পরম আর্দ্রতা

কোনো স্থানের আবহাওয়া নির্দেশক অন্যতম একটি সূচক হলো পরম আর্দ্রতা। এটি মূলত কোনো স্থানের বায়ুর প্রকৃতি ও উপাদানের উপর নির্ভরশীল। পরম আর্দ্রতা বলতে কোনো স্থানের বায়ুর প্রতি একক আয়তনে কতটুকু জলীয় বাষ্প আছে তার পরিমাণ নির্দেশ করে। 

এটির মানের উপর বায়ুপ্রবাহ, আপেক্ষিক আর্দ্রতা ইত্যাদি অন্যান্য সূচক নির্ভর করে। আর্দ্রতা বৃষ্টিপাত, শিশির বা কুয়াশা-এর উপস্থিতির সম্ভাবনা নির্দেশ করে।

 নির্ভরশীলতা 
আর্দ্রতা আগ্রহের সিস্টেমের তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে। একই পরিমাণ জলীয় বাষ্প উষ্ণ বাতাসের তুলনায় শীতল বাতাসে উচ্চতর আপেক্ষিক আর্দ্রতা তৈরি করে। শিশিরাঙ্ক (dew point) হলো এর সাথে সম্পর্কিত একটি প্যারামিটার।

তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে সম্পৃক্তি (saturation) অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় জলীয় বাষ্পের পরিমাণও বাড়ে। কোনো একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বাতাসের তাপমাত্রা কমতে থাকলে, জলীয় বাষ্প যোগ বা হারানো ছাড়াই এটি অবশেষে সম্পৃক্তি বিন্দুতে পৌঁছাবে। একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বাতাসের মধ্যে ধারণ করা জলীয় বাষ্পের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সম্পৃক্তির কাছাকাছি থাকা এক ঘনমিটার বাতাসে  তাপমাত্রায় ৮ গ্রাম এবং  তাপমাত্রায় ২৮ গ্রাম জল থাকতে পারে।

আর্দ্রতার তিনটি প্রাথমিক পরিমাপ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়: পরম (absolute), আপেক্ষিক (relative), এবং নির্দিষ্ট (specific)।

 পরম আর্দ্রতা হলো প্রতি ঘনমিটার বাতাসে থাকা জলীয় বাষ্পের ভর (গ্রাম প্রতি ঘনমিটারে)। 
 আপেক্ষিক আর্দ্রতা, যা সাধারণত শতাংশে প্রকাশ করা হয়, একই তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ আর্দ্রতার সাপেক্ষে পরম আর্দ্রতার বর্তমান অবস্থা নির্দেশ করে।
 নির্দিষ্ট আর্দ্রতা হলো জলীয় বাষ্পের ভরের সাথে মোট আর্দ্র বাতাসের খণ্ডের ভরের অনুপাত।

 ভুল ধারণা 
আপেক্ষিক আর্দ্রতার ধারণার সাথে প্রায়শই বাতাসের জলীয় বাষ্প "ধারণ" করার বা এটি দ্বারা "সম্পৃক্ত" হওয়ার ধারণাটি উল্লেখ করা হয়। তবে এটি বিভ্রান্তিকর—একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একটি প্রদত্ত স্থানে জলীয় বাষ্পের যে পরিমাণ প্রবেশ করে (বা করতে পারে), তা উপস্থিত বাতাসের (নাইট্রোজেন, অক্সিজেন ইত্যাদি) পরিমাণের উপর প্রায় স্বাধীন।

আসলে, বায়ু দ্বারা পূর্ণ একই পরিমাণ স্থানের জলীয় বাষ্প ধারণ করার প্রায় একই ভারসাম্যের ক্ষমতা শূন্যতারও (vacuum) আছে; উভয়ই প্রদত্ত তাপমাত্রায় জলের ভারসাম্য বাষ্প চাপ (equilibrium vapor pressure) দ্বারা নির্ধারিত হয়। এতে খুব সামান্য একটি পার্থক্য থাকে যা নিচে "এনহ্যান্সমেন্ট ফ্যাক্টর" শিরোনামে বর্ণনা করা হয়েছে, তবে খুব বেশি নির্ভুলতার প্রয়োজন না হলে অনেক গণনায় এটিকে উপেক্ষা করা যেতে পারে।

 পরিমাপ (Measurement) 
যে যন্ত্র ব্যবহার করে বাতাসের আর্দ্রতা পরিমাপ করা হয়, তাকে সাইক্রোমিটার (Psychrometer) বা হাইজ্রোমিটার (Hygrometer) বলে। হিউমিডিস্ট্যাট (Humidistat) হলো একটি আর্দ্রতা-চালিত সুইচ, যা সাধারণত একটি হিউমিডিফায়ার বা ডিহিউমিডিফায়ার নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়।

 পরিমাপ পদ্ধতি ও সূত্র 
বাতাস এবং জলীয় বাষ্পের মিশ্রণের আর্দ্রতা নির্ণয় করা হয় সাইক্রোমেট্রিক চার্ট (psychrometric charts) ব্যবহার করে, যদি মিশ্রণটির শুষ্ক বাল্ব তাপমাত্রা (Dry bulb temperature, T) এবং ভিজা বাল্ব তাপমাত্রা (Wet bulb temperature, T_w) উভয়ই জানা থাকে। এই রাশিগুলি সহজেই একটি স্লিং সাইক্রোমিটার (sling psychrometer) ব্যবহার করে অনুমান করা যায়।

তাপমাত্রার ফাংশন হিসেবে জলীয় বাষ্পের ভারসাম্য বাষ্প চাপ (equilibrium vapor pressure) অনুমান করার জন্য বেশ কয়েকটি আর্থিক সূত্র (empirical formulas) ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যান্টোইন সমীকরণ (Antoine equation) এইগুলির মধ্যে সবচেয়ে কম জটিল, যেখানে মাত্র তিনটি প্যারামিটার ($A, B,$ এবং $C$) থাকে। তবে, গফ-গ্র্যাচ সমীকরণ (Goff–Gratch equation) এবং ম্যাগনাস-টেটেনস অ্যাপ্রক্সিমেশন (Magnus–Tetens approximation)-এর মতো অন্যান্য সূত্রগুলি আরও জটিল হলেও বেশি নির্ভুল ফলাফল দেয়।

এই বিষয়ে সাহিত্যে আর্ডেন বাক সমীকরণ (Arden Buck equation) প্রায়শই দেখা যায়:

এখানে T হলো ডিগ্রি সেলসিয়াসে প্রকাশিত শুষ্ক বাল্ব তাপমাত্রা ($^\circ\text{C}$), $P$ হলো মিলিবারে প্রকাশিত পরম চাপ, এবং $e_{w}^{*}$ হলো মিলিবারে প্রকাশিত ভারসাম্য বাষ্প চাপ। বাক রিপোর্ট করেছেন যে $-20$ থেকে $+50^\circ \text{C}$ এর মধ্যে এই বিশেষ রূপের সাধারণ সূত্রটি ব্যবহার করলে জলের ভারসাম্য বাষ্প চাপ অনুমানে সর্বোচ্চ আপেক্ষিক ত্রুটি $0.20\%$ এরও কম থাকে।

 পরিমাপক যন্ত্র ও আধুনিক সেন্সর 
আর্দ্রতা পরিমাপ এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য বিভিন্ন ধরণের ডিভাইস ব্যবহার করা হয়। সবচেয়ে সঠিক পরিমাপের জন্য ক্রমাঙ্কন মানগুলির (Calibration standards) মধ্যে রয়েছে:

 গ্রাভিমেট্রিক হাইড্রোমিটার (gravimetric hygrometer): এটি সবচেয়ে নির্ভুল হলেও ব্যবহার করা খুব কঠিন।
 চিল্ড মিরর হাইড্রোমিটার (chilled mirror hygrometer): দ্রুত এবং খুব সঠিক পরিমাপের জন্য এটি কার্যকর। 
 ইলেকট্রোলাইটিক হাইড্রোমিটার (electrolytic hygrometer)।

বর্তমানে প্রক্রিয়া চলাকালীন (on-line) পরিমাপের জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত সেন্সরগুলি আপেক্ষিক আর্দ্রতা পরিমাপ করতে ধারকত্ব (capacitance) পরিমাপের উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়, [20] প্রায়শই এগুলি পরম আর্দ্রতা প্রদর্শন করার জন্য অভ্যন্তরীণ রূপান্তর ব্যবহার করে। এই সেন্সরগুলি সস্তা, সরল, সাধারণত সঠিক এবং অপেক্ষাকৃত মজবুত। যদিও, কাপড়ের ড্রায়ার থেকে নির্গত বাতাসের মতো ধূলিকণা-যুক্ত গ্যাস পরিমাপের ক্ষেত্রে সমস্ত আর্দ্রতা সেন্সরই সমস্যার সম্মুখীন হয়।

 বৈশ্বিক পরিমাপ (Global Measurement) 
রিমোটলি স্থাপিত স্যাটেলাইট ব্যবহার করেও বিশ্বব্যাপী আর্দ্রতা পরিমাপ করা হয়।

 এই স্যাটেলাইটগুলি ট্রপোস্ফিয়ারে ৪ থেকে ১২ কিলোমিটার (২.৫ থেকে ৭.৫ মাইল) উচ্চতায় জলের ঘনত্ব সনাক্ত করতে সক্ষম।
 যে স্যাটেলাইটগুলি জলীয় বাষ্প পরিমাপ করতে পারে, সেগুলিতে ইনফ্রারেড বিকিরণের প্রতি সংবেদনশীল সেন্সর থাকে। জলীয় বাষ্প বিশেষভাবে এই বর্ণালী ব্যান্ডে বিকিরণ শোষণ করে এবং পুনরায় বিকিরণ করে।
 স্যাটেলাইটের জলীয় বাষ্পের চিত্রাবলী জলবায়ু পরিস্থিতি (যেমন বজ্রঝড়ের সৃষ্টি) পর্যবেক্ষণ এবং আবহাওয়ার পূর্বাভাস তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

 প্রভাব (Effects) 
ক্লাইমেট কন্ট্রোল বলতে বোঝায় মানুষ, মেশিন এবং সংবেদনশীল উপকরণ (যেমন ঐতিহাসিক নিদর্শন) এবং প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়ার আরাম, স্বাস্থ্য, নিরাপত্তা এবং পরিবেশগত প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য ভবন, যানবাহন এবং অন্যান্য আবদ্ধ স্থানে তাপমাত্রা এবং আপেক্ষিক আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ করা। (চিত্রে হাইজ্রোস্ট্যাট ব্যবহার করে ৫০% আপেক্ষিক আর্দ্রতা সেট করা দেখানো হয়েছে।)

 জলবায়ু (Climate) 
আর্দ্রতা নিজেই একটি জলবায়ু পরিবর্তনশীল হলেও এটি অন্যান্য জলবায়ু পরিবর্তনশীলকেও প্রভাবিত করে। পরিবেশগত আর্দ্রতা বায়ুপ্রবাহ এবং বৃষ্টির দ্বারা প্রভাবিত হয়।

পৃথিবীর সবচেয়ে আর্দ্র শহরগুলি সাধারণত নিরক্ষরেখার কাছাকাছি, উপকূলীয় অঞ্চলের কাছাকাছি অবস্থিত। এশিয়া এবং ওশেনিয়ার কিছু শহর সবচেয়ে আর্দ্রগুলির মধ্যে পড়ে। ব্যাংকক, হো চি মিন সিটি, কুয়ালালামপুর, হংকং, ম্যানিলা, জাকার্তা, নাহা, সিঙ্গাপুর, কওশিউং এবং তাইপেই তাদের জলভাগের নৈকট্য এবং নিরক্ষরেখার অবস্থানের কারণে প্রায় সারা বছরই খুব উচ্চ আর্দ্রতা অনুভব করে, সাথে প্রায়শই মেঘলা আবহাওয়া থাকে।

কিছু জায়গায় তাদের বর্ষাকালে উষ্ণতার সাথে চরম আর্দ্রতা অনুভূত হয়, যা উষ্ণ সউনার (sauna)-এর মতো অনুভূতি দেয়, যেমন ভারতের কলকাতা, চেন্নাই ও কোচি এবং পাকিস্তানের লাহোর। পাকিস্তানের সুক্কুর শহরটি সিন্ধু নদের তীরে অবস্থিত এবং এখানে দেশের সর্বোচ্চ ও সবচেয়ে অস্বস্তিকর শিশিরাঙ্ক দেখা যায়, যা বর্ষাকালে প্রায়শই $30^\circ \text{C}$ ($86^\circ \text{F}$) ছাড়িয়ে যায়।

উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ শিশিরাঙ্কের সমন্বয়ে হিট ইনডেক্স $65^\circ \text{C}$ ($149^\circ \text{F}$) ছাড়িয়ে যেতে পারে। ডারউইন-এ ডিসেম্বর থেকে এপ্রিল পর্যন্ত চরম আর্দ্র ভেজা ঋতু দেখা যায়। হিউস্টন, মায়ামি, সান ডিয়েগো, ওসাকা, সাংহাই, শেনজেন এবং টোকিও-তেও গ্রীষ্মকালে চরম আর্দ্রতার সময় থাকে। বর্ষা ঋতুর বাইরেও আর্দ্রতা বেশি থাকে (বিষুবরেখা থেকে দূরের দেশগুলির তুলনায়), তবে রৌদ্রোজ্জ্বল দিন প্রচুর দেখা যায়। অস্ট্রেলিয়ার তাসমানিয়ার উত্তরাঞ্চলের মতো শীতল জায়গায়, মূল ভূখণ্ড এবং তাসমানিয়ার মাঝখানের সমুদ্রের কারণে সারা বছর উচ্চ আর্দ্রতা থাকে।

 বৈশ্বিক জলবায়ু (Global climate) 
আর্দ্রতা শক্তির বাজেটকে (energy budget) প্রভাবিত করে এবং এর মাধ্যমে দুটি প্রধান উপায়ে তাপমাত্রাকে প্রভাবিত করে:

 বায়ুমণ্ডলে জলীয় বাষ্পে "সুপ্ত" শক্তি (latent energy) থাকে। এই সুপ্ত তাপ বাষ্পীভবন বা প্রস্বেদনের সময় পৃষ্ঠের তরল থেকে অপসারিত হয়, যা পৃথিবীর পৃষ্ঠকে ঠান্ডা করে। এটি ভূপৃষ্ঠে সবচেয়ে বড় অ-বিকিরণমূলক শীতলীকরণ প্রভাব এবং এটি পৃষ্ঠের গড় নিট বিকিরণজনিত উষ্ণতার প্রায় ৭০% পূরণ করে।
 জলীয় বাষ্প হলো সমস্ত গ্রিনহাউস গ্যাসগুলির মধ্যে সবচেয়ে বেশি পরিমাণে উপস্থিত। এটি পৃথিবীর পৃষ্ঠ দ্বারা নির্গত ইনফ্রারেড শক্তি শোষণ করে, যে কারণে আর্দ্র অঞ্চলে রাতে খুব কম শীতলতা দেখা যায়, কিন্তু শুষ্ক মরুভূমি অঞ্চলে রাতে বেশ ঠান্ডা পড়ে। এই নির্বাচনী শোষণ গ্রিনহাউস প্রভাবের সৃষ্টি করে এবং অন্যান্য গ্রিনহাউস গ্যাসের চেয়ে জলীয় বাষ্পই বেশি উষ্ণতার কারণ।

তবে, অন্য গ্রিনহাউস গ্যাসগুলির বিপরীতে, জল পৃথিবীর সর্বত্র তার স্ফুটনাঙ্কের নিচে থাকে না এবং অনেক উচ্চতায় তার হিমাঙ্কের নিচে থাকে। এটি একটি ঘনীভবনযোগ্য গ্রিনহাউস গ্যাস, যা অনেক কম স্কেল হাইট এবং স্বল্প বায়ুমণ্ডলীয় জীবনকাল (কয়েক দশক না হয়ে সপ্তাহ) সহ বৃষ্টিপাত ঘটায়। অন্যান্য অ-ঘনীভবনযোগ্য গ্রিনহাউস গ্যাস ছাড়া, পৃথিবীর ব্ল্যাকবডি তাপমাত্রা জলের হিমাঙ্কের নিচে নেমে যেত, যার ফলে জলীয় বাষ্প বায়ুমণ্ডল থেকে অপসারিত হত।

 প্রাণী ও উদ্ভিদ জীবন (Animal and plant life) 
আর্দ্রতা হলো সেই মৌলিক অজৈব উপাদানগুলির (abiotic factors) মধ্যে একটি যা যেকোনো বাসস্থানকে সংজ্ঞায়িত করে এবং একটি নির্দিষ্ট পরিবেশে কোন প্রাণী ও উদ্ভিদ টিকে থাকতে পারবে তা নির্ধারণ করে।

 মানুষের শরীর ঘাম এবং এর বাষ্পীভবনের মাধ্যমে তাপ দূর করে। উচ্চ আর্দ্রতার পরিস্থিতিতে, ত্বক থেকে ঘাম বাষ্পীভূত হওয়ার হার কমে যায়। যদি আর্দ্রতার সময়ে বায়ুমণ্ডল ত্বকের তাপমাত্রার সমান বা তার চেয়ে উষ্ণ হয়, তবে শরীরের পৃষ্ঠে আনা রক্ত পরিবাহিতার (conduction) মাধ্যমে তাপ নির্গত করতে পারে না। এর ফলে পেশী, মস্তিষ্ক এবং অন্যান্য অভ্যন্তরীণ অঙ্গে রক্ত ​​প্রবাহ কমে যায়, শারীরিক শক্তি হ্রাস পায় এবং দ্রুত ক্লান্তি আসে। সতর্কতা ও মানসিক ক্ষমতাও প্রভাবিত হতে পারে, যা হিট স্ট্রোক বা হাইপারথার্মিয়ার কারণ হতে পারে।
 গৃহপালিত উদ্ভিদ এবং প্রাণীদের (যেমন টিকটিকি) সর্বোত্তম পরিবেশের জন্য ইনডোর ও পাত্রে রাখার ক্ষেত্রে আর্দ্রতার নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজন।

 মানব আরাম (Human comfort) 
যদিও আর্দ্রতা তাপীয় আরামের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ, মানুষ আপেক্ষিক আর্দ্রতার পরিবর্তনের চেয়ে তাপমাত্রার পরিবর্তনে বেশি সংবেদনশীল। [30]

 কম তাপমাত্রায় বাইরে আর্দ্রতার প্রভাব সামান্য থাকে, মাঝারি তাপমাত্রায় কিছুটা বেশি স্পষ্ট হয় এবং উচ্চ বায়ুর তাপমাত্রায় এর প্রভাব অনেক বেশি শক্তিশালী হয়। [31]
 মানুষের শরীর তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য বাষ্পীভবন শীতলীকরণকে প্রাথমিক প্রক্রিয়া হিসাবে ব্যবহার করে। আর্দ্র পরিস্থিতিতে ত্বকে ঘাম বাষ্পীভূত হওয়ার হার শুষ্ক অবস্থার চেয়ে কম থাকে। মানুষ তাপমাত্রার চেয়ে তাপ স্থানান্তরের হারকে বেশি অনুভব করে, তাই আপেক্ষিক আর্দ্রতা বেশি হলে আমাদের গরম লাগে।
 তাপমাত্রা যাই হোক না কেন, মানুষ ৩০% থেকে ৭০% আর্দ্রতার বিস্তৃত পরিসরের মধ্যে আরামদায়ক থাকতে পারে [32]—তবে আদর্শভাবে ৪০% থেকে ৬০%-এর মধ্যে থাকা ভালো। [34, 35]
 কিছু লোক আর্দ্র পরিবেশে শ্বাসকষ্ট অনুভব করে, যা হাঁপানি বা উদ্বেগের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে।
 খুব কম আর্দ্রতা কিছু ব্যক্তির মধ্যে অস্বস্তি, শ্বাসযন্ত্রের সমস্যা এবং অ্যালার্জির কারণ হতে পারে। কম আর্দ্রতার কারণে নাকের ভেতরের আস্তরণ শুকিয়ে ফেটে যেতে পারে এবং সাধারণ ঠান্ডার ভাইরাস দ্বারা আক্রান্ত হওয়ার ঝুঁকি বাড়ে।  ২০% এর নিচের আপেক্ষিক আর্দ্রতা চোখের জ্বালাও সৃষ্টি করতে পারে। [39, 40] বাড়িতে, বিশেষ করে শোবার ঘরে, হিউমিডিফায়ার ব্যবহার করলে এই উপসর্গগুলি উপশম হতে পারে। ইনডোর আপেক্ষিক আর্দ্রতা ৩০% এর উপরে রাখলে বিশেষত শীতকালে নাকের প্যাসেজ শুকিয়ে যাওয়া রোধ করা যায়। [39, 42, 43]
 এয়ার কন্ডিশনিং কেবল তাপমাত্রাই নয়, আর্দ্রতাও কমিয়ে অস্বস্তি দূর করে। [44] তবে, ASHRAE স্ট্যান্ডার্ড 55-2017 অনুসারে, শীতাতপ নিয়ন্ত্রিত ভবনগুলিতে ইনডোর আপেক্ষিক আর্দ্রতার সাধারণ প্রস্তাবিত পরিসর হলো ৩০–৬০%। [46, 47]

 জীবনের উপর আর্দ্রতার প্রভাব 
পৃষ্ঠতলের জীবনের জন্য আর্দ্রতা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। অভ্যন্তরীণ শরীরের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে ঘামের (perspiration) উপর নির্ভরশীল প্রাণীদের জন্য, উচ্চ আর্দ্রতা ত্বকের পৃষ্ঠ থেকে আর্দ্রতা বাষ্পীভবনের (moisture evaporation) হার হ্রাস করে তাপ বিনিময়ের দক্ষতাকে ব্যাহত করে। এই প্রভাবটি হিট ইনডেক্স টেবিল ব্যবহার করে, অথবা বিকল্পভাবে অনুরূপ হিউমিডেক্স ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে।

 তথ্যসূত্র