دانلود مقاله مه

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 100 و حتی 10 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 100 تا 1000 متر محدود کند. مه از قطرات بسیار ریز و بی شمار آب یا بلورهای یخ در تعادل کلوئیدی[1] 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[2] و جریانات بنگولا[3] شکل می گیرند.

با شدت کمتر، کاناریز[4] 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[5] مرسوم تابستانی در نواحی گرندبنکس[6] در نیوفوندلند[7] از جابجایی هوای مجاور آبهای گرم گلف استریم[8] 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[9] 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[10] 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[11] 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:

1. مه تابشی

2. مه همرفتی

3. مه جبهه ای

4. مه دره ای

اما از نظر قابلیت دید، مه به انواع مختلفی تقسیم بندی می شود که این تقسیم بندی از نظر کاربری در حمل و نقل هوایی بسیار حائز اهمیت است:

مه در ابتدا بوسیله سرمایش هوای محبوس شده، شکل می گیرد. که این نوع مه را مه توده هوا[12] می نامند. چنین مه هایی طبق مکانیزم های سرمایش و جابجایی بوجود می آیند. مه های فرارفتی[13] هنگامی که هوا در ناحیه ای دارای اختلاف دما باشد، بوجود می آیند. چنین مه هایی به وفور در سواحل آبهای آزاد دیده می شوند. گرما، هوای مرطوب و نم‌داری که بر روی سطح آب بصورت ناگهانی و یا بتدریج سرد شده است را به آرامی جابجا می کند، و باد دمای آنرا پایین می آورد، در این زمان شرایط مساعد برای شکل گیری مه بوجود می آید. چنین شرایطی زمانی اتفاق می افتد که:

1. هوای گرم تابستانی در روی زمین، بطرف آبهای سردتر ساحلی بر روی سواحل شرقی قاره ها و آبهای وسیع، جابجا شود.

2. که هوای گرم اقیانوس بر روی جریان آبهای سرد اقیانوس حمل شود.

3. هوای گرم استوایی بر روی اقیانوس جابجا شود.

از طرفی مه بخار[14] زمانی اتفاق می افتد که هوای سرد از یک توده زمینی سرد کوچک در زمستان بر روی سطوح آب گرم اقیانوسها، دریاچه ها و رودخانه ها جابجا شود.

مه های تابشی زمانی شکل می گیرند که هوای ساکن و مرطوب در نزدیک زمین پایدار و راکد شده؛ و در طول یک شب ابری به علت افزایش تابش خروجی سردتر شود. دره ها فاکتوری جزیی برای مه تابشی هستند. هوایی که در ارتفاعات بالاتر سرد شده، به درون دره‌ها جریان می یابد و در آنجا روی هم جمع شده و انباشته می شود. در نتیجه بعد از آن مه غلیظ دمای هوا را پایین می آورد. مه فراشیبی[15] مه توده هواست و وقتی که هوای ثابت بصورت آدیاباتیک تا نقطه اشباع سرد می شود، بوجود می آید.

مه هایی که بوسیله افزایش بخار آب از طریق هوایی که به نقطه اشباع رسیده، شکل می گیرند؛ ابرهای قدامی (جلویی) نامیده می شوند. در این زمان بارانی گرم از میان هوای سرد در سطح جلویی ریزش می‌کند و با تبخیر باران، هوا اشباع می شود. اگر هوایی که از میان باران گرم عبور می کند. در ابتدا غیراشباع باشد، بوسیله فرآیند تبخیر، تا نقطه شبنم سرد می شود. از نقطه نظر پراکندگی و شکل گیری، مه را می توان به سه دسته تقسیم کرد: مه یخی، مه ابر سرد و مه گرم. این سیستم طبقه بندی بیشتر به پراکندگی مه بستگی دارد تا به مکانیزم شکل گیری.

مه یخی[16] ، ذرات معلق یخ است که در درجه حرارت های بسیار پایین و در طول پاکسازی تحت شرایط آرام رخ می دهد. مه یخی بندرت در دماهای کمتر از  در مجاورت چشمه‌های بخار آب برسد. چنین چشمه هایی در نواحی جریانات آب باز و رودخانه ها وجود دارند. بعلت وجود دماهای بسیار پایین، افزودن تنها مقدار بسیار کمی بخار آب برای رسیدن به نقطه اشباع و تشکیل مه یخی کافی است.

مه ابر سرد، عبارتست از قطرات آبی که دمای آنها زیر نقطه انجماد است. اگر چه بخش عمده توده آب در  یخ می بندد، اما برخی از قطرات آب در مرحله ای از مایع در دمای پایین  ، یعنی دمایی که قطرات آب خالص یخ می بندد، باقی می مانند. فقدان توده های یخ مناسب (هسته های مناسب جهت تشکیل یخ در اتمسفر) مانع تشکیل و شکل گیری بلورهای یخ می شود. مشخص شده است که بیش از 80% ابرهایی که گرم تر از  هستند، دارای قطرات مایع و اما تقریباً نصف آنها مخلوط مایع و یخ می باشند. در  ، تنها 10% ابرها دارای قطرات مایع هستند، اگرچه 30% آنها هم شامل قطرات ابر سرد و هم شامل بلورهای یخ می باشند.

مه گرم، عبارتست از قطرات آب در بالاتر از دمای انجماد. این مه ها دارای پایداری کلوئیدی ترمودینامیکی می باشند. مه های گرم از عمومی ترین انواع مه هستند.

ساختار فیزیکی مه

با وجود اینکه تحقیقات جالبی در طول 3 دهه اخیر در مورد پدیده مه انجام شده است، اما میزان اطلاعات موجود و در دسترس در زمینه ساختار مه در حالت کلی بسیار ناچیز است. اندازه گیری های ساختار عمومی مه نیز بطور پراکنده انجام شده است. علت کمبودها فقدان ابزارهای کافی و تغییرپذیری زیاد در خواص مه با توجه به نوع و طول عمر آن است. ضمن اینکه اندازه گیری های صحیح آماری با استفاده از مشخصات فیزیکی مه میسر نیس؛ اما خواص و فواید معمولی مه، قابل دسترس است. مه ها بر اساس ساختمان تشکیل، به مه های آبی و یخی طبقه بندی می شوند. جدول پایین بطور خلاصه و مختصر خواص فیزیکی این مه ها را بیان می کند.

بیشتر مشاهدات منتشر شده در مورد مه یخی از عرضهای جغرافیایی آلاسکا بدست آمده است. به طور کلی مه یخی بیشتر ناشی از تزریق بخار آب به داخل اتمسفر است که بعلت فعالیتهای بشری نظیر وسایل و ابزار صنعتی گرمایی، کارخانجات، منفذهای رطوبتی هوا، سوختن روغن و زغال سنگ جهت ایجاد گرما بوجود می آید. غلظت، مقدار توزیع و گنجایش آب جامد در ذرات مه یخی در مکانهای مختلف به درجه حرارت، رطوبت و میزان نم موجود در آن مکان بستگی دارد. ذرات یخی به سه نوع عمده و اصلی شکل می گیرند. شش ضلعی ها، منشورها و دروگستال ها[17] . یک دروگستال؛ ذره مه یخی بسیار ریز با قطری در حدود 3 تا 10 میکرون است که از یخ زدن مستقیم و بدون واسطه قطرات آب ابر سرد در دمایی کمتر از  شکل گرفته است. تعداد بلورهای یخ از چند عدد در سانتی متر مکعب با دماهای  به 700 ذره در سانتی‌متر مکعب با دمای  افزایش می یابد