر أقل فعالية في تخفيف PM2.5. الباحثون في لانتشو, الصين قامت بقياس مدى تأثير الأمطار على تركيزات الجسيمات PM10 وPM2.5 وPM1 في الهواء في الفترة من 2005 إلى 2007.[4] وقد أدى هطول الأمطار الغزيرة للغاية إلى تقليل ملوثات الجسيمات الأكبر بمقدار ضئيل، ولكن لم يكن لها أي تأثير تقريبًا على الجسيمات الأصغر من 2.5 ميكرون.

ومع سقوط قطرات المطر، يمكنها أيضًا أن تجذب ملوثات الجسيمات المتطايرة في عملية تسمى التخثر. في ورقة بحثية نُشرت في كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي في عام 2015، وجد الباحثون أنه كلما كانت القطرة أصغر حجمًا، كان من الأسهل على الماء جذب الهباء الجوي.[5] كما أن الرطوبة النسبية المنخفضة تساعد أيضًا في هذه العملية.

إذا كان مصدر تلوث الهواء هو حرائق الغابات، فقد يكون المطر الغزير مفيدًا أيضًا في إخماد الحرائق وإنهاء انبعاثات الدخان.

الأيام الحارة والمشمسة يمكن أن تخلق ضباب الأوزون

يمكن لحرارة الصيف أن تؤدي إلى الضباب - وهو مظهر يشبه الضباب غالباً ما يوجد في المناطق الحضرية. لكن بدلاً من أن يتكون الضباب الصيفي من قطرات ماء صغيرة مثل الضباب، فإن الضباب الصيفي هو في الواقع ضباب على مستوى الأرض الأوزون على مستوى الأرضأو الضباب الدخاني.

عندما أكاسيد النيتروجين و والمركبات العضوية المتطايرة (المركبات العضوية المتطايرة) المنبعثة من الاحتراق - غالبًا المركبات - مع أشعة الشمس، ويؤدي التفاعل إلى تكوين الأوزون.

ويكون الأوزون أقل شيوعًا عندما تكون الرطوبة عالية أو الأمطار أو الرياح أو درجات الحرارة المنخفضة[6].

نظرًا لأن الطقس الدافئ عامل مهم في تكوين الأوزون، فإن المدن المشمسة الشهيرة مثل لوس أنجلوس يمكن أن تعاني من أيام الضباب الدخاني الكثيف. وبالتالي، فإن بعض المدن مثل بوغوتا, كولومبيا; باريس, فرنسا؛ و مكسيكو سيتي, مكسيكو الحد من دخول السيارات إلى المدن في محاولة للحد من الضباب الدخاني[7].

كيف تؤدي الموجات الحارة إلى الدخان

يمكن أن يكون للطقس المشمس ودرجات الحرارة المرتفعة تأثير سلبي إضافي على جودة الهواء. عندما تتجاوز درجات الحرارة المرتفعة المعدلات الطبيعية وتستمر لفترة طويلة من الزمن، فإن موجات الحر الناتجة عن ذلك يمكن أن تمهد الطريق لظروف خطيرة على جودة الهواء.

يمكن لموجات الحر أن تؤجج حرائق الغابات. في كولومبيا البريطانية, كندا خلال شهري يونيو ويوليو 2021، أدت الحرارة الشديدة التي وصلت إلى 121.2 درجة مئوية إلى جفاف شديد في الغطاء النباتي الأرضي. عندما اجتاحت عاصفة رعدية شديدة المنطقة، ساهمت 29,000 ضربة إضاءة في اندلاع 62 حريق غابات سريع الحركة في المقاطعة[8،9].

قرية ليتونالمعروفة بدرجات حرارتها المرتفعة عادةً ومناخها الجاف بالمعايير الكندية، دمرها أحد حرائق الغابات. تم إجلاء 1,000 شخص، وتوفي شخصان.

تولد حرائق الغابات بدورها دخانًا وPM2.5 الذي يمكن أن ينجرف ل آلاف الأميال من مصدرها عندما تحملها الرياح السائدة. على سبيل المثال، الدخان المتصاعد من 26,000 حرائق غابات الأمازون في عام 2019 يمكن رصدها على بعد 11,000 ميل في بابوا غينيا الجديدة و استراليا.

انعكاسات درجات الحرارة

عندما يتعلق الأمر بالتلوث، فإن درجات الحرارة الدافئة ليست مصدر القلق الوحيد. فبعض من أسوأ أيام التلوث في العالم يمكن أن تتزامن مع فصل الشتاء، خاصة عندما تكون المنطقة عرضة لانقلابات في درجات الحرارة.

يمكن أن تحدث الانعكاسات الحرارية أو الانعكاسات الحرارية فوق المدن أو الوديان الجبلية عندما يتشكل الهواء الدافئ فوق الهواء البارد على الأرض. ويؤدي الانعكاس الحراري إلى تغطية التلوث وحبسه في منطقة ما، مما يمنع التلوث من الانتشار إلى مواقع أخرى.

يمكن أن تتأثر الانعكاسات الحرارية أيضاً بالدوران الناجم عن الجزر الحرارية في المناطق الحضرية. يحدث تأثير الجزيرة الحرارية عندما تمتص المباني والطرق والبنية التحتية للمدينة الحرارة أكثر من الأشجار والمسطحات المائية المحيطة بها. وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة في المناطق الحضرية أكثر من المناطق النائية الأكثر خضرة.

وفقًا لدراسات عامي 2014 و2015 في مجلة الأرصاد الجوية التطبيقية وعلم المناختتفاعل طبقات الهواء في الانعكاس مع الحرارة والملوثات في المناطق الحضرية لتلوث الهواء بشكل خطير.[10،11] وإذا كانت المنطقة الحضرية في واد، فإن دوران الهواء يتعقد بسبب حرارة المناطق الحضرية وضعف خيارات التهوية لتشتيت الملوثات خارج الجزيرة.

المدن الواقعة في الوديان أو بالقرب من السلاسل الجبلية مثل سولت ليك سيتيولوس أنجلوس دنفرومكسيكو سيتي يمكن أن تتعرض لتلوث شديد من خلال تقلبات درجات الحرارة.[12،13،14،15].

درجات الحرارة في الشتاء

غالبًا ما تعني درجات الحرارة الباردة أن على الناس اللجوء إلى الاحتراق لتدفئة منازلهم. يمكن أن تؤدي حرائق الطهي والوقود إلى أيام من التلوث الجزيئي الشديد للغاية بالنسبة للأشخاص الذين يحرقون الخشب والفحم والروث منخفض التكلفة.

خلال شتاء 2020 إلى 2021، أدت خيارات الوقود الشتوية إلى ظروف خطرة على جودة الهواء بالنسبة للمواطنين في المناطق الحضرية في منغوليا, وأفغانستان وقيرغيزستان في آسيا الوسطى.

خلال فصل الشتاء، أي منزل به مدفأة حطب أو موقد حطب يمكن أن يكون مصدرًا لتلوث الهواء الداخلي والخارجي. ومع ذلك، تحذر دراسة حديثة من أن مواقد الحطب يمكن أن تشكل تهديدًا لجودة الهواء الداخلي، مما يضاعف ثلاث مرات كمية تلوث الهواء داخل المنزل[16].

نشرت دراسة في عام 2020 في الغلاف الجوي استعرضت استخدام مواقد الحطب في جنوب يوركشاير بإنجلترا.[17] وخلصت الدراسة إلى أنه عند إشعال المواقد، ارتفع متوسط مستويات الجسيمات من 27 ميكروغرام/م3 إلى 195 ميكروغرام/م3.

يعتبر مؤشر جودة الهواء في الولايات المتحدة الأمريكية أن 195 ميكروغرام/م3 "غير صحي للغاية".

في الصورة: مؤشر جودة الهواء الأمريكي. المصدر: IQAir ووكالة حماية البيئة الأمريكية

الخلاصة

يتفاعل كل من تلوث الهواء والطقس والرياح ودرجة الحرارة لتحسين جودة الهواء أو، في كثير من الأحيان، لتدهورها

يمكن أن تساعد معرفة الظروف البيئية وكيفية تفاعلها مع التلوث المحمول جواً في فهم أفضل لما يساهم في سوء جودة الهواء.