[Zohreh Gholami]

تعديل آب و هوا به شيوه بارورسازي ابرها *Fertilization practices to mitigate climate clouds*

تعديل آب و هوا به عنوان شاخه جديدي در علوم جو براي كنترل محدود و مقطعي بارش، مه زدايي و كاهش خسارات تگرگ براي محققان و دانشمندان مطرح است.
دانشمندان علوم جو براساس كشفيات اوليه، آزمايش هاي علمي گسترده اي را براي فناوري بارورسازي ابرها به عنوان روشي مؤثر در جهت تعديل آب و هوا به اجرا درآوردند به طوري كه اگر اين فناوري بدرستي مورد استفاده قرار گيرد، به نتايج شگفت آوري مي توان دست يافت. تاكنون هدف از بارورسازي ابرها و اقداماتي كه در اين زمينه صورت گرفته تعديل مه ، تگرگ ، باد و رعدوبرق بوده ؛ اما هدف عمده از اجراي طرح ها در اين خصوص افزايش بارش باران و برف است.
طبق اطلاعات به دست آمده از كشورهاي عضو سازمان هواشناسي جهاني ، هم اكنون طرح هاي بارورسازي ابرها در بيش از 40 كشور جهان انجام مي شود.
سال 1946 در آزمايشگاه هاي تحقيقاتي جنرال الكتريك نيويورك تحقيقاتي انجام شد كه به تعديل حجم عظيمي از ابرها با هزينه مناسب منجر شد. از افرادي كه در اين زمينه نقش بسزايي ايفا كرده اند، مي توان به برنارد ونگوت و وينست شيفر اشاره كرد.
دانشمندان علوم جو براساس كشفيات اوليه ، آزمايش هاي علمي گسترده اي را براي كاربرد فناوري بارورسازي ابرها به عنوان روشي مؤثر در جهت تعديل آب و هوا به اجرا درآورده اند.


فرآيندهاي طبيعي ابر و بارش
جو علاوه بر اكسيژن ، نيتروژن و گازها حاوي مقادير متغيري از بخار آب است.
مقدار بخار آب موجود در جو، در يك حجم مشخص با بالا رفتن دما افزايش مي يابد. رطوبت نسبي يكي از معيارهاي اندازه گيري بخار آب است. مي توان گفت رطوبت نسبي درصدي از بخار آب موجود در هوا در مقايسه با بيشترين مقدار بخار آبي است كه هوا مي تواند در خود نگاه دارد. به عنوان مثال ، اگر دماي مجاور سطح زمين 25 درجه سانتي گراد و تراكم بخار آب نصف بيشترين مقدار موجود در آن درجه حرارت باشد، رطوبت نسبي 50 درصد خواهد بود. وقتي حجم هوايي با مشخصات فوق سرد مي شود، با صعود به ناحيه فشار هواي كمتر رطوبت نسبي افزايش مي يابد. ضمن اين كه تراكم نسبي بخار آب و هواي خشك ثابت مي ماند. در اين حالت ، اگر دما به 12 درجه سانتي گراد برسد، رطوبت نسبي به صددرصد خواهد رسيد كه در اين حالت مي گوييم هوا اشباع شده است.
اگر سرد شدن ادامه يابد، ميزان بخار اضافه به ميزان مورد نياز براي حفظ حالت اشباع به قطرات ابر تبديل مي شوند. قطرات ابر در اطراف هسته هاي ميعان ابر به وجود مي آيد. ذرات هوا و نيز ميكروسكوپي معلق در جو هميشه وجود دارند، آنهايي كه نسبتا بزرگ و جاذبه الرطوبه هستند، به عنوان هسته هاي ميعان ابر، مناسب تر هستند. از آنجايي كه جو حاوي هسته هاي ميعان زيادي است ، بنابراين بيشتر ابرها از قطرك هاي كوچك با تراكم زياد تشكيل شده اند.


بارورسازي ابرها در ايران
حدود 10 سال از راه اندازي مركز ملي بارورسازي ابرها مي گذرد كه مسوولان اين مركز معتقدند، تاكنون اقدامات فراواني در زمينه كسب دانش فني باروري ابرها، ايجاد مركزي با عنوان مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها، خريد هواپيما و تجهيزات مخصوص بارور كردن ابرها و تهيه رادارهاي هواشناسي انجام شده است.
مسئولان اين امر معتقدند، در اين سالها موضوع باروري ابرها از جايگاهي ويژه در كشور و منطقه برخوردار است. به طوري كه از سوي مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها در سال آبي 85 - 86 در مساحتي حدود يك سوم كشور اين فعاليت انجام شد. وزارت نيرو براساس ماده 19 قانون ملي شدن آب ها و ماده 29 قانون توزيع عادلانه آب وظيفه استحصال آب از طريق باروري ابرها را به عهده دارد. جز اين ماده قانوني ، صورتجلسه اي نيز با سازمان هواشناسي مبادله شده كه براساس آن وظيفه تحقيقات درخصوص باروري ابرها به عهده سازمان هواشناسي است و وظيفه انجام مطالعات و اجراي طرح هاي باروري ابرها را وزارت نيرو عهده دار شده است.
براساس گزارش هاي منتشر شده ، طرح باروري ابرها در سال آبي 85 - 86 با استفاده از 2 فروند هواپيماي مجهز به تجهيزات مخصوص باروري ابرها از ابتداي آذر 1385 در محدوده اي به شعاع 400 كيلومتر از مركز يزد كه شامل استان هاي يزد،كرمان ، فارس ، اصفهان ، چهارمحال و بختياري و كهگيلويه و بويراحمد و بخش هايي از استان هاي خراسان رضوي و جنوبي ، قم و سمنان مي شود، به اجرا درآمده است كه اين فعاليت ها تداوم خواهد يافت. همچنين بر اساس گزارش مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها، در طول دوره عمليات به راه اندازي مجدد رادارهاي هواشناسي مستقر در استان هاي يزد و كرمان اقدام شد و سايت راداري كوهپايه اصفهان نيز به بهره برداري رسيد.


تعديل مه
در جهان تعديل مه براي بهبود بخشيدن به عملياتي كه در بسياري از فرودگاه ها صورت مي گيرد، كاربرد دارد. به طور خاص، شركت هاي خطوط هوايي از فناوري تعديل آب و هوا بهره مند مي شوند. هم اكنون سيستم هاي عملياتي در چندين فرودگاه عمده و مهم كشور امريكا به كار برده مي شود. در ابتدا تاييد روي پراكنش مه سرد كه شامل قطرك هاي آب ابر سرد در دماي زير صفر درجه سانتي گراد است، بود. در عين حال، پيشرفت هايي در زمينه تعديل مه گرم صورت گرفته ؛ اما هنوز فناوري كم هزينه اي جهت پراكنش مه گرم شناخته نشده است.
بارورسازي مه ابرسرد يا يك استراتوس يكي از كاربردهاي فناوري تعديل آب و هواست كه تاثير آن به طور واضح و آشكار نشان داده مي شوند. هواپيماهاي سبك بيشتر براي پرواز بالاي مه فرستاده مي شوند و قرص هاي يخ خشك را روي مه رها مي كنند. در نتيجه بلورهاي يخ رشد مي كنند و طي 10 تا 15 دقيقه تبديل به برف سبك شده و فرو مي ريزند. بارش برف وضوح موقتي ايجاد مي كند كه مي تواند روي باند فرودگاه تأثير بگذارد.
اين رادارها مي توانند تمام سيستم هاي ورودي از غرب و جنوب غرب كشور به منطقه عملياتي را رصد كنند و مشخصات دقيق آن را شامل ارتفاع ابر، ضخامت و تراكم آن ، برش هاي افقي و عمودي از ابرها، ميزان بارش لحظه اي و تجمعي و نقاط حادثه زا در ابر را بررسي كرده و براي تصميم گيري درخصوص عمليات باروري ابرها در اختيار بگذارند.
يكي از نكات مهم در طراحي و اجراي طرح هاي باروري ابرها، نياز آبي منطقه و تاثير اقتصادي اجراي طرح باروري ابرهاست كه اين نكات در طراحي منطقه اجراي عمليات باروري ابرها در نواحي مركزي كشور نقش ويژه اي داشته است.
هم اكنون طرح باروري ابرها در قالب يك طرح مطالعاتي و اجرايي و در طول دوره اجراي عمليات ، ظرفيت بارورسازي ابرها در منطقه را بررسي مي كند و سپس به نتايج به دست آمده به همراه تامين امكانات سخت افزاري و نرم افزاري ، بستري براي اجراي عمليات باروري ابرها در ديگر نقاط كشور فراهم مي كند.


بارورسازي ابرها
گاهي اوقات با بارورسازي ابرها با استفاده از انواع و تعداد مناسب هسته ها در زمان و مكان مناسب ، مي توان طبيعت را در كنترل فرآيند بارش ياري كرد. بارورسازي با استفاده از هسته هاي ميعاني بزرگ مانند ذرات جاذبه الرطوبه ، مواد نمكي متداول و كپسول هاي اوره ، فرآيند بارش ابر گرم را تسريع مي كند. بارورسازي با استفاده از هسته يخ مانند ذرات يديدنقره ، يا با استفاده از ذرات يخ ابرها يا مواد بسيار خنك كننده مانند قرص هاي يخ خشك يا پروپان مايع مي تواتند كارايي فرآيند بارش «ابرسرد» در برخي از ابرها را افزايش دهد. يديد نقره معمولا از دستگاه هايي كه ژنراتورهاي سوخت مايع ، يا فلزهاي پيروتكنيك ناميده مي شوند، آزاد مي شوند. آنها مي توانند تعداد 10 به توان 14 ذره از يك گرم يديدنقره آزاد كنند.
توانايي هسته سازي يديدنقره با كاهش دما افزايش يافته و با نوع دستگاه تغيير مي كند. در بيشتر دستگاه هاي دماي آستانه اي كه در دماي پايين تر از آن ، يديدنقره هسته يخ موثر است 5 (منفي پنج) درجه سانتي گراد است.


بارورسازي ابرهاي كوهساري و همرفتي
وقتي هواي مرطوب ضمن صعود از كوه ها سرد مي شود، ابرها تشكيل مي شوند. ابرهايي كه از اين طريق شكل مي گيرند، ابرهاي كوهساري ناميده مي شود. بيشتر اين ابرها در زمستان از انبوهي از قطرات ابر سرد به وجود مي آيند؛ البته بسياري از اين ابرها در بارش بي تاثيرند. بيش از 90 درصد رطوبت مايع آنها آزاد هستند تا زماني كه با نزول هوا و گرم شدن در باد پناه كوه قطرك ها تبخير مي شوند. بعضي از اين ابرها حاوي ذرات يخ كافي براي تبديل قطرات ابر سرد به بارندگي نيستند. بارورسازي اين نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعي هسته هاي يخ ، باعث افزايش كارايي بارندگي مي شود. ابرهاي كوهساري ديگري كه حاوي مقادير فراوان يخ و هسته هاي يخ مصنوعي افزوده شده هستند، سبب افزايش كارايي بارش نمي شوند.
بارورسازي چنين ابرهايي در واقع مقدار بارندگي را به كمتر از آنچه ممكن است توليد كنند، كاهش مي دهد. هر چند شواهد كمي براي حمايت از اين نظريه وجود دارد، متصديان تعديل آب و هوا بايد درباره انواع مختلف ابرهايي كه در زمستان از روي رشته كوه ها عبور مي كنند، شناخت كافي داشته باشند.در بارورسازي اين ابرها از مواد مختلفي استفاده شده است ، يديدنقره كه با ژنراتورهاي زميني يا از هواپيما بالاي قله ابر آزاد مي شود، بيشترين كاربرد را داشته است.
مطالعات آماري بارندگي و اطلاعات جريان رودخانه اي نشان مي دهد كه در برخي طرح هاي بارورسازي ابرهاي زمستاني كوهساري 5 تا 15 درصد بارندگي فصلي در منطقه هدف افزايش يافته است.
ابرهاي همرفتي در بارندگي تابستاني در سراسر جهان نقش مهمي ايفا مي كنند و منبع عمده بارش در فصول مناطق حاره اي هستند. تعديل ابرهاي همرفتي بسيار پيچيده تر از ابرهاي زمستاني كوهساري است. بارورسازي ابرهاي همرفتي با هسته هاي ميعان بزرگ امكان پذير است ؛ اما از آنجايي كه ميزان مواد مورد نياز زياد است ، اين روش به ندرت عملي است.
اگر شرايط مناسب باشند، ابرهاي همرفتي مي توانند تحريك شوند تا اين كه بيشتر رشد كرده و دوام طولاني تري داشته باشند. تحقيقات نشان مي دهد وارد كردن يديدنقره يا يخ خشك به قسمت هاي ابر سرد يك ابر سبب انجماد قطرات مي شود در اثر انجماد گرماي نهان انجماد به مقدار زيادي آزاد شده، گرماي آزاد شده شناوري ابر را بيشتر كرده و سبب مي شود ابر بيشتر رشد كند.
هم اكنون انجمن تعديل آب و هوا به نام weather modification Association در كشور امريكا با عنوان انجمن تحقيقات كنترل آب و هوا تاسيس شده است كه 200 عضو را در 5قاره جهان مستقر كرده است كه مي تواند در ارائه دستاوردها و تجارب جهان به ديگر كشورها بسيار فعال و مؤثر عمل كند.