وارونگی دما و آلودگی هوا؛ چرا در زمستان؟!

 

وارونگی یا وارونگی دما یک پدیده جوی است که معمولا نگرانی از آلودگی هوا را هم به همراه می‌آورد. در سال‌های اخیر کم نبوده‌اند روز‌هایی که هوای کلان شهر‌ها آنقدر آلوده بوده که باعث تعطیلی مدارس و هشدار‌های جدی سلامت شده است.

در روز‌های سرد پاییز و زمستان تقصیر معمولا به گردن وارونگی دما انداخته می‌شود. در اینجا توضیح می‌دهیم وارونگی دما چیست و آیا واقعا آلودگی ناشی از آن ناگزیر است؟

وارونگی دما (Inversion) یک پدیده جوی است که به وضوح می‌توان آن را دید، چون مثل یک لحاف روی شهر را می‌پوشاند. اگر در موقع وارونگی دما از محدوده آلوده شهر خارج شوید می‌توانید از دور لایه‌ای کلفت و خاکستری از آلاینده‌ها را روی شهر ببینید.

 

مرز بالایی این لایه معمولا یک خط صاف است که تشخیص آن را ساده می‌کند. بالاتر از این مرز هوا بسیار تمیز و روشن است. مثلا در تهران اگر در روز‌های وارونگی دما به کوه و به اندازه کافی بالا بروید مرز بالایی لایه آلودگی هوا را بروشنی تشخیص خواهید داد و از آن عبور خواهید کرد. در آنجا به هوای تمیزی می‌رسید که میل به برگشت کم می‌کند.

 

وارونگی دما دو نوع دارد: وارونگی سطحی و وارونگی دائمی. قبل از توضیح این دو، باید فیزیک انتقال حرارت را به یاد بیاوریم.

بر اساس پدیده همرفت (convection) هوای گرم بالا می‌رود و جای خود را به هوای سرد می‌دهد. هوای بالای یک منبع گرما مثلا بخاری پیوسته گرم می‌شود و رو به بالا حرکت می‌کند. علاوه بر این، هر چه از سطح زمین بالاتر برویم دما کم می‌شود.

 

به همین دلیل است که معمولا قله کوه سرد‌تر از پایین آن است. پس طبیعی است که نتیجه بگیریم همیشه جریان هوا از سطح زمین (هوای گرم‌تر) به سمت بالا (هوای سردتر) است. این حرکت عمودیِ رو به بالا معمولا ذرات آلاینده معلق در هوا را با خود به جو می‌برد و از سطح شهر دور می‌کند.

 

اما هنگام وارونگی دما، هوای آسمان گرم‌تر از هوای سطح زمین می‌شود و باعث مختل شدن حرکت رو به بالای آلاینده‌ها می‌شود؛ بنابراین آلاینده‌ها در نزدیک سطح زمین گیر می‌افتند و بمرور بر میزانشان افزوده می‌شود.

 

وارونگی سطحی معمولا در روز‌های سرد اتفاق می‌افتد، در پاییز و زمستان. محل تشکیل آن هم در لایه جوی گشت سپهر (تروپوسفر) است که لایه تمام پدیده‌های هواشناسی است. در فصول سرد، شب‌های طولانی فرصتی است تا زمین گرمای سطحی خود را که در طول روز به دست آورده از دست بدهد.

 

اگر هوا صاف و سرد و خشک باشد (هوای غالب در شب‌های زمستان) تشعشع گرما خیلی سریع‌تر میشود و زمین حرارت خود را به هوا منتقل می‌کند. بعلاوه خورشید هم در زمستان مایل می‌تابد. پس تابش آن جو اطراف زمین را بیشتر گرم میکند تا سطح زمین را.

 

مجموع این دلایل باعث میشود هوای ارتفاع‌های بالاتر گرمتر از هوای نزدیک به زمین شود. همان چیزی که باعث اختلال جریان رو به بالای هوا و انباشته‌شدن آلاینده‌ها در هوای شهر می‌شود.

وارونگی دائمی با همین دلایل، ولی در لایه چینه‌سپهر (استراتوسفر) که لایه بالایی گشت‌سپهر است رخ می‌دهد. ذرات آلاینده معمولا با فوران آتشفشان‌ها به این لایه می‌رسند و معلق می‌مانند. تاثیر وارونگی دائمی طولانی‌تر و وسیع‌تر و حتی گاهی جهانی است.

آلودگی هوا در روز‌های وارونگی دما جدی است. دود، آلاینده‌های خروجی از اگزوز اتومبیل، گاز‌های تولیدی واحد‌های صنعتی و دود آتش همه در نزدیکی سطح زمین به دام می‌افتند و انباشته می‌شوند. بعلاوه اکسید نیتروژن و ترکیبات آلی فرار موجود در آلاینده‌ها با قرار گرفتن در معرض آفتاب تبدیل به گاز اُزُن می‌شوند که استنشاق آن برای سلامت مضر است.

 

در چنین روز‌هایی باید به خاطر داشت که وارونگی دلیل آلودگی نیست. بهترین راه حل برنامه‌ریزی برای تولید کمتر دود و ذرات معلق است. استفاده کمتر از خودرو، روشن نکردن آتش جز در مواقع ضروری و بهره‌برداری کمتر از صنایع دودزا.