- نیمرخ سرعت باد
همانطور که قبلاًً ذکر کردیم حرکت هوا در نزدیکی سطح زمین به وسیله اثرات اصطکاک، متناسب با ناهمواری سطح، کند می*شود. بنابراین، پستی* بلندی*های زمین، موقعیت و تراکم درختان، موقعیت و اندازه دریاچه*ها، رودخانه*ها، تپه*ها و ساختمان*ها گرادیان*های سرعت باد متفاوتی در جهت عمودی ایجاد می*کنند. لایه*ی از هوا (لایۀ مرزی سیاره*ی) که تحت تاثیر نیروی اصطکاک قرار دارد از چند صدمتر تا چندین کیلومتر بالای سطح زمین گسترش می*یابد. عمق این لایه مرزی در شرایط ناپایدار بیشتر از عمق آن در شرایط پایدار است. بنابراین در حالت ناپایدار آلاینده*ها مسافت عمودی بیشتری را طی می*کنند. این امر منجر به کاهش عمومی غلظت در تمام نقاط پایین دست منبع می*شود. در هر صورت باید در نظر داشت که در یک اتمسفر ناپایدار به علت نوسان موجود در میزان تلاطم جو، غلظت*های لحظه*ای ممکن است بیشتر از غلظت*های موجود در یک اتمسفر پایدار باشد.
نیمرخ*های متداول سرعت–باد در طول اوقات روز و شب در شکل 3-12 نشان داده شده*اند. به علت شرایط اتمسفری پایدارتر در شب، شیب* نمودار در شب معمولاً بیشتر از شیب نمودار در روز است. توجه داشته باشید که نیمرخ سرعت–باد برای ارتفاع 0 تا 600 متری رسم شده است. در بالای این ارتفاع، اثر اصطکاک قابل صرفنظر کردن است و سرعت باد با سرعت باد گرادیان یکسان خواهد شد. اثر عمدۀ ناهمواری زمین بر نیمرخ سرعت-باد در شکل 3-13 نشان داده شده است. در این مورد خاص، ضخامت کل لایه مرزی تقریباً از 500 تا 280 متر، به علت کاهش ناهمواری، تغییر می*کند. با کاهش ناهمواری ، نمودار در نزدیکی سطح زمین عمیق*تر نیز می*شود. چون در لایۀ مرزی سیاره ا*ی سرعت باد با ارتفاع به شدت تغییر می*کند، بنابراین مقادیر سرعت-باد می*بایست نسبت به ارتفاعی که در آن اندازه*گیری شده*اند، اعلام شوند. استاندارد بین*المللی برای اندازه*گیری*های باد سطحی، ارتفاع 10 متری است.

[IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image002.jpg[/IMG]
شكل 12-3:تغییر نیمرخ سرعت-باد با شرایط پایداری.
(Source.B. Turner. Workbook for Atmospheric Dispersion Estimates. Washington, D.C.: HEW, 1969.)
[IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image004.jpg[/IMG]
شكل (13-3): تاثیر ناهمواری سطح بر نیمرخ سرعت-باد. مقادیر روی منحنی*ها بیان*گر درصد مقدار گرادیان باد است.
(Source: D.B Turner. Workbook for Atmospheric Estimates. Washington, D.C.: HEW, 1969.)

اغلب لازم است تا سرعت باد علاوه بر ارتفاع استاندارد، در چند ارتفاع دیگر نیز اندازه*گیری شود. تلاش*های زیادی برای ارائه روابط تحلیلی مناسبی که بتواند سرعت باد را برحسب ارتفاع بیان کند صورت گرفته است. به علت پیچیدگی این پدیده هنوز هیچ رابطه کاملاً مناسبی وجود ندارد. با این وجود، قانون توان دکان[1] [4[ برای استفاده در لایه*های مرزی تا عمق چندصدمتری مفید است. این عبارت به صورت زیر بیان می*شود:
(3-13) [IMG]file:///C:\Users\DR951A~1.KAL\AppData\Local\Temp\msohtmlcl ip1\01\clip_image006.gif[/IMG]
u سرعت باد در ارتفاع z و u1 سرعت باد در ارتفاع z1 و p توانی مثبت است که مقادیر آن توسط محققان مختلف از 07/0 تا 60/0 گزارش شده است. هنگامی که نرخ کاهش محیطی تقریباً برابر با نرخ کاهش آدیاباتیک است و پستی بلندی*های زمین سطح کمی را پوشش میدهند، مقدار p، تقریباً برابر 15/0 است.[4]
ضخامت لایه مرزی و نیمرخ سرعت–باد توابعی از پایداری جوی و ناهمواری سطحی هستند. از اینرو توان p می*بایست نسبت به شرایط پایداری اتمسفر و ناهمواری سطحی تغییر کند. به عنوان مثال، در مدل پخش آلاینده*های مجتمع*های صنعتی سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا(ISC3) [2] ارائه شده است[6]، مقدار p برای مناطق روستائی و شهری برای کلاس پایداری A تاF در جدول 3-3 نشان داده شده است. این جدول معمولا به منظور تصحیح سرعت باد استفاده می*شود بدین ترتیب با داشتن ارتفاع موثر منبعی که آلاینده از آن خارج می*شود و سرعت باد در ارتفاع مرجع 10 متری، با استفاده از اعداد جدول، سرعت متوسط باد در آن ارتفاع بدست می آید.
همانطور که در فصل چهارم بیان خواهد شد، پخش آلاینده*ها در اتمسفر به شدت تابعی از میانگین سرعت باد در ارتفاع منبع انتشار است. از بحث پیشین در مورد تغییر سرعت باد با ارتفاع در می*یابیم که سرعت باد می*بایست با دقت و با در نظر گرفتن ارتفاع، پستی بلندی های طبیعی محیط و شرایط پایداری اتمسفر انتخاب شود.

[1] - Deacon

[2]-EPA’s Industrial Source Comples (ISC3) disperion model