آلودگی هوا باعث شده طوفان‌های شدید و خطرناک در تابستان‌ها شدیدتر و خطرناک‌تر شوند. طبق مطالعه‌ای جدید از دانشگاه جیمز مدیسون (JMU)، این متخصصان دریافتند که در یک جو ناپایدار، ذرات آلاینده باعث افزایش تعداد رعد و برق‌های ابری-زمینی می‌شوند.
برای بررسی رابطه بین آلاینده‌های هوا و طوفان‌های شدید و خطرناک، محققان نیم میلیون طوفان را در دو منطقه مجزا یعنی واشنگتن دی‌سی و کانزاس سیتی، میسوری مورد بررسی قرار دادند. آنها بر روی محیط‌های آئروسلی و ترمودینامیکی اطراف آغاز طوفان‌های شدید و خطرناک تمرکز کردند.
محققان اشاره کردند: «الگوهای آب و هوایی منطقه‌ای در تمایل خود برای تولید طوفان‌ها و رعد و برق متفاوت هستند. با این حال، این الگوهای آب و هوایی می‌توانند با جهات حمل‌ونقل و غلظت‌های مختلف آلودگی هوا نیز مرتبط باشند.»
مطالعه صدها هزار طوفان
در کل، تیم JMU نزدیک به ۲۰۰ هزار طوفان شدید و خطرناک را در منطقه واشنگتن دی‌سی و بیش از ۳۰۰ هزار طوفان شدید و خطرناک را در منطقه کانزاس سیتی تجزیه و تحلیل کردند. آنها داده‌های رعد و برق‌های ابری-زمینی در طول ۱۲ سال از شبکه ملی تشخیص رعد و برق را با داده‌های آلودگی هوا از صدها ایستگاه نظارتی در هر دو شهر ترکیب کردند.
این مطالعه یک رابطه واضح را نشان داد: در محیط‌هایی با ناپایداری بالای جوی، افزایش آلودگی باعث افزایش رعد و برق‌های ابری-زمینی می‌شود.
آلودگی هوا و تولید رعد و برق
«آلودگی به عنوان هسته‌های ابر عمل می‌کند.» پروفسور مِیس بنتلی، نویسنده اصلی این مطالعه توضیح داد: «آلودگی از طریق جریان‌های بالا رونده به داخل ابر منتقل می‌شود؛ این جریان‌های بالا رونده و پایین رونده سپس ذرات آلاینده را جدا می‌کنند، که باعث تقسیم بارهای الکتریکی در ابر می‌شود و منجر به تولید رعد و برق بیشتر می‌شود.»
متخصصان خاطرنشان کردند که اگرچه محیط‌های طوفان‌های شدید و خطرناک فصل گرم در مناطق واشنگتن دی‌سی و کانزاس سیتی به طور قابل توجهی متفاوت هستند، اما به نظر می‌رسد شدت طوفان‌های شدید و خطرناک (به عنوان تعداد رعد و برق‌ها اندازه‌گیری می‌شود) توسط روابط ترمودینامیکی-آئروسلی مشابهی تنظیم می‌شود.
تاثیر طوفان‌های شدید و خطرناک بر آلودگی هوا
با نگاه به سوی دیگر ماجرا، آیا طوفان‌های شدید و خطرناک تاثیری بر کیفیت هوا دارند؟ در حالی که پاسخ مثبت است، ماهیت این تاثیرات پیچیده است زیرا طوفان‌های شدید و خطرناک به طور همزمان بر آلودگی هوا تأثیرات مثبت و منفی دارند.
تأثیرات مثبت بر کیفیت هوا
باران شدید می‌تواند به عنوان یک پاک‌کننده طبیعی برای جو عمل کند. باران به حذف آلاینده‌هایی مانند گرد و غبار، گرده و ذرات معلق از جو کمک می‌کند. این اثر پاک‌کنندگی می‌تواند منجر به بهبود موقت کیفیت هوا شود.
علاوه بر این، بادهای شدید و تلاطم ناشی از طوفان‌های شدید و خطرناک به مخلوط شدن هوا کمک می‌کند و آلاینده‌های محلی را پخش کرده و غلظت آنها را در نزدیکی سطح زمین کاهش می‌دهد.
تأثیرات منفی بر آلودگی هوا
با این حال، طوفان‌های شدید و خطرناک می‌توانند تأثیرات منفی نیز بر کیفیت هوا داشته باشند. به عنوان مثال، طوفان‌های شدید و خطرناک با بلند کردن آلاینده‌های سطحی به لایه‌های بالاتر جو، که می‌توانند به فواصل دور منتقل شوند، به آلودگی هوا کمک می‌کنند و ممکن است کیفیت هوا را در نقاط دور از منبع آنها تحت تأثیر قرار دهند.
در برخی موارد، رعد و برق‌های ناشی از طوفان‌های شدید و خطرناک می‌توانند منجر به آتش‌سوزی‌های جنگلی شوند که مقادیر زیادی دود و ذرات معلق آزاد می‌کنند و به طور قابل توجهی کیفیت هوا را در مناطق وسیع تخریب می‌کنند.
علاوه بر این، رعد و برق در لایه پایین جو ازن تولید می‌کند. در حالی که ازن در لایه بالای جو مفید است، در سطح زمین تبدیل به یک آلاینده مضر و یک جزء کلیدی در ایجاد دود می‌شود.
تأثیر دود بر سلامتی
دود به روش‌های مختلفی بر سلامتی انسان تأثیر می‌گذارد. این دود عمدتاً سیستم تنفسی را تحت تأثیر قرار داده و باعث تحریک مجاری تنفسی شده و علائمی مانند سرفه، تحریک گلو و تنگی نفس را ایجاد می‌کند.
برای افرادی که از قبل دچار شرایطی مانند آسم یا برونشیت هستند، دود می‌تواند این مشکلات را تشدید کرده و نفس کشیدن را دشوارتر کند و ممکن است حملات شدیدتری را به همراه داشته باشد.
علاوه بر این، ذرات معلق موجود در دود می‌توانند وارد جریان خون شوند و مشکلات قلبی و عروقی ایجاد کنند. این امر می‌تواند خطر حملات قلبی، سکته مغزی و سایر مشکلات مرتبط با قلب را افزایش دهد.
تأثیر تغییرات اقلیمی
رابطه بین آلودگی هوا و طوفان‌های شدید و خطرناک نیز تحت تأثیر عوامل محیطی گسترده‌تر قرار دارد. به عنوان مثال، تغییرات اقلیمی می‌تواند بر سطح آلودگی و شدت طوفان‌ها تأثیر بگذارد که می‌تواند چرخه بازخورد را تغییر دهد.
در نهایت، اگرچه طوفان‌های شدید و خطرناک می‌توانند به کاهش آلودگی هوا کمک کنند که این امر ممکن است باعث کاهش فراوانی یا شدت طوفان‌های بعدی شود، اما ماهیت دقیق این چرخه بازخورد به شرایط جوی خاص و نوع آلاینده‌های موجود بستگی دارد.
تلاش‌های تحقیقاتی ادامه‌دار
در مورد مطالعه JMU، پروفسور بنتلی در حال گسترش تحقیقات خود به بانکوک است، یک کلان‌شهر با سطوح آلودگی بیشتر از واشنگتن دی‌سی و کانزاس سیتی و واقع در یک اقلیم گرمسیری داغ. یافته‌های اولیه او نشان می‌دهد که الگوی مشابهی وجود دارد، با میزان بیشتری از رعد و برق در این طوفان‌ها.
«به نظر می‌رسد که در هر جای دنیا که باشید، آلودگی شهری می‌تواند باعث تقویت طوفان‌های شدید و خطرناک و رعد و برق شود.» پروفسور بنتلی گفت.
این تحقیق در مجله Atmospheric Research منتشر شده است.
