نمذجة تأثير المدن النباتات في ملوثات الهواء المحلية المستويات والميكرويات

نماذج التشت (غوسيان ولاغرانجيان)

وعلى نطاقات أكبر (الجارية إلى المدينة)، تستخدم نماذج التشتت مثل AERMOD) وCALPUFF، وهي نماذج تبسط الفيزياء في الغلاف الجوي ولكنها يمكن أن تدمج الغطاء النباتي كغلاف للملوثات باستخدام سرعات الترسيب، وإن كانت أقل تفصيلاً من الـ CFD، فإنها أقل تكلفة في المدن بأكملها.

منظومات أرضية أرضية

LSMs simulate the energy, water, and carbon fluxes between the land surface (including vegetation) and the atmosphere. The Community Land Model (CLM) and the ] Urban Tethys-Chloris model are examples.

النماذج التجريبية والإحصاءية

(أ) رصد نوعية ودرجات الحرارة في الهواء مع التنبؤات مثل مؤشر الاختلاف الطبيعي في الغطاء النباتي، وتغطية الأشجار، والمسافات إلى الأماكن الخضراء، وهذه النماذج تتطلب مجموعات بيانات كبيرة ولكن يمكن معايرتها بسرعة.() وهناك مثال معروف جيداً هو نموذج Eco ([FLT:]) المستخدم في تقديرات كمية الانبعاثات من غازات الدفيئة.

المدخلات الرئيسية والمواصفات الخاصة بالنمذجة الدقيقة

وتعتمد جميع النماذج على بيانات دقيقة، وتؤثر نوعية المدخلات تأثيرا مباشرا على موثوقية النواتج، وتشمل المعايير الرئيسية ما يلي:

• Leaf Area Index (LAI): ] Total leaf surface area per unit ground area. LAI influences deposition rates, shading, and evapotranspiration. High LAI species (e.g., deciduous oaks) are more effective pollutant scavengers than low LAI conifers in summer.
• Vegetation Height and Canopy density:] Tall trees with dense canopies block more solar radiation but can also reduce wind speed and comp pollutants near the ground if planted in narrow streets.
• Stomatal Conductance:] Controls the uptake of gaseous pollutants. C3 and C4 plants have different conductance rates, affecting ozone and NO2 removal.
• Emission Inventories:] Accurate maps of traffic, industrial, and residential emissions are needed to define pollutant sources. Incomplete inventories are a major source of model uncertainty.
• Meteorological Data:] Wind speed, direction, temperature, humidity, and solar radiation drive dispersion and deposition.
• Urban Geometry:] Building altitude, street width, and orientation determine canyon ventilation and shading patterns.

نموذج التقييم وتحليل الحساسية

وقبل الاعتماد على التنبؤات النموذجية، يجب على العلماء أن يصادقوا عليها من القياسات الميدانية، وهذا ينطوي على مقارنة تركيزات الملوثات المحاكاة ودرجات الحرارة ببيانات من محطات الرصد أو الحملات المتنقلة، ويساعد تحليل الحساسية على تحديد البارامترات الأكثر تأثيرا، فعلى سبيل المثال، أجريت دراسة في عام 2018 في Atmospheric Environment، وخلصت إلى أن تغير تركيزات معامل التركيز غير المؤثرات في إطارية تتراوح بين 2 و4 في الشارع.

الآثار على نوعية الهواء: الآثار المحتملة - السريعة

ويؤثر الغطاء النباتي على الملوثات المختلفة بطرق مختلفة.

مادة جزائية (PM2.5 و PM10)

Deposition onto leaf surfaces is the main removal pathway. Coniferous trees] with high LAI and rough bark collect more PM year-round than deciduous trees. Modeling studies show that increasing tree cover by 10% in a residential neighborhood reduces PM2.5 by 1-4 chlorg/m3. However, trees can also release organic volatile compounds (V).

أكسيد النيتروجين (NO2)

وتُزال مادة النيتروز من خلال المتناول السطحي المميت، وتشير المحاكاة النموذجية إلى أن أشجار الشوارع يمكن أن تقلل تركيزات النيتروز بنسبة 5-15 في المائة في المناطق المفتوحة، ولكن في أغطية الشوارع الكثيفة، قد يعوض التهوية المخفضة هذه المكاسب.

الأوزون (O3)

الأوزون يتفاعل مع سطح النبات ويُعالج بواسطة ستوماتا، غير أن الأشجار أيضاً هي من المواد ذات القيمة الحيوية، ولا سيما الأيزوبرين والأحتكار، التي تشكل الأوزون في وجود نوكس، وفي دراسة نموذجية مقترنة في عام 2021 في Nature Sustainability، تزرع فيها 1.2 بليون شجرة إضافية في القارة.

استحقاقات الأحياء الدقيقة: تخفيف حدة الجوع في جزيرة الهات وثرم الدم

وتبدد النباتات الحضرية البيئة من خلال عمليتين رئيسيتين: ]shading] and ]evapotranspiration. ويقلل التقاسم من التدفئة الشمسية للأسطح، في حين يحول التهرب الحرارة المعقولة إلى حرارة متأخّرة، ويخفض درجة الحرارة الهوائية.

خفض درجة الحرارة السطحية والجوية

وتظهر دراسات النماذج أن زيادة الغطاء النباتي للأشجار الحضرية من 20 في المائة إلى 40 في المائة يمكن أن تقلل درجات الحرارة السطحية المحلية بمقدار 3 إلى 5 درجات مئوية ودرجات حرارة الهواء بنسبة 1 إلى 2 درجة مئوية خلال فترة بعد الظهر الصيف.() ومع ذلك فإن الأسطح الخضراء، وإن كانت أقل فعالية في كل منطقة من الأشجار، تبرد مظروف البناء وتخفض الطلب على الطاقة المبردة.() وقد يُستشهد على نطاق واسع ببرنامج لجزيرة هيت الحضري.