نگاهي به فناوري " بارورسازي ابرها" در وضعيت خشكسالي
كاهش بارندگي و بروز خشكسالي در كشور، سازمان هواشناسي كشور و وزارت نيرو را به فكر استفاده از فناوري بارورسازي ابرها انداخته است.
بارورسازي ابرها يا CLOUD SEEDINGعبارت از ريختن يا تزريق موادي مانند بلورهاي يديد نقره يا يخ خشك و غيره به داخل ابرهابه منظور تغيير ساختمان ابر و تسريع در فرايند ايجاد بارش است.
در بارندگي طبيعي فقط درصد كمي از رطوبت موجود در ابرها به باران تبديل شده و به سطح زمين ميرسد در حالي كه رطوبت موجود در جو و ابرها از مهمترين منابع آبي است.
به اين خاطر دانشمندان بر آن شدند كه توسط بارورسازي ابر، آب بيشتري را از درون ابرها بيرون بكشند وباران بيشتري به سطح زمين برسانند.
اين ذرات توسط ژنراتورهاي قوي از سطح زمين به سطوح بالاي ابرها فرستاده ميشوند يا توسط هواپيما درون ابر تزريق ميشوند.
چنانچه ژنراتوري قادر باشد در هر ساعت ۳۰گرم يديد نقره را بسوزاند و به صورت هسته تراكم وارد جو كند به تدريج موجب افزايش بارندگي و كاهش خشكي ميشود.
توزيع اين ذرات بايد موقعي صورت گيرد كه ابر داراي حركات صعودي بوده و توان صعود تا ارتفاعي به دماي منهاي ۲۰درجه سانتيگراد را داشته باشد تا باروري ابر صورت گيرد.
نخستين آزمايش باروري ابر در سال ۱۹۳۷در هلند به وسيله يخ خشك صورت گرفت اما فعاليتهاي جدي در اين زمينه پس از جنگ جهاني دوم آغاز شد.
اولين آزمايش موفق ايجاد باران مصنوعي توسط يك دانشمند آمريكايي و به وسيله يخ خشك انجام شد كه پس از پنج دقيقه، ريزش باران در زير پايه ابر مشاهده شد.
اكنون پروژه بارورسازي ابرها در بيش از ۴۰كشور دنيا انجام ميشود. بارورسازي ابر در ايران با هدف افزايش بارش در مناطق مركزي ايران از سال ۱۳۷۷آغاز شد.
بحران كم آبي و شيوه بارورسازي ابرها
دانشمندان علوم جو تا بحال آزمایش های علمی گسترده ای را برای فناوری بارورسازی ابرها به عنوان روشی موثر در جهت تعدیل آب و هوا به اجرا در آورده اند به طوری که اگر این فناوری بدرستی مورد استفاده قرار گیرد، به نتایج شگفت آوری می توان دست یافت. تاکنون هدف از بارورسازی ابرها تعدیل مه، تگرگ، باد و رعد و برق بوده؛ اما هدف عمده در این خصوص افزایش بارش باران و برف است.
طبق اطلاعات به دست آمده از کشورهای عضو سازمان هواشناسی جهانی، هم اکنون طرح بارورسازی ابرها در بیش از 40 کشور جهان انجام می شود.
سال 1946 در آزمایشگاه های تحقیقاتی جنرال الکتریک نیویورک تحقیقاتی انجام شد که به تعدیل حجم عظیمی از ابرها با هزینه مناسب منجر شد. از افرادی که در این زمینه نقش بسزایی ایفا کرده اند، می توان به برنارد ونگوت و وینست شیفر اشاره کرد.
دانشمندان علوم جو براساس کشفیات اولیه، آزمایش های علمی گسترده ای را برای کاربرد فناوری بارورسازی ابرها به عنوان روشی موثر در جهت تعدیل آب و هوا به اجرا درآورده اند.
فرآیندهای طبیعی ابر و بارش:
جو علاوه بر اکسیژن، نیتروژن و گازها حاوی مقادیر متغیری از بخار آب است. مقدار بخار آب موجود در جو، در یک حجم مشخص با بالا رفتن دما افزایش می یابد. رطوبت نسبی یکی از معیارهای اندازه گیری بخار آب است. می توان گفت رطوبت نسبی درصدی از بخار آب موجود در هوا در مقایسه با بیشترین مقدار بخار آبی است که هوا می تواند در خود نگاه دارد. به عنوان مثال، اگر دمای مجاور سطح زمین 25 درجه سانتی گراد و تراکم بخار آب نصف بیشترین مقدار موجود در آن درجه حرارت باشد، رطوبت نسبی 50 درصد خواهد بود. وقتی حجم هوایی با مشخصات فوق سرد می شود، با صعود به ناحیه فشار هوای کمتر رطوبت نسبی افزایش می یابد. ضمن این که تراکم نسبی بخار آب و هوای خشک ثابت می ماند. در این حالت، اگر دما به 12 درجه سانتی گراد برسد، رطوبت نسبی به صددرصد خواهد رسید که در این حالت می گوییم هوا اشباع شده است.
اگر سرد شدن ادامه یابد، میزان بخار اضافه به میزان مورد نیاز برای حفظ حالت اشباع به قطرات ابر تبدیل می شوند. قطرات ابر در اطراف هسته های میعان ابر به وجود می آید. ذرات هوا و نیز میکروسکوپی معلق در جو همیشه وجود دارند، آنهایی که نسبتا بزرگ و جاذبه الرطوبه هستند، به عنوان هسته های میعان ابر، مناسب تر هستند. از آنجایی که جو حاوی هسته های میعان زیادی است، بنابراین بیشتر ابرها از قطرک های کوچک با تراکم زیاد تشکیل شده اند.
بارورسازی ابرها در ایران:
حدود 10 سال از راه اندازی مرکز ملی بارورسازی ابرها می گذرد که مسوولان این مرکز معتقدند، تاکنون اقدامات فراوانی در زمینه کسب دانش فنی باروری ابرها، ایجاد مرکزی با عنوان مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها، خرید هواپیما و تجهیزات مخصوص بارور کردن ابرها و تهیه رادارهای هواشناسی انجام شده است. مسوولان این امر معتقدند، در این سالها موضوع باروری ابرها از جایگاهی ویژه در کشور و منطقه برخوردار است. به طوری که از سوی مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در سال آبی 85- 86 در مساحتی حدود یک سوم کشور این فعالیت انجام شد. وزارت نیرو براساس ماده 19 قانون ملی شدن آب ها و ماده 29 قانون توزیع عادلانه آب وظیفه استحصال آب از طریق باروری ابرها را به عهده دارد. جز این ماده قانونی، صورتجلسه ای نیز با سازمان هواشناسی مبادله شده که براساس آن وظیفه تحقیقات درخصوص باروری ابرها به عهده سازمان هواشناسی است و وظیفه انجام مطالعات و اجرای طرح های باروری ابرها را وزارت نیرو عهده دار شده است.
براساس گزارش های منتشر شده، طرح باروری ابرها در سال آبی 85 - 86 با استفاده از 2 فروند هواپیمای مجهز به تجهیزات مخصوص باروری ابرها از ابتدای آذر 1385 در محدوده ای به شعاع 400 کیلومتر از مرکز یزد که شامل استان های یزد، کرمان، فارس، اصفهان، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه و بویراحمد و بخش هایی از استان های خراسان رضوی و جنوبی، قم و سمنان می شود، به اجرا درآمده است که این فعالیت ها تداوم خواهد یافت. همچنین بر اساس گزارش مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها، در طول دوره عملیات به راه اندازی مجدد رادارهای هواشناسی مستقر در استان های یزد و کرمان اقدام شد و سایت راداری کوهپایه اصفهان نیز به بهره برداری رسید ...
اين رادارها مي توانند تمام سيستم هاي ورودي از غرب و جنوب غرب کشور به منطقه عملياتي را رصد کنند و مشخصات دقيق آن را شامل ارتفاع ابر، ضخامت و تراکم آن ، برش هاي افقي و عمودي از ابرها، ميزان بارش لحظه اي و تجمعي و نقاط حادثه زا در ابر را بررسي کرده و براي تصميم گيري درخصوص عمليات باروري ابرها در اختيار بگذارند.
يکي از نکات مهم در طراحي و اجراي طرح هاي باروري ابرها، نياز آبي منطقه و تاثير اقتصادي اجراي طرح باروري ابرهاست که اين نکات در طراحي منطقه اجراي عمليات باروري ابرها در نواحي مرکزي کشور نقش ويژه اي داشته است.
هم اکنون طرح باروري ابرها در قالب يک طرح مطالعاتي و اجرايي و در طول دوره اجراي عمليات ، ظرفيت بارورسازي ابرها در منطقه را بررسي مي کند و سپس به نتايج به دست آمده به همراه تامين امکانات سخت افزاري و نرم افزاري ، بستري براي اجراي عمليات باروري ابرها در ديگر نقاط کشور فراهم مي کند.
بارورسازي ابرها، نياز ايران در مبارزه با خشکسالي
همه ما شاهد ظهور ابرهايي در آسمان بوده ايم که از بارش باران دريغ کرده اند.
بارش تابع ايجاد شرايط و عواملي است که تا فراهم نشود، قطره باراني هم از آسمان نخواهيد چکيد، محققان براي تسهيل فرآيند بارش ابرها، به ايجاد اين شرايط به طور مصنوعي روي آوردهاند.
اين پروسه که از آن تحت عنوان بارورسازي ابر ياد مي شود، با اهداف متفاوتي صورت مي گيرد.
هر عملي که به طور مصنوعي باعث تحريک و تغيير در فرآيندهاي دروني ابر شود، باروري ابر ناميده مي شود. اين عمل ممکن است با اضافه کردن موادي خاص تحت عنوان عامل هاي باروري به منظور افزايش يا کاهش بارش انجام شود. در حال حاضر عمليات باروري ابرها با اهداف مختلف ازجمله افزايش بارش در منطقه، جلوگيري از بروز بعضي بلاياي طبيعي از قبيل سيل، تگرگ، رعد وبرق، انتقال زماني و مکاني بارش، زدودن مه مزاحم، تعدي آب وهوا، ايجاد بارش برف در ارتفاعات و... اجرا مي شود.
در حال حاضر بيش از 40 کشور دنيا مبادرت به انجام پروژه هاي عملياتي و تحقيقاتي باروري ابرها مي کنند. طبق گزارش رسمي سازمان هواشناسي جهاني در سال 2001 ميلادي، بيش از 100 پروژه تعديل آب و هوا در دنيا اجرا شده است. هر ساله 40 پروژه باروري ابرها در آمريکا انجام مي شود. علاوه بر آن کشورهايي مانند روسيه،استراليا، چين و کانادا دراين زمينه پيشرفت هاي زيادي داشته اند. همچنين پروژه هاي زيادي حتي در کشورهاي خشک و نيمه خشک همچون کشورمان در حال اجراست.
طرح باروري ابرها با استفاده از هواپيما و ژنراتورهاي زميني درفاصله زماني سال هاي 57-53 به منظور افزايش ذخيره آبي سدهاي لتيان و کرج در رودخانه هاي جاجرود و کرج و همچنين ازسال 1368 با استفاده از ژنراتورهاي زميني در شيرکوه اجرا شد. مرحله جديد اجراي اين طرح با استفاده از هواپيماي مخصوص از بهمن سال 1377 آغاز شد و تاکنون 4 پروژه در بخش هاي مرکزي ايران و استان هاي گيلان، مازندران و گلستان به اجرا در آمده است. اجراي اين طرح ها موفقيت هايي را در راستاي افزايش نزولات جوي به طور ساليانه داشته است ولي طبق بررسي هاي انجام شده در سراسر جهان، زمان مناسب راي اظهار نظر قطعي در مورد نتايج طرح هاي باروري ابرها، مستلزم اجراي حداقل 5 پروژه متوالي در يک منطقه مي باشد.
از جمله روش هاي اجراي باروري ابرها مي توان به استفاده از شبکه ژنراتورهاي زميني، اجراي عمليات با هواپيما، استفاده از ژنراتورهاي تزريق هواپيمايي، شغل هاي پيرو تکنيک و سيستم پرتاب راکت اشاره کرد. هم اکنون درايران از هواپيماهاي مخصوص باروري ابرها مجهز به سيستم تزريق مواد پيروتکنيک حاوي يدور نقره و نيتروژن مايع استفاده مي شود.
تاکنون تحقيقات وسيعي در مورد تاثيرات زيست محيطي باروري ابرها صورت گرفته است. اما از آنجا که در پروژه مذکور در ايران بيشتر از يدور نقره استفاده مي شود، لذا بر تاثير اين ترکيب تاکيد بيشتري مي شود. به طور کلي يدورنقره جزو مواد سمي نيست و چون در آب غيرقابل حل است لذا مسموميت ايجاد نمي کند. غلظت يدور نقره در آب باران ناشي از عمليات باروري ابرها، بين 2-48 واحد در تريليون گزارش شده است در حالي که اين مقدار کمتر از يک هزارم ميزان مجاز در آب آشاميدني است.
لازم به ذکر است که در هر عمليات باروري از مقدار ناچيزي يدورنقره استفاده مي شود و از طرفي تحقيقات به عمل آمده در دنيا تاکنون هيچ گونه عوارض زيست محيطي را نشان نداده است. علاوه براين درايران براي باروري ابرها از ازت مايع استفاده مي شود که پس از انتشار در هوا، به سرعت تبديل به گاز مي شود و هيچ گونه آلودگي ايجاد نمي کند.
زمان تأثير مواد باروري 20 دقيقه بعد از تزريق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود 50-40 کيلومتري محل تزريق اثرات بارورسازي نمايان مي شود.
باروري ابرها يکي از شاخه هاي علم تعديل آب و هواست که شامل تاثيرگذاري بر سيستم هاي ابري موجود مي باشد ولي قابليت توليد ابر را ندارد. اولين شرط تاثيرگذاري بر يک سيستم ابري، وجود ابر است و بدون وجود آن تاثيرگذاري مفهومي نخواهد داشت. دومين شرط،وضعيت ابر از لحاظ ارتفاع، گستردگي، تراکم، ميزان آب موجود در ابر و سرعت حرکت سيستم است و باتوجه به مشخصات دقيق ابر شامل دما، فشار،رطوبت، سرعت، ميزان آب موجود در ابر و ساير پارامترهاي مورد نظر مي توان اجراي عمليات را برنامه ريزي کرد.
بنابراين مي توان گفت: که باروري ابرها راهي براي افزايش بارندگي است ولي در شرايط خشکسالي، کل ميزان بارندگي محدود خواهد بود. البته بايد در نظرداشت که در صورت وجود ابر مناسب، باروري ابرها تا حدي شدت خشکسالي را کم خواهد کرد.
