تعديل آب و هوا به شيوه بارورسازي ابرها
تعديل آب و هوا به عنوان شاخه جديدي در علوم جو براي کنترل محدود و مقطعي بارش ، مه زدايي و کاهش خسارات تگرگ براي محققان و دانشمندان مطرح است.
دانشمندان علوم جو براساس کشفيات اوليه ، آزمايش هاي علمي گسترده اي را براي فناوري بارورسازي ابرها به عنوان روشي موثر در جهت تعديل آب و هوا به اجرا درآوردند به طوري که اگر اين فناوري بدرستي مورد استفاده قرار گيرد، به نتايج شگفت آوري مي توان دست يافت. تاکنون هدف از بارورسازي ابرها و اقداماتي که 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.
سال 1946 در آزمايشگاه هاي تحقيقاتي جنرال الکتريک نيويورک تحقيقاتي انجام شد که به تعديل حجم عظيمي از ابرها با هزينه مناسب منجر شد. از افرادي که در اين زمينه نقش بسزايي ايفا کرده اند، مي توان به برنارد ونگوت و وينست شيفر اشاره کرد.
دانشمندان علوم جو براساس کشفيات اوليه ، آزمايش هاي علمي گسترده اي را براي کاربرد فناوري بارورسازي ابرها به عنوان روشي موثر در جهت تعديل آب و هوا به اجرا درآورده اند.
بارورسازي ابرها
گاهي اوقات با بارورسازي ابرها با استفاده از انواع و تعداد مناسب هسته ها در زمان و مکان مناسب ، مي توان طبيعت را در کنترل فرآيند بارش ياري کرد. بارورسازي با استفاده از هسته هاي ميعاني بزرگ مانند ذرات جاذبه الرطوبه ، مواد نمکي متداول و کپسول هاي اوره ، فرآيند بارش ابر گرم را تسريع مي کند. بارورسازي با استفاده از هسته يخ مانند ذرات يديدنقره ، يا با استفاده از ذرات يخ ابرها يا مواد بسيار خنک کننده مانند قرص هاي يخ خشک يا پروپان مايع مي تواتند کارايي فرآيند بارش «ابرسرد» در برخي از ابرها را افزايش دهد. يديد نقره معمولا از دستگاه هايي که ژنراتورهاي سوخت مايع ، يا فلزهاي پيروتکنيک ناميده مي شوند، آزاد مي شوند. آنها مي توانند تعداد 10 به توان 14 ذره از يک گرم يديدنقره آزاد کنند.
توانايي هسته سازي يديدنقره با کاهش دما افزايش يافته و با نوع دستگاه تغيير مي کند. در بيشتر دستگاه هاي دماي آستانه اي که در دماي پايين تر از آن ، يديدنقره هسته يخ موثر است 5 (منفي پنج) درجه سانتي گراد است.
بارورسازي ابرهاي کوهساري و همرفتي
وقتي هواي مرطوب ضمن صعود از کوه ها سرد مي شود، ابرها تشکيل مي شوند. ابرهايي که از اين طريق شکل مي گيرند، ابرهاي کوهساري 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 که با نزول هوا و گرم شدن در باد پناه کوه قطرک ها تبخير مي شوند. بعضي از اين ابرها حاوي ذرات يخ کافي براي تبديل قطرات ابر سرد به بارندگي نيستند. بارورسازي اين نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعي هسته هاي يخ ، باعث افزايش کارايي بارندگي مي شود. ابرهاي کوهساري ديگري که حاوي مقادير فراوان يخ و هسته هاي يخ مصنوعي افزوده شده هستند، سبب افزايش کارايي بارش نمي شوند.
بارورسازي چنين ابرهايي در واقع مقدار بارندگي را به کمتر از آنچه ممکن است توليد کنند، کاهش مي دهد. هر چند شواهد کمي براي حمايت از اين نظريه وجود دارد، متصديان تعديل آب و هوا بايد درباره انواع مختلف ابرهايي که در زمستان از روي رشته کوه ها عبور مي کنند، شناخت کافي داشته باشند.در بارورسازي اين ابرها از مواد مختلفي استفاده شده است ، يديدنقره که با ژنراتورهاي زميني يا از هواپيما بالاي قله ابر آزاد مي شود، بيشترين کاربرد را داشته است.
مطالعات آماري بارندگي و اطلاعات جريان رودخانه اي نشان مي دهد که در برخي طرح هاي بارورسازي ابرهاي زمستاني کوهساري 5 تا 15 درصد بارندگي فصلي در منطقه هدف افزايش يافته است.
ابرهاي همرفتي در بارندگي تابستاني در سراسر جهان نقش مهمي ايفا مي کنند و منبع عمده بارش در فصول مناطق حاره اي هستند. تعديل ابرهاي همرفتي بسيار پيچيده تر از ابرهاي زمستاني کوهساري است. بارورسازي ابرهاي همرفتي با هسته هاي ميعان بزرگ امکان پذير است ؛ اما از آنجايي که ميزان مواد مورد نياز زياد است ، اين روش به ندرت عملي است.
اگر شرايط مناسب باشند، ابرهاي همرفتي مي توانند تحريک شوند تا اين که بيشتر رشد کرده و دوام طولاني تري داشته باشند. تحقيقات نشان مي دهد وارد کردن يديدنقره يا يخ خشک به قسمت هاي ابر سرد يک ابر سبب انجماد قطرات مي شود در اثر انجماد گرماي نهان انجماد به مقدار زيادي آزاد شده ، گرماي آزاد شده شناوري ابر را بيشتر کرده و سبب مي شود ابر بيشتر رشد کند.
هم اکنون انجمن تعديل آب و هوا به نام weather modification Association در کشور امريکا با عنوان انجمن تحقيقات کنترل آب و هوا تاسيس شده است که 200 عضو را در 5قاره جهان مستقر کرده است که مي تواند در ارائه دستاوردها و تجارب جهان به ديگر کشورها بسيار فعال و موثر عمل کند.
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 تاثير بگذارد.
كاربردهاي باروري ابر
1- افزايش بارندگي
دراغلب موارد، هدف اصلي تلقيح مصنوعي ابرها، ازدياد ريزش هاي جوي جهت مبارزه باكم آبي مي باشد. براي اين كار روش هايي بكارگرفته مي شود.
روش اول:
پرتاب بلورهاي دي اكسيد كربن جامد ياهمان (يخ خشك) كه دردماي بالاتر از80-درجه ساتيگراد تبخيرمي شود ، به داخل ابرسرد است.
براثرتبخير،دماي هوابطورموضعي تااندازه اي كاهش مي يابد وباعث يخ زدن خود بخود قطره هاي آب مي شود.
روش دوم :
بارور كردن ابر مستلزم استفاده ازبلورهاي يديد نقره (AgI) است. اين بلورها توسط هواپيما به درون ابر پاشيده مي شود ويابوسيله ژنراتور هاي زمين يبصورت دود رقيق تصعيد وتوسط حركت صعودي هوا به ابر رسانده مي شود ويابوسيله موشك به درون ابر فرستاده مي شود.
ذرات يديد نقره باعث تبديل قطره هاي موجود درابرسرد به بلورهاي يخ دردماهاي باللتر شده وبه موجب تسريع درتشكيل قطرات برف وباران مي شود.
ابرهاي گرم نيز بارور مي شوند. براي اين كارازذرات نمك معمولي (nacl) وقطره هاي درشت آب براي انگيختن سازوكاربرخورد وهم آميزي قطرك هاي ابر استفاده مي گردد.
2- زدودن مه
بااستفاده ازروش باروري ابر مي توان درفرودگاهها وبزرگراههاو ميادين ورزشي مه راازبين برده وديد رااصلاح نمود .ازبين بردن مه سرد دراولين آزمايشات شيفر نشان داده شد. ازآن به بعد اين عمليات دراغلب فرودگاه هاي دنيا اجرا شده است . درفرودگاه هاي شوروي ازسال 1950يخ خشك استفاده مي شود كه اغلب توسط هواپيما ويا ازروي زمين پخش مي شود.
ازبين بردن مه گرم داراي اهميت بيشتري نسبت به زدون مه سرد است زيرا دراغلب فرودگاه هاي دنيا درحرارت هاي بالاي يخبندان ، مه مانع ديد مي شود . براي ازبين بردن مه گر نخست ازكلريد كلسيم استفاده مي شد ولي به علت زياد بودن مواد مضرآن، استفاده ازآن متروك شد.
3- سبك كردن تگرگ
سعي وكوشش براي جلوگيري ازپيدايش تگرگ خيلي قبل ازاستفاده ازبذرپاشي توسط يخ خشك ويدور نقره انجام مي شده است . سالها قبل توسط توپ وموشك هايي درفرانسه ، ايتاليا وسوئيس وشليك آن ها به درون ابرهاي تگرگ زا اقدام مي نمودند.
براي سبك كردن تگرگ به روش دانه پاشي توسط هسته هاي يخي دوروش مناسب ارائه شده است. كه به آنها اشاره مي كنيم :
روش اول:
يخ زدن تمام قطره ها، انجماد موجوددربخش هاي بالايي ابرهاي پشته اي (كومولوس وكومولونيمبوس) كه بطوربالقوه مولدتگرگ هستندراپيشنهاد مي كند.اين عمل فرايند رشد فزاينده اي كه مولد تگرگ هاي درشت است ازبين مي برد. دراين روش كارآيي هسته سازي يديد نقره بالاست.
روش دوم :
كه نيازكمتري به مواد دانه پاشي دارد.عبارت است ازافزايش هسته هاي يخي به ناحيه اي ازابر كه تصور مي شود آهنگ رشد تگرگ درآن بيشينه است. دانشمندان روسي اين ناحيه راكه قدرت بازتاب بيشينه رادرراداردارد دربخش بالايي ابر تخمين مي زنند . آن ها اين ناحيه راباگلوله هاي توپ پر شده ازيديد نقره تلقيح كرده وموفقيت هاي نسيتا خوبي در برطرف كردن تگرگ گزارش داده اند.
4- فراهم كردن شرايط جوي مناسب براي برگزاري يك رويداد ومراسم خاص
5- استفاده درمقاصد نظامي
درطول جنگ نيزچندمورد عمليات باران زايي مصنوعي صورت گرفت كه اكثراً بمنظور اهداف ومقاصد نظامي اجراشده است.
مديريت پروژه باروري ابرها
جهت انجام هرچه منظم ترودقيق تر پروژه باروري ابر،لازمست كليه عناصري كه درسازماندهي امر دخيل هستند موردشناسايي كامل قرارداده وباتوجه به نقش حساس يكايك اين عناصر،به آن ها توجه ويژه اي داشته باشيم.دراين بخش به معرفي اين عناصرمي پردازيم.
اين عناصرعبارتنداز:
1- فلسفه علمي وعمومي كار
منظورازفلسفه علمي وعمومي كارعبارت است از :
- تشخيص وتعيين ابرهاي مناسب باروري
- استفاده ازپيشرفته ترين تكنيك ولوازم وتجهيزات
-رعايت تمام قوانين موجودوآيين نامه هاي وضع شده و...
2- دريافت تصاويرماهواره اي هواشناسي
3- روش هاي اجرايي
ابزارهاي لازم بمنظورانجان روش هاي اجرايي عبارتنداز:
- سيستم دريافت اطلاعات ماهواره اي
- سيستم كامل مراقبت رادارهواشناسي
- هواپيماي مناسب جهت تزريق ماده باروري
4- مراقبت ونمايش رادار
سيستم بايستي موقعيت هواپيما درارتفاعات موردنياز وجهت حركت ابر و پارامترهايي از قبيل مقداربارش، شدت بارش، و...را مشخص نمايد.
5- هواپيما
هواپيماها كه اغلب ازنوع 2موتوره همراه باسيستم هاي توربوشارژه ، تنظيم كننده و... مي باشند بايستي به تجهيزات ضديخ برروي بال ها ، سطوح دم وپروانه ها بخصوص درشرايط معلوم يخ زدگي مجهزشده باشند .
6- سيستم هاي توزيع هسته هاي يخساز
كه عبارتنداز:
1- تجهيزات تزريق كننده ماده باروري
2- تجهيزات مشتعل كننده ماده باروري برروي بال ها
3- ژنراتورهاي هوايي جهت مشتعل كردن محلول هاي حاوي ماده باروري
7-ارتباطات
8-حمل ونقل
9-ضوابط توقف
ضوابط توقف اصلي عبارتنداز:
- مواردي كه احتمال سيل وجودارد.
- شرايط شديداًنامساعد جوي
- نامناسب بودن درجه حرارت سرعت باد و ارتفاع باد
- رويدادهاي غيرمنتظره
10-پرسنل
بنابراين؛
*باتوجه به بحران موجود دركشور، بارور نمودن ابرها مي تواند بعنوان جديدترين روش تأمين واستحصال آب مورداستفاده قرارگيرد.
*ازعمليات باروري ،مي توان استفاده جنبي مانند توليد –برف وباران –دفع تگرگ براي جلوگيري ازخسارات –برطرف كردن مه و... كرد.
*بااين تكنولوژي تجديد حيات منابع طبيعي اعم ازمراتع وجنگلها درپهنه هاي وسيعي ازمناطق كشورامكان پذيرمي شود.
*بابهره گيري ازاين تكنولوژي ،مي توان دانش فني وتجربيات علمي كشوررادرزمينه جو علوم مرتبط افزايش داد.كه هريك ازاين موارد مي تواند ، دليل خوبي براي استفاده ازپروژه باروري ابرها باشد.به اميدروزي كه شاهد پيشرفت هاي خوب ودرخورتوجه دركشورعزيزمان باشيم.