محیط‌های شهری اکوسیستم‌های پیچیده‌ای هستند که در آنها آلودگی، الگو‌های جوی و فعالیت‌های انسانی به‌طور مداوم بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند.

در میان عوامل مختلفی که بر اقلیم شهر‌ها اثر دارند، ذرات معلق در هوا نقشی اساسی در شکل‌گیری ابر‌ها و تعادل تابشی ایفا می‌کنند.

این ذرات میزان جذب یا بازتاب نور خورشید، شکل‌گیری ابر‌ها و حتی نحوه بارش را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

تاکنون پژوهش‌های علمی بیشتر بر روی ذرات اولیه یعنی ذراتی که مستقیماً از اگزوز وسایل نقلیه، فرایند‌های صنعتی و سایر منابع منتشر می‌شوند، متمرکز بوده است، اما ذرات جدیدی که در نتیجه واکنش‌های شیمیایی در جو شکل می‌گیرند، کمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند.

تأثیر ذرات ثانویه بر تنظیم اقلیم

با وجود آنکه این ذرات ثانویه با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، تأثیر قابل توجهی بر تنظیم اقلیم دارند.

مطالعه‌ای که در مجله One Earth منتشر شده، شواهد محکمی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد ذرات جدید در مناطق شهری، فرآیند‌های جوی را به شیوه‌هایی که قبلاً نادیده گرفته شده بودند، تحت تأثیر قرار می‌دهند. این درک جدید می‌تواند رویکرد‌های مدیریت کیفیت هوا و استراتژی‌های کاهش تغییرات اقلیمی را تغییر دهد.

چرا ذرات معلق شهری برای اقلیم اهمیت دارند؟

آلودگی هوای شهری یک معضل شناخته شده است، اما بیشتر مطالعات پیشین عمدتاً بر شرایط سطح زمین تمرکز داشته‌اند. در حالیکه تشکیل ذرات جدید مستقیماً در جو رخ می‌دهد و ناشی از واکنش‌های شیمیایی بین آلاینده‌ها و ترکیبات طبیعی است. این ذرات تازه شکل‌گرفته می‌توانند رشد کنند و در نهایت بر توسعه ابر‌ها اثر بگذارند که خود باعث تغییرات اقلیمی در سطح محلی و منطقه‌ای می‌شود.

شهر‌ها حجم زیادی از گاز‌های آلاینده را منتشر می‌کنند که به‌عنوان پیش‌ساز‌های تشکیل ذرات عمل می‌کنند. هنگامی که این گاز‌ها با ترکیبات جوی مخلوط می‌شوند، ذرات جدیدی ایجاد می‌شود که در لایه‌های مختلف جو گسترش می‌یابند. حضور ذرات ثانویه در جو باعث شده تا تقریباً ۹۹ درصد از جمعیت جهان، هوایی را تنفس می‌کنند که از استاندارد‌های توصیه‌شده پایین‌تر است.

بااین‌حال، به دلیل دشواری در اندازه‌گیری این ذرات در ارتفاعات مختلف، میزان دقیق تأثیر آنها بر اقلیم تاکنون نامشخص باقی مانده بود.

نقش ارتفاع در تشکیل ذرات

پژوهشگران این مطالعه را با استفاده از یک برج هواشناسی ۳۲۵ متری در پکن انجام دادند. این برج امکان اندازه‌گیری فرآیند‌های تشکیل ذرات در ارتفاعات مختلف را فراهم کرد و به درک بهتری از تفاوت این فرآیند‌ها در لایه‌های مختلف جو انجامید.

نتایج این تحقیق نشان داد که تشکیل ذرات در ارتفاعات بالاتر بسیار بیشتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد. عواملی مانند افزایش غلظت اسید سولفوریک و رطوبت نسبی بالاتر در لایه‌های بالایی جو شهری، به رشد این ذرات کمک می‌کنند.

این یافته‌ها نشان می‌دهند که پویایی آلودگی هوا در شهر‌ها بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که اندازه‌گیری‌های سطح زمین نشان می‌دهند.

وی دو، نویسنده اصلی این مطالعه اظهار داشت: افزایش تشکیل ذرات در ارتفاعات بالاتر نشان می‌دهد که اگرچه اندازه‌گیری‌های سطح زمین اطلاعات ارزشمندی ارائه می‌دهند، اما نمی‌توانند تصویری کامل از دینامیک ذرات در شهر‌های پرجمعیت ارائه دهند.

تأثیر ذرات معلق بر تشکیل ابر‌ها

ابر‌ها نقش حیاتی در تنظیم اقلیم زمین ایفا می‌کنند، زیرا نور خورشید را بازتاب داده و رطوبت را در جو توزیع می‌کنند. فرآیند تشکیل ابر‌ها به هسته‌های میعان ابر (CCN) بستگی دارد، که سطوحی برای چگالش بخار آب و تبدیل آن به قطرات آب فراهم می‌کنند. بسیاری از این هسته‌ها از ذرات تازه شکل‌گرفته در جو سرچشمه می‌گیرند.

زمانی که آلاینده‌های گازی به ارتفاعات بالاتر صعود کرده و با ترکیبات شیمیایی موجود در جو واکنش می‌دهند، به رشد این ذرات کمک می‌کنند. با افزایش اندازه، این ذرات توانایی بیشتری در جذب بخار آب و تشکیل ابر‌ها پیدا می‌کنند.

این مطالعه نشان داد که تأثیر ذرات جدید بر هسته‌های میعان ابر، حدود ۲۰ درصد بیشتر از آن چیزی است که پیش‌تر برآورد شده بود، که نشان‌دهنده نیاز به مدل‌های اقلیمی دقیق‌تری است که رفتار عمودی ذرات را نیز در نظر بگیرند.

قابلیت این ذرات در تأثیرگذاری بر تشکیل ابر‌ها به این معناست که آنها می‌توانند تنظیم دما و الگو‌های بارندگی را نیز تحت تأثیر قرار دهند. این موضوع پیامد‌های گسترده‌ای برای اقلیم شهری دارد، به‌ویژه در شرایطی که آلودگی و تغییرات اقلیمی جهانی در حال تشدید هستند.

پیامد‌های این مطالعه برای سیاست‌گذاری اقلیمی شهری

یافته‌های این پژوهش تنها از منظر علمی مهم نیستند، بلکه پیامد‌های عملی گسترده‌ای نیز دارند. شهر‌های سراسر جهان با چالش‌های ناشی از آلودگی هوا و تغییرات اقلیمی مواجه‌اند، بنابراین توسعه سیاست‌هایی که پیچیدگی‌های فرآیند‌های جوی را در نظر بگیرند، ضروری است.

درک رفتار ذرات جدید در ارتفاعات مختلف می‌تواند به برنامه‌ریزان شهری و سیاست‌گذاران کمک کند تا استراتژی‌های مؤثرتری برای مدیریت آلودگی و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی تدوین کنند.

وی دو در این باره می‌گوید: با توجه به اینکه شهر‌ها همچنان با آلودگی هوا و چالش‌های اقلیمی دست‌وپنجه نرم می‌کنند، درک نمایه‌های عمودی فرآیند‌های جوی می‌تواند به توسعه راهبرد‌های کارآمدتری برای کاهش تأثیرات آنها بر اقلیم و سلامت عمومی کمک کند.

همکاری بین‌المللی برای مقابله با تغییرات اقلیمی

این مطالعه حاصل همکاری میان مؤسسات برجسته‌ای مانند دانشگاه هلسینکی و آکادمی علوم چین است و دانشمندانی از رشته‌های مختلف در این پژوهش مشارکت داشته‌اند، که نشان‌دهنده اهمیت همکاری بین‌المللی در مقابله با چالش‌های اقلیمی است.

گسترش دامنه تحقیقات اقلیمی برای شامل کردن اندازه‌گیری‌های عمودی، به دانشمندان این امکان را می‌دهد که درک جامع‌تری از رفتار ذرات معلق شهری و تأثیر آنها بر اقلیم به دست آورند. این یافته‌ها می‌توانند جهت‌گیری سیاست‌های آینده اقلیمی را شکل داده و به شهر‌ها کمک کنند تا به تغییرات محیطی سازگار شوند و هم‌زمان کیفیت هوا را برای میلیون‌ها نفر بهبود بخشند.

با ادامه تحقیقات، پایش بلندمدت نقش کلیدی در بهبود مدل‌های اقلیمی و شناسایی راه‌حل‌های مؤثرتر برای کنترل آلودگی ایفا خواهد کرد.

این پژوهش در مجله One Earth منتشر شده است.

منبع: تسنیم