پايش بلندمدت غلظت آلاينده‌ كربن سياه (BC) در ايران با استفاده از داده‌هاي مدل مبناي NASA/MERRA-2

سابقه و هدف: جو يا اتمسفر سامانه‌ گازي طبيعي پويا و پيچيد‌ه‌اي است كه آلودگي آن بيش از هر آلودگي ديگري جان انسان‌ها را مي‌گيرد. آلودگي هوا زماني اتفاق مي‌افتد كه حجم زيادي از ذرات يا مواد مضر معلق وارد اتمسفر شود. ذرات معلق با قطر كمتر از 2.5 ميكرون (PM 2.5) از جمله مهمترين آلاينده‌هاي هوا محسوب مي‌شوند. ذرات كربن سياه (BC)1 يكي از اجزاء بسيار مهم و خطرناك ذرات معلق با قطر كمتر از  µm2.5 به‌ شمار مي‌رود. بر همين اساس، اين پژوهش با هدف تحليل رفتار و پراكنش زماني‌ ـ مكاني آلاينده‌ كربن سياه (BC) در گستره‌ جغرافيايي ايران با استفاده از داده‌هاي مدل مبنايMERRA2 2 طي دوره‌ي آماري 40 ساله (2019-1980) انجام گرديد.مواد و روش‌ها: در اين تحقيق در ابتدا داده‌هاي كربن سياه با فرمت NetCDF با گام‌هاي زماني ماهانه و مكاني 0.5° x 0.625° از وبگاه Earth data استخراج گرديد. پس از استخراج داده‌ها، عمليات كنترل كيفي، پيش‌پردازش و پردازش روي آن ها اِعمال شد. سپس محاسبات روي دو ماتريس ماهانه و فصلي (روي 740 پيكسل يا نقاط شبكه‌بندي شده) با استفاده از امكاناتي كه نرم‌افزارهاي كاربرديArcGIS  , Grads و Origin pro در اختيار كاربر قرار مي‌دهد، انجام شد. در گام آخر براي ساخت لايه‌هاي رستري، وكتوري، نمودارها و جدول هاي اطلاعاتي اقدام و خروجي‌هاي مورد نظر تهيه گرديد.نتايج و بحث: استفاده از داده‌هاي مدل مبناي MERRA2 نتايج بسيار خوبي از توزيع زماني ـ مكاني پراكنش آلاينده‌ كربن سياه در گستره‌ ايران ارائه داده ‌است. نتايج بررسي نشان ‌داد كه تفاوت‌هاي ماهانه و فصلي بسيار چشمگير بوده ‌است، به‌طوريكه به لحاظ ماهانه، بيشترين ميزان كربن سياه در ماه دسامبر و كمترين ميزان آن در ماه ژوئن برآورد شده ‌است. در ميان فصل ها نيز، بيشترين و كمترين ميزان كربن سياه مربوط به فصل هاي زمستان و تابستان است. به لحاظ مكاني نيز، بيشترين پراكنش كربن سياه در نيمه‌ غربي ايران و بويژه روي كلان‌شهرهاي تهران و اهواز مشاهده شد. واكاوي روند سري زماني غلظت كربن سياه در جو ايران نشان‌داد كه غلظت اين آلاينده در طول دوره‌ آماري افزايشي و اين افزايش بويژه از سال 2000م به بعد اتفاق ‌افتاد. همچنين در بررسي پارامترهاي هواشناسي مؤثر بر غلظت كربن سياه، نتايج حاصله به خوبي بيانگر همبستگي مثبت معني‌دار ميان غلظت كربن سياه با فشار هوا و منفي معني‌دار با سرعت باد است.نتيجه‌گيري: نتايج حاصله به خوبي درك روشني از غلظت كربن سياه (BC) را در جو ايران نشان داد. اين نتايج كه از واكاوي آماري و اِعمال الگوريتم‌هاي بهينه روي اطلاعات مكان‌دار (GIS) آلاينده‌ كربن سياه در گستره‌ي جغرافيايي كشور ايران حاصل گرديد؛ بيانگر تفاوت آشكار در توزيع زماني و مكاني غلظت كربن سياه در طول دوره‌ آماري 40 ساله (2019 – 1980) بوده‌ است. افزون بر نتايج بالا، آلاينده‌ كربن سياه از برخي پارامترهاي هواشناسي از قبيل فشار هوا و سرعت باد متأثر است. به طور كلي صرف‌نظر از ساز و كارهاي تكوين، ماهيت و انتشار اين آلاينده در نواحي مختلف ايران، رفتار غلظت اين آلاينده‌ در بستر زمان، بيانگر هشداردهنده‌ بودن خطر آن در بخش‌هاي وسيعي از كشور ايران مي‌باشد. بنابراين اتخاذ راهكارهاي مديريتي و اجرايي لازم در راستاي كاهش اين آلاينده، بويژه در كلان ‌شهرهاي همراه با غلظت بالاي كربن سياه امري ضروري به نظر مي‌رسد.