بی شک "خشکسالی" یکی از تلخ‌ترین بحران‌هایی است که هر کشور می‌تواند با آن مواجه شود. هر ساله این موضوع با کاهش بارش‌ها، افزایش دمای هوا، استفاده بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و کم شدن آب ذخیره پشت سدها در حال پررنگ‌تر شدن است. تغییرات اقلیمی و برخی بحران‌های آب و هوایی در حال گرم کردن کره زمین هستند و ساکنان مناطق مختلف کره زمین در حال تجربه دماهای بی‌سابقه‌ای هستند. بشر سال‌هاست با مشکل بزرگی به نام گرمایش جهانی رو به روست که هر لحظه زندگی بر روی سیاره زمین را به مخاطره می‌اندازد. این بحران تاثیرات نامطلوب بسیاری بر زندگی گیاهان، جانوران و در نهایت انسان خواهد گذاشت.

 خشکسالی یکی از مهمترین مخاطرات جوی و پدیده‌ای آرام و خزنده است که به مرور زمان افزایش می‌یابد و ناگهان به یک بلای طبیعی تبدیل می‌شود. در این زمان که افزایش دما و کاهش بارش سبب خشکسالی در بسیاری از نواحی جهان شده است شاید بشر بتواند با کمک فناوری و انجام کاری متفاوت مانند "بارورسازی ابرها" بر این مشکل غلبه کند.

شاید تا چندین سال پیش رانندگی و قدم زدن در هوای بارانی برای مردم کشور گرم و خشکی مانند امارات متحده عربی که حتی در فصول سرد سال نیز کم بارش است، یک رویا بود اما اکنون این کشور با به کار گیری پیشرفته‎ترین ابزارها و فناوری‌ها رویای خود را محقق ساخته‌ و شرایط را به نوعی مدیریت کرده‌ که حتی در صورت خشکسالی و دمای بالای هوا نیز می‌توانند شاهد بارندگی باشند. آنها اخیرا از  پهپادها و هواپیماهای بدون سرنشین برای کنترل آب و هوای شهر دوبی استفاده کرده‌اند.

شاید در ابتدا تصور کنید بارورسازی ابرها عبارتی است که ممکن است در صفحه‌ای از یک رمان علمی تخیلی به چشم‌تان خورده باشد اما باید گفت "بارورسازی ابر" یک عمل واقعی و شدنی است و  در واقع ۱۰ها سال است که وجود دارد و بسیاری از کشورهای جهان از آن استفاده می‌کنند. برای مثال امروزه در ایالات متحده از آن برای افزایش بارش در حداقل هشت ایالت غرب آمریکا استفاده می‌شود. در این خبر قصد داریم در ابتدا درباره روند بارورسازی ابرها و تاریخچه آن بگوییم و سپس به معرفی کشورهایی که به این فناوری روی آورده و از آن در جهت مقابله با خشکسالی و بارش کم استفاده می‌کنند، بپردازیم.

بارورسازی ابرها چیست؟

ابرها از قطرات ریز آب یا کریستال‌های یخ تشکیل شده‌اند که اینها نیز هنگامیکه بخار آب در جو سرد شده و در اطراف ذره‌ای از گرد و خاک یا نمک متراکم می‌شود، تشکیل می‌شوند. بدون این ذرات که به عنوان هسته‌های تقطیر شناخته می‌شوند، قطرات باران یا دانه‌های برف تشکیل نمی‌شوند و در نتیجه بارش رخ نمی‌دهد.

بارورسازی ابرها یک روش تعدیل کنند آب و هوا است که طی آن با افزودن هسته‌های تقطیر به جو، توانایی ابرها در تولید باران یا برف افزایش یافته و شرایط لازم برای تشکیل دانه‌های برف یا قطرات باران فراهم می‌شود. پس از بارور شدن ابرها، فرایند بارش به زمین رخ می‌دهد.

عملیات بارورسازی ابرها را می‌توان توسط ژنراتورهای زمینی یا هواپیماها انجام داد که یکی از موسسات نامی آمریکایی از روش ژنراتورهای زمینی استفاده می‌کند. " موسسه تحقیقات صحرا" (Desert Research Institute یا DRI) ایالات متحده آمریکا یکی از موسساتی است که از سال ۱۹۵۹ برای کمک به حل چالش‌های محیط زیستی و بهبود سلامت و رفاه انسان تلاش می‌کند. بیش از ۴۰۰ دانشمند، مهندس، کاردان فنی، دانشجو و کارمند برای درک و پاسخ به سوالات مهم علمی در مورد گرمایش جهانی، کیفیت و در دسترس بودن آب، کیفیت هوا و پایداری صحراها در آنجا مشغولند.

این موسسه برای بارورسازی ابرها در درجه اول از ژنراتورهای زمینی که خودشان آن را طراحی و توسعه داده‌اند، استفاده می‌کنند. این ژنراتورها را از راه دور نیز می‌توان کنترل کرد. البته این موسسه در حوضچه رودخانه‌های کارسون و واکر برای بارورسازی ابرها از هواپیما استفاده کرده است.

در بیشتر عملیات بارورسازی ابرها چه در این موسسه و چه در دیگر موسسات مناطق دیگر از ترکیبی به نام یدید نقره(AgI) برای کمک به تشکیل بلورهای یخ استفاده می‌شود. یدید نقره به طور طبیعی در غلظت‌های پایین در محیط وجود دارد. یدید نقره، یخ خشک و یدید پتاسیم متداول‌ترین موادی هستند که برای شروع فرایند بارورسازی ابر مورد استفاده قرار می‌گیرند. پروپان مایع نیز گزینه‌ای است که در برخی موارد استفاده می‌شود زیرا در دمای بالاتر بلورهای یخ را تشکیل می‌دهد.

وقتی سیستم‌های طوفان(storm systems) (یک سیستم آب و هوایی با فشار بسیار پایین) در یکی از مناطق پروژه بارورسازی ابر این موسسه عبور می‌کند، یک محلول حاوی مقدار کمی یدید نقره توسط ژنراتورهای زمینی سوزانده شده یا از هواپیما خارج می‌شود. یدید نقره پس از رسیدن به ابر به عنوان یک هسته تقطیر عمل کرده و به تشکیل دانه‌های برف کمک می‌کند.

در این موسسه عملیات بارورسازی ابرها به طور کلی در فصل زمستان از ماه نوامبر تا می و زمانی که سیستم‌های طوفان به طور فعال در مناطق پروژه آنها حرکت می‌کنند، انجام می‌شود. در زمستان‌های خشک که سیستم طوفان به مدت طولانی حضور ندارد، بارورسازی ابرها امکان پذیر نیست، زیرا بارورسازی ابرها نیاز به وجود ابرهای پر از رطوبت دارد.

متخصصان و هواشناسان موسسه DRI به طور مداوم بر شرایط آب و هوایی نظارت دارند تا بهترین موقعیت ممکن برای بارورسازی ابرها را دریابند. البته گفتنی است عملیات بارورسازی ابرها نیز در زمان‌های خاصی صورت می‌گیرد و در مواقعی که بارش‌های متعدد مشکل ساز بوده و خطر سیل در پی داشته باشند و یا در هنگام تعطیلات که جاده‌ها شلوغ است، انجام نمی‌شود.

بارورسازی ابرها در سراسر جهان به عنوان روشی برای افزایش بارش برف در زمستان و افزایش بارش برف پشته کوهستانی که از منابع تامین آب طبیعی در آن مناطق است، استفاده می‌شود.

اثربخشی بارورسازی ابرها در هر پروژه‌ای متفاوت است اما در کل داده‌ها نشان داده است که پروژه‌های بلندمدت بارورسازی ابرها در کوه‌های نوادا و دیگر نقاط جهان باعث افزایش ۱۰ درصدی یا بیشتر بارش برف سالانه در مناطق مورد نظر می‌شود. برای مثال نتیجه یک پروژه پنج ساله بارورسازی ابرها که توسط موسسه DRI در کوه‌های برفی نیو ساوت ولز استرالیا انجام شد سبب افزایش ۱۴ درصدی بارش برف در آن ناحیه شد.

با افزایش مداوم دما و افزایش خطر خشکسالی علاقه به بارورسازی ابرها نیز افزایش می‌یابد. اخیرا و با افزایش نگرانی‌ها در مورد منابع آب در غرب ایالات متحده، دانشمندان در تلاش هستند تا راهی برای غلبه بر این مشکل پیدا کنند.

بارورسازی ابر می‌تواند در چند شکل مختلف صورت گیرد. در برخی نقاط برای افزایش بارندگی یا جلوگیری از تگرگ استفاده می‌شود. اما در ایالات متحده، بیشتر هدف محققان از انجام آن افزایش بارش برف است که این کار را نیز با کمک یدید نقره انجام می‌دهند. برای مثال در اندونزی هدف از باروری ابرها افزایش ذخیره آب مخازن برای استفاده در سال‌های خشکسالی، در استرالیا تولید برف بیشتر و در چین افزایش بارش و کاهش دمای در فصول گرم سال است. داشتن برف اضافی در برخی مناطق که با خشکسالی روبه رو هستند می‌تواند یک گزینه عالی باشد. برف پشته (snowpack) یک منبع حیاتی آب شیرین برای میلیون‌ها نفر در سراسر کشور است که در بهار ذوب می‌شود.

نگاهی به تاریخچه بارورسازی ابرها

"وینسنت شفر"(Vincent Schaefer) یکی از محققان شرکت آمریکایی جنرال الکتریک نخستین کسی بود که آزمایش‌های بارورسازی ابرها را در دهه ۱۹۴۰ انجام داد. بیشتر کارهای شفر در طول و پس از جنگ جهانی دوم بر جلوگیری از یخ زدگی هواپیماها در هوا متمرکز بود. بنابراین او یک فریزر خانگی مخصوص طراحی کرد تا به او در درک بهتر نحوه شکل گیری یخ در داخل ابرها کمک کند.

پس از آن شفر یک روز وارد آزمایشگاه شد و متوجه شد که فریزر او خاموش شده است. وی به امید سرد کردن هرچه سریعتر آن، یک تکه یخ خشک را داخلش قرار داد و سپس ابری از بلورهای یخ درخشان فوراً در هوا شکل گرفت.

در سال ۱۹۴۶، شفر اولین آزمایش واقعی بارورسازی ابر با هواپیما را انجام داد. او شش پوند یخ خشک خرد شده را در ابرهای بر فراز کوه‌های ادیراندک نیویورک پاشید. تقریباً بلافاصله بارش برف شروع شد.

در آزمایشات بعدی شفر و یکی از دیگر از همکارانش در آن شرکت دریافتند که انواع خاصی از ذرات در کمک به تشکیل بلورهای یخ بهتر هستند. آنها دریافتند "یدید نقره" بهترین گزینه است.

در سال ۱۹۴۷، "پروژه سیرس"(Project Cirrus) که حاصل همکاری جنرال الکتریک و ارتش ایالات متحده بود، به عنوان اولین تلاش دانشمندان برای تعدیل یک طوفان، تاریخ ساز شد. در ۱۳ اکتبر آنها در این عملیات نزدیک به ۲۰۰ پوند یخ خشک را در یک چرخند ریختند.

از اوایل دهه ۱۹۶۰، اداره بهسازی آمریکا مجموعه‌ای از آزمایش‌های بارورسازی ابرها را که با عنوان پروژه Skywater شناخته می‌شود با هدف افزایش منابع آب در ایالت‌های غربی آغاز کرد که این پروژه نتایج متفاوتی در پی داشت.

در اواخر دهه ۱۹۶۰ و اوایل ۱۹۷۰، ارتش ایالات متحده حتی تغییرات آب و هوایی را به عنوان یک سلاح جنگی آزمایش کرد. برای مثال هدف از عملیات Popeye ایجاد باران کافی برای ایجاد اختلال در مسیرهای تامین منابع دشمن در ویتنام بود اما پس از مدتی و در سال ۱۹۷۷ طبق یک معاهده بین‌المللی استفاده از ابزار تعدیل آب و هوایی برای اهداف نظامی ممنوع شد.

امروزه عملیات بارورسازی ابرها در حداقل هشت ایالت غرب آمریکا  انجام می‌شود و هر کدام از ایالت‌ها سرمایه مشخصی را به این بخش اختصاص داده‌اند. به عنوان مثال برنامه‌های بارورسازی ابر در حوضه رودخانه کلرادو در سال حدود ۱.۵ میلیون دلار هزینه دارد که این هزینه‌ها بین آژانس‌های دولتی کلرادو، یوتا و وایومینگ و همچنین نوادا، کالیفرنیا، نیومکزیکو و آریزونا تقسیم می‌شود.

از سال ۲۰۱۸، وایومینگ و کلرادو برنامه‌ بارورسازی ابر خود را با سرمایه‌گذاری در عملیات هوایی بارورسازی ابرها(که توسط هواپیما انجام می‌شود) بیشتر کرده‌اند و این در حالی است که علاوه بر هواپیما، ماشین‌های زمینی پیشتر در آنجا و در کوه‌ها قرار گرفته‌اند.

طی سال‌های اخیر نقش بارورسازی ابرها در  مدیریت خشکسالی در سراسر آمریکا بسیار برجسته‌تر از قبل شده است. در سال ۲۰۱۸ قرارداد اشتراک در هزینه‌ها در حوضه رودخانه کلرادو انجام شد و این در حالی بود که آن ایالت‌ها سالها به طور جداگانه مدیریت عملیات بارورسازی ابر را برعهده داشتند. بنابر گزارشها این قرارداد تا پاییز ۲۰۲۶ نیز تمدید شده است.

نگاهی به سه روش باروسازی ابرها

سه روش بارورسازی ابر وجود دارد که این روش‌ها تا حدی موثر بوده‌اند. یکی از آنها روش بارورسازی استاتیک(Static seeding) است که شامل پخش یدید نقره در ابرها است. این روش باعث می‌شود ابرها در پراکندگی آب موثرتر عمل کنند.

روش بارورسازی ابر داینامیک(Dynamic cloud seeding) است که در آن عمدتا جریان‌های عمودی هوا افزایش می‌یابد. و روش بارورسازی نم بینی(Hygroscopic seeding) است که طی آن نمک‌ها را در قسمت زیرین ابر پراکنده می‌کنند و وقتی آب به آنها می‌پیوندد اندازه آنها افزایش یافته و بارش رخ می‎دهد.

فواید و معایب بارورسازی ابرها

روش بارورسازی ابرها مزایا و معایبی نیز دارد که باید پیش از شروع انجام این کار از آنها آگاه بود. فواید و معایب این امر را به طور خلاصه در ادامه گفته‌ایم.

فواید

۱. بارورسازی ابر می‌تواند زمین را برای زندگی مکانی مناسب‌تر سازد

۲. تلاش برای بارورسازی ابر می‌تواند به تولید بارش بیشتر کمک کند

۳. این کار به تنظیم الگوهای آب و هوا در مکان‌های خاص کمک می‌کند

۴. بارورسازی ابرها سبب بهبودی اوضاع اقتصادی نیز می‌شود

۵. می‌توانیم از بارورسازی ابر برای کاهش تاثیر خشکسالی استفاده کنیم

معایب

۱. برای انجام باروسازی ابرها باید شرایط جوی خاصی وجود داشته باشد

۲. اثربخشی بارورسازی ابرها هنوز در دست بررسی است

۳. بارورسازی ابرها عملیاتی هزینه بر است

۴. این کار می‌تواند الگوهای آب و هوایی در مناطق دیگر را تغییر دهد

۵. بارورسازی ابرها می‌تواند سبب مشکلاتی مانند سیل شود

استقبال کشورهای مختلف از این روش

برای بسیاری از مردم اتیوپی زمانی که نخست وزیر آنها ابی احمد با نمایندگان پارلمان در مورد عملکرد دولت در بخش فناوری و بارورسازی ابرها صحبت کرد، بارورسازی ابرها خبری فوری و ویژه‌ای بود.

وی گفت که بارانی که طی دو هفته گذشته باریده بود، حاصل فناوری بارورسازی ابر بود که دولت به عنوان بخشی از تلاش‌های جامع خود برای نوسازی بخش‌های مختلف انجام داده بود.

اگرچه بارورسازی ابر برای بسیاری از مردم در اتیوپی شگفت انگیز به نظر می‌رسید اما سالهاست که این روش در کشورهای مختلف با اهداف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در حال حاضر بزرگترین سیستم بارورسازی ابر در کشور چین قرار دارد. آنها بر این باورند که با شلیک موشک‌های یدید نقره ای به آسمان می‌توانند میزان بارش باران را در چندین منطقه خیلی خشک از جمله پایتختشان پکن افزایش دهند.

در هند، عملیات بارورسازی ابرها در دهه ۱۹۸۰ به دلیل خشکسالی شدید انجام شد. در سال‌های ۲۰۰۳ و ۲۰۰۴ ، عملیات بارورسازی ابر در ایالت کارناتاکا آغاز شد. عملیات بارورسازی ابرها نیز در همان سال از طریق شرکت تعدیل کننده آب و هوا آمریکایی مستقر در  ایالت مهاراشترا انجام شد. در سال ۲۰۰۸ ، این برنامه در ۱۲ منطقه از ایالت آندرا پرادش انجام شد.

بر اساس گزارش آژانس ارزیابی و کاربرد فناوری، در جاکارتا از باروسازی ابر برای به حداقل رساندن خطر سیلاب در پیش بینی سیلاب‌های شدید در سال ۲۰۱۳ استفاده شده است.

کویت نیز برای مقابله با خشکسالی و افزایش جمعیت در مناطق بیابانی، برنامه خود برای بارورسازی ابرها آغاز کرده است و مقامات محیط زیست آنجا نیز برای سنجش میزان موثر بودن آن در منطقه، مطالعاتی را انجام داده‌اند.

بارورسازی ابر در امارات متحده عربی یک استراتژی است که توسط دولت برای حل چالش‌های آب در این کشور مورد استفاده قرار می‎گیرد. امارات متحده عربی یکی از اولین کشورهای حوزه خلیج فارس است که از فناوری بارور سازی ابر استفاده کرده است. در امارات متحده عربی ، پروژه بارورسازی ابرها در سال ۲۰۱۰ توسط مقامات هواشناسی به منظور ایجاد باران مصنوعی آغاز شد. این پروژه در ژوئیه ۲۰۱۰ آغاز شد و هزینه آن ۱۱ میلیون دلار شد. دانشمندان برآورد کرده‌اند که عملیات بارورسازی ابرها می تواند بارندگی را تا ۳۰ تا ۳۵ درصد در یک جو صاف و تا ۱۰ تا ۱۵ درصد در یک فضای مه آلود افزایش دهد. اخیرا نیز ابرهای دوبی با کمک پهپادها بارور شده‌اند.

از ابتدای سال ۲۰۲۱ کشور امارات ۱۲۶ نمونه باروری ابرها را انجام داده است.این روش با موفقیت باران را بر فراز شهر دوبی ایجاد کرده و حتی منجر به اعلام اخطارهای ایمنی برای رانندگان در جاده‌های لغزنده شده است.

در جنوب شرق آسیا، آزادسوزانی یا سوزاندن پسماند در فضای باز و بدون نظارت، محیط زیست را آلوده کرده است. آنها از روش بارورسازی ابر ایجاد باران و برای بهبود کیفیت هوا استفاده می‌کنند. تایلند در اواخر دهه ۱۹۵۰ یک پروژه تولید باران را آغاز کرد که امروزه به عنوان پروژه تولید باران رویال (Royal Rainmaking Project) شناخته می‌شود.

در ایالات متحده ، بارورسازی ابرها به منظور افزایش بارندگی در مناطقی خشک،کاهش اندازه تگرگ‌هایی که در رعد و برق ایجاد می‌شوند و کاهش میزان مه در فرودگاه‌ها و اطراف آن استفاده می‌شود.

بلغارستان نیز دارای چند ابزار برای پخش یدید نقره است و آنها نیز در مناطق کشاورزی مانند دره رز واقع شده‌اند.

پروژه بارورسازی ابر در فرانسه به نام ANELFA نیز در دهه ۱۹۵۰ با هدف کاهش خسارت تگرگ به محصولات کشاورزی آغاز شد.

در آلمان نیز جوامع مشارکت مدنی عملیات بارورسازی ابرها را در سطح منطقه‌ای سازماندهی می‌کنند. یک انجمن مخصوص نیز برای محافظت از مناطق کشاورزی نواحی روزنهایم، منطقه میسباخ، منطقه تراونشتاین و منطقه کوفشتاین از هواپیما برای بارورسازی ابر استفاده می‌کند.

پروژه کومولوس "Cumulus " نیز  یک طرح ابتکاری بارورسازی ابرها بود که در سال‌های ۱۹۴۹ و ۱۹۵۲ توسط دولت انگلستان برای بررسی و اصلاح آب و هوا انجام شد. بنابر یک نظریه توطئه، سیل لینموث که در سال ۱۹۵۲ رخ داد نیز توسط آزمایشات مخفی باروسازی ابر نیروی هوایی سلطنتی بریتنیا اتفاق افتاده است.  با این حال "فیلیپ ادن"(Philip Eden) هواشناس بریتانیایی دلایل متعددی مبنی بر عدم صحت این نظریه ارائه کرده است.

روسیه نیز جزو کشورهایی است که تاکنون میلیون‌ها دلار در این زمینه سرمایه گذاری کرده است. شما ممکن است آب و هوای بد در یک تعطیلات عمومی را تنها یک تغییر آب و هوایی ساده در نظر بگیرید و ساده از کنار آن رد شوید اما دولت روسیه آن را یک موضوع جدی در نظر می‌گیرد. گزارش‌ها حاکی از آن است که طی سال‌های گذشته روسیه ۱.۳ میلیون دلار برای جلوگیری از بارش در روز اول ماه مه و روز جهانی کارگر سرمایه گذاری کرده است. پیمانکاری که توسط دولت روسیه استخدام شده است از تکنیکی خاص در زمینه بارورسازی ابرها استفاده می‌کند و در آن مواد شیمیایی مختلف را به منظور ایجاد بارش زودتر از موعد، به ابرها ارسال می‌کند و هدف آنها نیز این است که بارندگی باید تنها مختص مکان‌هایی خاص و زمان‌هایی خاص باشد.

در استرالیا نیز عملیات بارورسازی ابرها بین دهه ۱۹۶۰ انجام شد و موفقیت آمیز نیز بود چرا که باعث افزایش بارندگی تا ۳۰ درصد در پاییز شد.

در جمهوری مالی و نیجر نیز از این روش در مقیاس ملی استفاده می‌شود. در سال ۱۹۸۵، دولت مراکش با یک برنامه باروسازی ابر به نام "'Al-Ghait"کار خود را شروع کرد. این سیستم برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ در مراکش استفاده شد. علاوه بر آن همچنین بین سال‌های ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۲ از آن در بورکینافاسو و سال ۲۰۰۵ در سنگال استفاده شده است.

نتیجه‌گیری

هر چه منابع آب یک کشور بیشتر باشد، آن کشور فرصت‌های بیشتری برای دستیابی به موفقیت روز افزون در بخش کشاورزی و صنعت خود دارد. بنابراین بررسی دقیق روش بارورسازی ابرها و انجام آن در صحیح‌ترین حالت و با درنظر گرفتن تمامی شرایط می‌تواند راهی مناسب برای در امان ماندن از خشکسالی باشد.

در این ویدیو نیز افراد به معرفی ابزاری به نام "AHOGS" که در فرایند بارورسازی ابرها استفاده می‌شود، پرداخته‌اند. در این ویدیو می‌توان به طور کامل مشاهده کرد که آنها چگونه و با کمک چه ابزاری عملیات بارورسازی ابرها را در شهرستان سانتا باربارا، کالیفرنیا انجام می‌دهند. در ادامه نیز نشان داده شده که چگونه امارات متحده عربی که یکی از خشک‌ترین کشورهای کره زمین است چگونه با کمک این فناوری و سرمایه گذاری در این زمینه بر مشکلات خود غلبه کرده است.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح