بررسی اثرات آلایندههای جوی معیار و پارامترهای هواشناسی بر تغییر غلظت کربن سیاه در تهران و تبریز
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی
2 استاد آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی
3 استادیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی
4 دانشیار جنگلداری، گروه جنگلداری، دانشگاه تربیت مدرس
doi
10.22111/jneh.2024.47935.2028چکیده
کربن سیاه (BC) یکی از اجزای مهم ذرات ریز معلق در هواست که تأثیر قابل توجهی بر آب و هوا و سلامت انسان دارد و فعالیتهای انسانی همراه با شرایط آب و هوایی بر تغییرپذیری آن در طولانی مدت تأثیر می گذارد. از این رو، مطالعه حاضر به بررسی روابط آماری بین پارامترهای هواشناسی (دما، بارش، سرعت باد، رطوبت نسبی، فشار هوا، ساعات آفتابی، تابش خورشیدی و ابرناکی)، آلایندههای معیار هوا (CO، NO2، SO2، O3، PM10 و PM2.5) و آلاینده کربن سیاه و همچنین ارزیابی و مقایسه کارایی پنج الگوریتم یادگیری ماشین (رگرسیون خطی چندگانه (MLR)، مدل جمعی تعمیم یافته (GAM)، درخت طبقه بندی و رگرسیون (CART)، جنگل تصادفی (RF) و تقویت گرادیان (GBM)) در مدلسازی آلایندهها و عوامل آب و هوایی مؤثر در تغییرات سطح غلظت آلاینده کربن سیاه در تبریز و تهران (2021 -2004) با استفاده از نرمافزار R 4.3.2 پرداخته است. نتایج مطالعهی حاضر بیانگر تفاوت آشکار تأثیر پارامترهای هواشناسی و آلایندههای جوی معیار بر سطح غلظت آلاینده کربن سیاه در تبریز و تهران به دلیل موقعیت جغرافیایی، شرایط آب و هوایی و ساختار منطقهای متفاوت این شهرها است. ذرات کربن سیاه روند صعودی معناداری را با سرعت نسبتاً برابر در طول دوره آماری مورد مطالعه در شهرهای تبریز و تهران تجربه کردهاند. بر اساس یافتههای حاصل از تحلیل همبستگی اسپیرمن، ذرات کربن سیاه دارای همبستگی مثبت با آلایندههای PM2.5، NO2، CO و SO2 و همبستگی منفی با O3 است. آلاینده کربن سیاه دارای بیشترین همبستگی با پارامترهای سرعت باد (منفی) و رطوبت نسبی (مثبت) در تبریز و پارامترهای دما (منفی) و فشار هوا (مثبت) در تهران است. بر اساس ارزیابی عملکرد مدلهای پیشگو و با توجه به اصل صرفهجویی، در تبریز مدل GAM و در تهران مدل مبنای MLR از عملکرد بهتری در پیشبینی مقادیر کربن سیاه نسبت به سایر مدلها برخوردار بودند.