Investigating Patterns of Severe Air Pollution in the Lower Tropospheric Layer of Tehran Metropolish

Document Type : Research Article

Authors

• Hassan Lashkari ¹
• Ghasem Keikhosravi ²
• Neda Karimian ³

¹ Associate Professor of climatology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

² Assistant Professor Climatology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

³ Synoptic climatology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

10.22067/geo.v9i3.87260

Abstract

Air pollution is now a major problem in Tehran's metropolis, which threatens the health of its citizens more than anything else. The purpose of this study was to introduce frequent and common synoptic patterns in the incidence of severe and critical pollution in Tehran. For this purpose, air pollution data were first obtained from Tehran Air Quality Control Bureau (2007-2017) and then hazardous days were identified based on AQI index at each of the stations. The rest of the NCEP / NCAR database reassessment data was obtained with a spatial resolution of 2.5 at 2.5 ° for sea level, 1000, 925,850 and 700 hp. After delineating a synoptic map of the above alignments, multiple dominant and repetitive synoptic patterns have been identified and analyzed by repeated eye examinations. During the statistical period, 157 days of severe and dangerous contamination were identified. Among the pollutants affecting Tehran, the most pollutants are PM10, PM2/5 and NO2. An in-depth examination of 5 synoptic patterns revealed severe contamination: Patterns of European immigrant high-pressure, Siberian high-pressure, mixture of Siberia and Saudi high pressure, and Pakistani low pressure. In a pattern commonly occurring during warm-weather pollutions, low-pressure Pakistan played the most important role in producing severe winds in the deserts surrounding Tehran, with the most pollutants being PM10 and PM2.5. The second pattern is caused by the cold season pollutions. In the model, the Siberian high pressure in the lower tropospheric layer (below 850 hPa) with cold advection was the main cause of stability and accumulation of pollutants and at higher levels of the Arabian high pressure stack, while intensifying stability and persistence of atmospheric conditions. In this model, cold-weather stability dominates the city of Tehran. In the third dominant pattern of high pressure Saudi Arabia and its tablets in all atmospheric layers cause very strong stability and persistence of pollution and air stability. In this model, due to the dynamic nature of the system, despite the stability, the air temperature gradually increases and conditions are quite different from the seasonal conditions.

Keywords

• Severe pollution
• Air Quality Index
• Boundary Layer
• Synoptic patterns
• Tehran

20.1001.1.23221682.1399.9.3.1.3

Main Subjects

• Climatic and atmospheric hazards

---

References

بیات، رضا؛ ترکیان، ایوب؛1383. سهم بندی منابع آلودگی هوای شهر تهران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گرایش محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی عمران، صص 1-23.

بیدختی، علی‌اکبر؛ بنی‌هاشم، تاج‌الدین؛ 1383. لایه آمیخته شهری و آلودگی هوا، مجله محیط شناسی دانشگاه تهران، شماره 20.

پناهی، علی؛1395. بررسی الگوهای همدیدی بر اساس دوره‌های بحرانی آلودگی هوا در وارونگی دمایی شدید شهر تبریز، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 28، شماره 4، صص 625-607.

چراغی، مهرداد؛1380. بررسی و مقایسه کیفیت هوا در شهرهای تهران و اصفهان در سال‌های 1378 و ارائه راهکارهایی جهت بهبود آن، پایان‌نامه کارشناسی ارشد محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

حسین زاده، سید رضا؛ دوستان، رضا؛ حقیقت ضایری، مرضیه؛ حقیقت ضایری، مریم؛1392. بررسی الگوهای همدید مؤثر بر آلودگی هوا در کلان‌شهر مشهد، مجله جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، دوره 11، شماره 21، صص 101-81.

دلجو، امیرهوشنگ؛1387. مطالعه و بررسی وارونگی دما و ناپایداری بر روی آلودگی هوای شهر تهران، رساله کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز.

ذوالفقاری، حسن؛ صحرایی، جلیل؛ شاقبادی، فریاد؛ جلیلیان، آذر؛1393. تحلیلی بر جنبه‌های سینوپتیکی –دینامیکی آلودگی هوا در کرمانشاه، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره نهم، صص 75-96.

زبردست، لعبت؛ صالحی، اسماعیل؛ مؤمنی، محمودرضا؛ افراسیابی، هادی؛ محمدامینی، مروارید؛1394. ارائه­ی رهیافت سیستمی در برنامه‌ریزی محیط زیستی آلودگی هوا با استفاده از چهارچوب نیروی محرکه، فشار، وضعیت، اثر و پاسخ (DPSIR)، مطالعه موردی شهر تهران، محیط شناسی، شماره 1، صص 129-141.

شرعی پور، بیدختی؛1384. بررسی آلودگی هوای شهر تهران و ارتباط آن با پارامترهای هواشناسی، همایش ملی آلودگی هوا.

شمسی پور، علی‌اکبر؛ حسین پور، زینب؛ نجیب‌زاده، فهیمه؛1391. مدل‌سازی ترمودینامیکی و واکاوی همدید آلودگی هوای شهر تهران (ذرات معلق PM10)،  پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال سوم، شماره دوازدهم.

ضرابی، اصغر؛ محمدی، جمال؛ عبدالهی، علی‌اصغر؛1389. بررسی و ارزیابی منابع ثابت و متحرک در آلودگی هوای شهر اصفهان، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن جغرافیای ایران، سال هشتم، شماره 26.

عطایی، هوشمند؛ هاشمی نسب، سادات؛1390. شناسایی و تجزیه و تحلیل الگوهای تراز میانی جو مؤثر در آلودگی هوای شهر اصفهان، فصلنامه پژوهش و برنامه‌ریزی شهری، دوره 2، شماره 4، صص 112-97.

غیاث‌الدین، منصور؛1385. آلودگی هوا، منابع، اثرات و کنترل، انتشارات دانشگاه تهران.

قسامی، طاهره؛ بیدختی، علی‌اکبر؛ صداقت کردار، عبدالله؛ صحراییان، فاطمه؛1386. بررسی شرایط همدیدی حاکم در چند دوره بحرانی آلودگی هوای شهر تهران، مجله علوم تکنولوژی محیط‌زیست.

کرمانی، مجید؛ دولتی، محسن؛ لنگری زاده،؛ شکاریان، رضا؛ اسدزاده، سیده نسترن؛1396. کیفیت بهداشتی هوای شهر بجنورد بر اساس شاخص AQI در سال 93، مجله دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، دوره 9، صص 262-253.

کیخسروی، قاسم؛ لشکری، حسن؛1393. تحلیل رابطه بین ضخامت و ارتفاع وارونگی و شدت آلودگی هوا در شهر تهران، علمی-پژوهشی جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال 18، شماره 49، صص 257-231.

 

Bei,N., Li,G., Huang,R.,Cao,J.,Meng,N.,Feng, T., Liu, S., Zhang,T., Zhang,Q., Molina, L.T., 2016. Typical synoptic situations and their impacts on the wintertime air pollution in the Guanzhong basin, China, Journal Atmospheric Chemistry and Physics, NO.0:1-34.

Ccoyllo,S. O. R., Andrade,M. F., 2002. The influence of meteorological conditions on the behavior of pollutants concentrations in São Paulo, Brazil, Environmental Pollution, 116, Issue 2, 257-263.

Doherty, R. M.,Wild, O.,Shindell, D. T.,Zeng,G.,MacKenzie, I. A., Collins,W. J., Fiore,A. M.,Stevenson D. S.,Dentener,F. J., Schultz, M. G., Hess, P.,Derwent,R. G., Keating, T.J., 2013. Impacts of climate change on surface ozone and intercontinental ozone pollution: A multi-model study. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 118, 1– 20, doi:10.1002/jgrd.50266.

Egide,K.,Sulaiman,F.,Mabano,A.,Lamek,N., Gabriel,H., 2018.Temperature and air pollution relationship during heatwaves in Birmingham, UK,Sustainable Cities and Society, Volume 43, Pages 111-120.

Ellis, J., 2010. The effects of fossil-fuel subsidy reform: a review of modeling and empirical studies, Geneva: International Institute for Sustainable Development Global Subsidies Initiative.

EPA., 2009. Air Quality Index (AQI) - A Guide to Air Quality and Your Health, U.S.A.

Fang, Y.,Mauzerall,D. L., Liu,J., Fiore,A. M., Horowitz, L. W., 2013. Impacts of 21st century climate change on global air pollution-related premature mortality.

Guang-Xing, H.,Chuck, W.F., Yua, C.L., Hong Deng,Q., 2013. The Influence of Synoptic Pattern and Atmospheric Boundary Layer on PM10 and Urban Heat Island, Indoor Built Environ 2013;22;5:796–807.

HueiLin, N. and Yang, C., 2002. Use of Pollution Standard Index as the Indicator of Air Quality in Taiwan, Cloud and Aerosol Lab Dept, Atmospheric Sciences, National Central University Chung-Li, Taiwan. P.17.

Makra,L., Mika,J.,Bartzokas,A.,Sumeghy,Z., 2007. Relationship between the Peczely’s large–scale weather types aind air pollution levels in Szeged southern Hungary. Fresenius Environmental Bulletin Vol. 16, No. 6, pp. 660-673.