Parameterization of nocturnal stable boundary layer height (NSBLH) and effect of NSBLH on air pollution in an urban area with complex topography (Tehran)

لایه مرزی شهری به‌دلیل دارا بودن تراز آلودگی بیشتر، همواره مورد توجه هواشناسان بوده است. لذا کوشش‌‌های فراوانی درجهت پیش‌بینی و پیش‌یابی پارامترهای موثر در این لایه صورت گرفته است. از آن جمله می‌‌توان به اجرای آزمایش‌های میدانی، تهیه الگوریتم‌‌های متنوع به کمک پارامتری‌کردن و مدل سازی‌‌های عددی اشاره کرد که اغلب آنها در منطقه روستایی کاربرد دارد. شهر تهران نیز به‌دلیل توپوگرافی ویژه، حجم ترافیک زیاد، تمرکز مراکز صنعتی، یکی از آلوده‌‌ترین شهر‌‌ها به‌‌شمار می‌‌آید. علاوه بر موارد فوق، تغییرات فصلی و چرخه شبانه‌روزی برخی میدان‌‌های هواشناختی و پارامترهای لایه مرزی نیز بر غلظت آلاینده‌‌ها در این مکان تاثیرگذار است. تاثیر پارامترهای لایه مرزی در شب که اثر ترافیک و مراکز صنعتی کم می‌‌شود، بیشتر نمایان است. دلیل آن را می‌توان تشکیل لایه وارونه و همچنین پایدار شبانه دانست که عمق اختلاط را کاهش می‌‌دهد. بنابراین در این زمان غلظت آلاینده‌‌ها به‌دلیل کاهش حجم در دسترس برای پخش، انتقال و ماندگاری افزایش می‌‌یابد.
با وجود پیشرفت‌‌های فراوان در این زمینه هنوز برآورد عمق لایه پایدار شبانه یک چالش بزرگ برای تحقیق در فضای شهری محسوب می‌‌شود؛ زیرا که در شب و در منطقه شهری جهت شار گرما با منطقه غیر شهری متفاوت است که کاربرد الگوریتم‌‌های تهیه شده برای منطقه غیر شهری را در این مناطق با مشکل مواجه می‌‌کند.
با توجه به اهمیت موضوع در این پژوهش سعی شده است تا ابتدا ارتباط بین عمق لایه پایدار شبانه و غلظت آلاینده ذره‌‌ای 10PM بررسی شود. در ادامه، اعتبار پارامتری‌‌کردن‌‌های متنوعی که برای برآورد عمق لایه پایدار شبانه در الگوریتم‌‌های لایه مرزی در مدل‌‌های پخش به‌کار می‌‌رود، مورد ارزیابی قرار گیرد و از بین آنها بهترین رابطه برای این منطقه معرفی شود. نتایج نشان می‌‌دهد که از بین 10 رابطه بررسی شده، روابطی که تاثیر پارامترها و متغیرهای میدانی هواشناسی را به‌طور جداگانه در نظر می‌گیرند خطای بیشتری تولید می‌‌کنند. از بین این روابط، رابطه‌‌ای که زیلیتینکویچ و میرانو (1996) پیشنهاد کرده‌اند، خطای کمتری ایجاد کرد. این رابطه با استفاده از 5 مقیاس طولی تهیه شده بود که پارامترهای بیشتری از لایه مرزی را شامل می‌‌شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌‌دهد که این پارامتری‌کردن برای برآورد عمق لایه پایدار در شهر تهران بزرگ‌ترین ضریب همبستگی و کمترین خطا را به‌وجود می‌‌آورد.