عنوان :

پایان نامه مه

تعداد صفحات : ۸۷

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله به تعریف مه، اقلیم شناسی مه، مفاهیم کلی تعدیل مه، روش‌های رفع فیزیکی مه، روش‌های تبخیر، کاربرد سنجش از دور در مه زدایی، پیش بینی مه، نیاز کلی در پراکندگی مه و فناوری بارورسازی و… می پردازد.

مه یک پدیده آب و هوایی در سطح وسیع است. رطوبت و سرمایش مورد نیاز برای شکل گیری آن و شرایط هواشناسی و جغرافیایی محلی در شکل گیری این پدیده بسیار تأثیرپذیرند.

پدیده مه در دو مقیاس ۱) گسترده ۲) محلی اتفاق می افتد. پیش بینی هر دو مقیاس مه مشکل و سخت است به طوریکه پیش بینی مه در مقیاس محلی تقریباً غیرممکن است. در حال حاضر پیش بینی مه در سازمان هواشناسی به کمک نقشه های سینوپتیک صورت می پذیرد. در این روش با توجه به رطوبت موجود در جو، دمای سطح زمین و فشار هوا، پیش بینی مه عاری از خطا نیست و دقت نسبتاً پایینی دارد. لذا مطالعه و تحقیق برای پیدا کردن روشی دقیقتر و موثرتر در این زمینه ضرورت دارد. یکی از این راه حل ها، استفاده از تصاویر ماهواره های هواشناسی و داده های حاصل از آنها است. ایالات متحده آمریکا در این زمینه کارهایی را انجام داده است و GEOS با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA نقشه ارتفاع و عمق مه را برای نواحی مختلف آمریکا تهیه نموده است. با توجه به این که برای تشخیص ابرها از باندهای مادون قرمز و مرئی استفاده می شود و همچنین با توجه به تصاویر سنجنده های قابل دسترس در ایران باید برنامه ریزی لازم در این زمینه صورت پذیرد.

با توجه به اینکه تمام تلاش ها در تعدیل مه جهت بهبود میدان دید در فرودگاههاست، بهبود میدان دید در شاهراه ها یا خطوط کشتیرانی نیز دارای اهمیت است اما در واقع به عملیات هوایی بیشتر توجه می شود زیرا سرعتهای بالا نیاز به دقت بیشتری دارد.

سیستم های عملیاتی و قابل استفاده جهت پراکنش مه ابرسرد در فرودگاه های اروپا و ایالت متحده بکار گرفته شده اند. در حال حاضر فرودگاه های بزرگ بیش از پیش به سیستم های زمینی بارورسازی یخ خشک و پروپان، مجهز شده اند. سرمایه گذاری اولیه در نصب و راه اندازی سیستم زمینی بهتر از سیستم های هوابرد است، اما سادگی سیستم های هوابرد آنها را نسبت به سایرین متمایز ساخته است. در فرودگاه های کوچکتر و محلی، جایی که مه ابرسرد همیشه وجود دارد و دائماً تکرار می شود، سیستم هوابرد یخ خشک مطلوب خواهد بود.

همچنین از سیستم هوابرد یخ خشک برای افزایش میزان هوای بدون مه بر روی شهرهایی که ابرهای استراتوس ابرسرد دائماً و به شکل چشمگیری ایجاد می شوند، استفاده می شود. در هر حال، در مورد هر سیستم، سرمایه گذاری لازم برای کاری که باید انجام شود قطعاً کمتر از زیانهای وجود مه است. از آنجا که مه گرم بیشترین و شایع‌ترین مه است، تلاش و سرمایه گذاری در جهت رفع آن با روشهای پیشرفته قابل بررسی است. این سرمایه گذاری در آینده ای نزدیک صورت می‌گیرد. امکان پاکسازی نواحی بزرگ از مه گرم با صرف مقدار کم انرژی، مغایر با واقعیت فیزیکی است. تلاشهای رایج و معمول تقریباً با خواستهای فناوری جدید مرتبط است. هر یک از ۳ تکنیک برای پیاده‌سازی خواسته های مربوط به خودش بطور کامل بررسی می‌شود.

 واژه های کلیدی: مه، سنجش از دور، پیش بینی مه، مه تابشی، مه جبهه ای، مه دریایی، مه فرارفتی، مه توده ای، پراکندگی مه، بارورسازی با یخ خشک، بارورسازی با پروپان، حذف مه یخی

فهرست مطالب

مقدمه     ۴
تعریف مه     ۶
اقلیم شناسی مه     ۶
انواع مه     ۸
ساختار فیزیکی مه     ۱۴
مفاهیم کلی تعدیل مه     ۱۷
روش‌های رفع فیزیکی مه     ۱۹
روش های تبخیر     ۲۰
روش های پیشگیری    ۲۲
استفاده از علم سنجش از دور و کمک گرفتن از عکسهای ماهواره‌ای     ۲۳
مفاهیم اصولی در سنجش از دور     ۲۴
دورسنجی     ۲۶
نیاز مبرم به آمار و اطلاعات از منابع زمینی     ۲۸
انرژی یا تشعشع الکترومغناطیسی     ۲۹
الف: طیف انرژی الکترومغناطیسی     ۳۰
ب: بازتاب طیفی     ۳۱
ماهواره ها و سیستم های سنجش از دور در هواشناسی و علوم جو     ۳۲
کاربرد تغییر تصاویر و داده های ماهواره ای     ۳۵
کاربرد سنجش از دور در مه زدایی     ۳۷
پیش بینی مه     ۴۱
مه تابشی     ۴۳
ضرورتهای مه تابشی     ۴۵
مه جبهه ای     ۴۶
ضرورت های مه جبهه ای     ۴۷
مه دریایی     ۴۸
ضرورت های مه دریایی     ۵۰
مه فرارفتی     ۵۱
ضرورت های مه فرارفتی     ۵۲
مه توده ای     ۵۳
نیاز کلی در پراکندگی مه     ۵۴
پراکندگی مه ابر سرد     ۵۸
فناوری بارورسازی     ۵۹
بارورسازی با یخ خشک     ۶۰
بارورسازی با پروپان     ۶۱
بارورسازی با استفاده از دی اکسید کربن مایع (LC)     ۶۱
پراکندگی مه گرم     ۶۵
مخلوط کردن بوسیله هلیکوپتر     ۶۶
بارورسازی بوسیله مواد جاذبه الرطوبه     ۶۸
مه زدایی از طریق گرمایشی زمینی     ۷۲
حذف مه یخی     ۸۱
نتیجه     ۸۲
منابع    ۸۵

منابع و مآخذ:

۱٫ جوانمرد و همکاران، «گزارش نهایی پروژه مطالعات مرتبط با تعدیل مصنوعی آب و هوا»، سازمان هواشناسی، پاییز ۱۳۸۱

۲٫ حیدری، محمد، «پروژه مه زدایی»، نیروی زمینی ارتش

۳٫ دنجر، جی، ترجمه: مالمیران. حمید، «راهنمایی تهیه نقشه های موضوعی از تصاویر ماهواره ای»، انتشارات سازمان جغرافیایی وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح.

۴٫ متکان، علی اکبر، «جزوه اصول فیزیک سنجش از دور»، دانشگاه شهید بهشتی، ۱۳۸۰٫

۵٫ وکی فر، لیلسند، ترجمه: لمیران، حمید، «پردازش رقومی تصاویر ماهواره ای»، انتشارات سازمان جغرافیایی وزات دفاع پشتیبانی نیروهای مسلح.

مقدمه

با وجود پیشرفتهای تکنولوژی، هنوز مه، بعنوان خطری جدی برای هوانوردی، دریانوردی و راه و ترابری محسوب می شود. سیستم های حمل و نقل جاده‌ای، هوایی و دریایی به علت وجود مه غلیظ، دچار اختلال می شوند و درصد بسیاری از خسارات جانی و مالی بدلیل وجود مه ایجاد می گردد.

طبق تعریف، مه به هر ابری اتلاق می گردد که میدان دید ناظر را کاهش دهد و آن را از هزار متر به ۱۰۰ و حتی ۱۰ متر محدود کند. مه می تواند از  چند ساعت تا چندین روز ماندگار باشد و بطور طبیعی تحت تأثیر نیروی عمودی قوی و گرمای خورشیدی پراکنده شود. بطور کلی مه یک پدیده آب و هوایی در سطح وسیع است و محاسبه رخداد مه تنها از طریق مشاهده می تواند مورد توجه قرار گیرد.

آمار نشان دهنده خسارات بسیار ناشی از مه غلیظ در سرتاسر جهان می باشد. لذا، کشورها را بر آن داشته تا با ابداع سیستم های عملیاتی و قابل استفاده جهت مه‌زدایی در سطح جاده ای، هوایی و دریایی از خسارات وارده احتمالی بکاهند. کشورهای پیشرفته جهان نظیر امریکا، روسیه، ایتالیا، چین و … در خصوص مقابله با پدیده مه آزمایشات و ابداعاتی انجام داده اند و نتایج تحقیقاتی مه‌زدایی آنها نیز انتشار یافته است. لذا همانطور که کشورهای پیشرفته جهان با توجه به فناوری پیشرفته، پراکنش این پدیده مخرب را نیازی مبرم می دانند، ما نیز باید با در نظر گرفتن آمار خسارات جانی و مالی ناشی از مه به فکر تحقیقات و عملیات توسعه فن آوری در زمینه مه‌زدایی باشیم. شکی نیست که مه را می توان با روشهای مصنوعی از بین برد. با آزمایشات بیشتر در مورد تکنیکهای موجود می توان قوانینی را بوجود آورد که بتوانند در ایجاد تکنیکهای موفق و بهتر و کاهش دادن بیشتر هزینه و خطر عملیات مورد استفاده قرار گیرد. لذا آزمونهای تجربی ما را به سمت استاندارد کردن تکنیکهای مه‌زدایی سوق می دهد.

علیرغم پیشرفتهای تکنولوژیکی، هنوز مه برای هوانوردی و دریانوردی یک خطر جدی محسوب می شود. بعلت وجود مه غلیظ، سیستم های حمل و نقل جدید با سرعت بالا، متناوباً دچار اختلال می‌شوند. درصد زیادی از خسارات جانی، مالی و کاهش بهره‌وری در صنعت، بدلیل وجود مه ایجاد می شود. مه، در هوانوردی نیز مشکلاتی ایجاد می کند.

 تعریف مه

طبق تعریف، نام مه به هر ابری اتلاق می شود که میدان دید ناظر را کاهش دهد و آن را به ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ متر محدود کند. مه از قطرات بسیار ریز و بی شمار آب یا بلورهای یخ در تعادل کلوئیدی[۱] پایدار با محیط بوجود آمده است. برخلاف بیشتر ابرهای دیگر، مه از چند ساعت تا چندین روز پایدار بوده و بطور طبیعی تحت تأثیر نیروی عمودی قوی و گرمای خورشیدی پراکنده می شود.

اقلیم شناسی مه

مه یک پدیده آب و هوایی در سطح وسیع است. رطوبت و سرمایش مورد نیاز برای شکل گیری آن و شرایط هواشناسی و جغرافیایی محلی در شکل گیری این پدیده بسیار تأثیرپذیرند.

در واقع محاسبه رخداد مه تنها از طریق مشاهده می تواند مورد توجه قرار گیرد. چرا که یک خلبان و یک کاپیتان کشتی برای کشتیرانی نیاز به دید کافی دارند، و مه ملاک بزرگی برای فرودگاه ها، فانوسهای دریایی، بندرگاه ها و کشتیهاست. بنظر می رسد که مه عمدتاً یک پدیده ساحلی است. با توجه به استثناهای جالب توجه در غرب اروپا؛ بیشترین رخداد مه در دنیا تقریباً در نواحی ساحلی دیده می شود. این نوع مه ها عمدتاً در نتیجه سرمایش هوای گرم و نمناک اقیانوس که از روی جریانات هوای سرد اقیانوسها عبور می کند، شکل می گیرند. دو ناحیه از مه خیزترین نواحی دنیا، سواحل غربی و شمال آمریکا و آفریقا هستند که به ترتیب توسط سرمای هامبولت[۲] و جریانات بنگولا[۳] شکل می گیرند.

با شدت کمتر، کاناریز[۴] و جریانات غرب استوایی به ترتیب در ساحل شمال غربی آفریقا و ساحل غربی استرالیا شرایط ایجاد مه را به وجود می آورند. همه این نواحی دارای یک فرکانس (تکرار) تناوب مه در هر فصل می باشد. جریانات دریایی کالیفرنیا مسئول تکرار زیاد مه بر روی سواحل کالیفرنیا در ماههای تابستان است که در مجموع، بیشتر بصورت مه گرم هستند.

مه دریایی[۵] مرسوم تابستانی در نواحی گرندبنکس[۶] در نیوفوندلند[۷] از جابجایی هوای مجاور آبهای گرم گلف استریم[۸] با جریانات سرد اقیانوس در مجاورت بنکس بوجود می آید.

در حالت مشابه، هم جواری جریان هوای گرم ژاپن و جریانات سردی که از دریای بنکس تولید می شود، ناحیه ای با فرکانس های بالای مه در میان دریای ژاپن و کره[۹] در طول ماههای تابستان ایجاد کرده است. همچنین این شرایط مشابه در جنوب شرقی آمریکای جنوبی، جایی که جریانات گرم برزیل به آبهای سردتر غربی می‌پیوندد؛ مشاهده شده است.

مه‌های هوای نواحی گرمسیری که بر روی اروپای غربی در زمستان رخ می دهند، همان هوای گرم دریایی است که سرد شده و عملاً از روی نواحی سرد قاره ای عبور کرده است. مه‌های تابشی[۱۰] نیز در دره های اروپای غربی در طول تابستان اتفاق می افتند. در هر کدام از این موارد، مه گاهی اوقات ابر سرد است. در دماهای زیر نقطه انجماد[۱۱] یعنی در شمال غربی ایالت متحده، آلاسکا و گرینلند نواحی وجود دارد که مه به دفعات رخ می دهد. بدون شک بیشتر مه‌هایی که در عرضهای جغرافیایی دور تشکیل می شوند، مه های یخی هستند.

انواع مه

از لحاظ فیزیکی بین مه و ابر تفاوت زیادی وجود ندارد، هر دو از قطرات کوچک آب تشکیل شده اند که در هوا معلق اند. اما مه در هوای نزدیک سطح زمین تشکیل می شود و ابر مشخصه هوای ارتفاعات بالاتر است. بنابراین تفاوت موجود بین مه و ابر مربوط به رویش و محل تشکیل است نه شکل ظاهری آنها. ابر هنگامی تشکیل می شود که هوا با صعود و انبساط خود به طور بی رویه خنک شود، اما مه از طریق سرد شدن هوا در اثر تماس و مخلوط شدن و اشباع هوا از قطرات آب تشکیل می گردد. معمولاً تفاوت بین مه غلیظ و ابرهایی که در سطح پایین قرار دارند به قدری کم است که هنگامی که در مجاورت هم قرار می گیرند نمی توان آنها را از یکدیگر متمایز ساخت.

مه را با توجه به علت شکل گیری آن، طبقه بندی می کنند. برای شکل گیری مه، هوای اشباع و حضور هسته های میعان لازم است. نظر به اینکه هسته های میعان در لایه های مرزی اتمسفر به وفور قابل دسترس هستند، چگالش آغاز می شود. مه زمانی شکل می گیرد که هوا به نقطه اشباع خودش رسیده باشد و یا توسط سرمایش و یا افزایش رطوبت به نقطه شبنم رسیده باشد. در اتمسفر وجود جابجایی های مختلف و مکانیزم های سرمایش، مه را افزایش می دهد.

انواع مه، به شرایط موجود برای تشکیل آن بستگی دارد و در چهار گروه تقسیم بندی می شود:

۱٫ مه تابشی

۲٫ مه همرفتی

۳٫ مه جبهه ای

۴٫ مه دره ای