مروری بر تاریخچه بارورسازی ابرها در ایران و جهان

به گزارش بانیما، بارورسازی ابرها که به عنوان شاخه ای از علم تعدیل آب و هوا شناخته می شود، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستم های ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل گیری و اجرا است.

به گزارش خبرنگاران، در این نوشتار با مروری گذرا بر تاریخچه باروری ابرها و میزان اثربخشی عملی این روش ها نگاهی داریم به آخرین فرایند اجرای پروژه باروری ابرها در کشورهای مختلف.

در قرن نوزدهم میلادی بعضی کوشش کردند با توپ، موشک و دینامیت ابرها را به بارش وادارند. بعضی آتش بزرگی می افروختند تا جریان هوای گرم و بالافراینده را پدید آورند و بعضی با ساختن دستگاه های بزرگ سرماساز به دنبال این بودند که هوا را به اندازه ای سرد کنند تا رطوبت درون خود را آزاد کند اما همه آن کارها به دلیل نبود دانش کافی از فرآیند بارش باران و برف بی نتیجه بود.

از آغاز قرن بیستم میلادی که دانش بشر درباره چگونگی بارش ابرها و مکانیسم بارش افزایش یافت، کوشش های علمی برای تأثیرگذاری بر ابرها و تغییر فرایند طبیعی بارندگی آغاز شد. در آن سال ها دانشمندان دریافتند که هنگام بارندگی بلورهای بسیار ریزی از یخ درون ابرها تشکیل می شود و مولکول های آب به آن ها می چسبند. این فرایند ادامه می یابد تا با رشد بلورها بر وزن آن ها افزوده می شود و انتها به اندازه ای سنگین می شوند که به سوی زمین فرود می آیند. در این حالت اگر هوا به اندازه کافی سرد باشد، بلورها به شکل برف می بارند و اگر هوا به نسبت گرم تر باشد، همان دانه ها در هوا ذوب می شوند و باران می بارد.

در بعضی نقاط جهان که با کم آبی روبرو هستند حتی ریزش چند میلی متر باران هم می تواند در فصل رشد محصول، حیاتی باشد و در بعضی از دیگر نقاط کوچکتر شدن دانه های تگرگ می تواند به میزان قابل توجهی زیان های وارده به محصولات کشارزی را بکاهد. در همین جاست که برنامه تعدیل آب و هوا و دیگر عملیات بارور کردن ابرها وارد عمل می شود.

پیشینه و تاریخچه بارورسازی ابرها

در سال 1932 دانشمندان روسی در مؤسسه باران مصنوعی در جهت کشف راهی برای تعدیل مصنوعی آب و هوا سرگرم تحقیق شدند. نخستین آزمایش باروری ابر در سال 1937 در هلند به وسیله یخ خشک صورت گرفت. در سال 1942 یک دانشمند آلمانی بنام فندایزن آزمایش بارورسازی ابرها را توسط هواپیما انجام داد. او برای بارور کردن ابرها از شن و ماسه استفاده کرد اما نتیجه کار چندان پیروزیت آمیز نبود. متأسفانه فندایزن در طول جنگ جهانی دوم کشته شد و نتوانست آزمایشهای خود را ادامه دهد اما فعالیت های جدی در این زمینه پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد. در سال 1946 میلادی دکتر برنارد ونگوت کشف کرد که بلورهای بسیار ریز یدید نقره باعث تشکیل بلورهای یخ در بخار آب می شوند. ونگوت به این دلیل یدید نقره را برگزید که فاصله مولکول ها در شبکه بلوری آن با فاصله مولکول های آب در شبکه بلور یخ بسیار نزدیک است همچنین او روشی را ابداع کرد تا بتوان ذره های بسیار ریزی از یدید نقره را فراهم آورد.

در همان زمان وین سنت شیفرو اروینگ لانگمویر در آزمایشگاه شرکت جنرال الکتریک آمریکا روی طرح بارورسازی ابرها با یخ خشک (دی اکسیدکربن جامد) کار می کردند. آن ها مقدار زیادی یخ خشک را با هواپیما در میان ابرها پاشیدند و بارش مصنوعی ایجاد کردند. شفر در آزمایشگاه جنرال الکتریک برای اولین بار پیروز به ایجاد باران مصنوعی شد وی پی برد یخ خشک می تواند قطره های آب ابر سرد (قطره های آب مایع با دمای زیر صفر درجه سانتی گراد) را به کریستال های یخ تبدیل کند. او در آزمایشی در حدود 1.5 کیلوگرم یخ خشک را توسط هواپیما در داخل ابرهای استراتوکومولوس تزریق کرد. در این آزمایش، شفر بعد از حدود پنج دقیقه بارش برف در زیر ابر را مشاهده کرد.

به این ترتیب شفر و دیگران، آزمایش های خود را ادامه دادند و در حدود سال های 1950 باروری ابرها بصورت یک فن آوری آغاز شد. از آن تاریخ تا به امروز پروژه های باروری ابرها در بسیاری از کشورهای جهان اجرا شده است.

براساس گزارش های منتشر شده از طرف سازمان جهانی هواشناسی در حال حاضر بیش از 50 کشور جهان در حال اجرای پروژه های تحقیقاتی و اجرایی در زمینه تکنولوژی باروری ابرها هستند.در این میان می توان به کشورهای روسیه و آمریکا به عنوان دو کشور پیشگام که تحقیقات مفصل و دامنه داری در این زمینه انجام داده اند و دارای سابقه طولانی در اجرای پروژه های تحقیقاتی و اجرایی در این زمینه هستند، اشاره کرد.

در آمریکا، بخش اعظم برنامه های تعدیل هوا بطور مستقل توسط ایالات و بخش ها انجام می گیرد اما لایحه ای که در سنای آمریکا مطرح شده، قرار است سالانه 10 میلیون دلار به ایجاد هیأت مشاوره تعدیل و تحقیقات آب و هوایی اختصاص یابد. وظیفه این هیأت، مطالعه برنامه های تعدیل هوا و سیاستگذاری در این زمینه است. در اروپا مانند اسپانیا و ایتالیا جهت مبارزه با محدودیت های کمی و کیفی منابع آب و در کشورهای فرانسه و اتریش و ... جهت مقابله با حوادث غیر مترقبه مانند جلوگیری از تگرگ و پراکنده کردن مه پروژه هایی در دست اجرا است.

چین از این فن آوری از جهات گوناگون استفاده می کند. به عنوان مثال چندی پیش برای اطفای آتش سوزی های وسیع جنگل های تبت و برای اداره بارندگی در جریان برگزاری المپیک سال 2008 پکن از این فن آوری بهره جست. بعضی از کشورهای خاورمیانه مثل سوریه ، اردن ، لیبی ، مغرب و کشور امارات متحده عربی برای افزایش میزان بارندگی، موضوع بارور کردن ابرها را مورد بررسی قرار داده اند و اندونزی برای مقابله با آتش سوزی جنگل ها این شیوه را به کار برده است.

گزارش سالانه ثبت پروژه های تعدیل آب و هوای ملی که توسط سازمان هواشناسی جهان تألیف می شود، نشان می دهد که بطور مثال در طول دهه 1990 بیش از 50 کشور نسبت به فعالیت های تعدیل آب و هوا ابراز علاقه کرده اند. بطور متوسط در هر سال در بخش های مختلف جهان بین 100 تا 130 پروژه تعدیل آب و هوا گزارش شده است.

در ایران طرح باروری ابرها با استفاده از هواپیما و ژنراتورهای زمینی در فاصله زمانی سال های 1353 تا 1357 به منظور افزایش ذخیره آبی سدهای لتیان و کرج در رودخانه های جاجرود و کرج همچنین ازسال 1368 با استفاده از ژنراتورهای زمینی در شیرکوه اجرا شد. مرحله جدید اجرای این طرح با استفاده از هواپیمای مخصوص از بهمن سال 1377 آغاز شد و تا به امروز چندین پروژه در بخش های مرکزی ایران و استان های گیلان ، مازندران، اردبیل، آذربایجان های غربی و شرقی، تهران و کرمانشاه به اجرا در آمده است.

باروری ابرها که به عنوان شاخه ای از علم تعدیل آب و هوا شناخته می شود، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستم های ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل گیری و اجرا است. به عبارت دیگر هر عملی که باعث تحریک ابر و تغییر در فرآیندهای درونی ابر شود با پاشیدن یا تلقیح گرده های سرد، مانند یخ خشک (انیدرید کربنیک) و یا مواد شیمیائی دیگر نظیر یدور نقره به داخل ابرها و یا در پایه آنها موجب انگیزش ابر و تسریع در وقوع بارش می شود باروری ابر نامیده می شود.

به گزارش وب سایت جامع هوا و اقلیم شناسی، در حال حاضر بارورسازی ابرها، به سه روش ذیل اجراء می شود: الف) تکنیک های پرتاب موشک: راکت های حاوی بذرهای بارور کننده برای پرتاب از سطح زمین تا ارتفاع 7000 تا 8000 متری استفاده می شود. ب) تکنیک های هوائی: استفاده از انواع هواپیماها و تزریق مواد شیمیائی چون یدور نقره، نیتروژن مایع و... در ابرهایی که که دمای آن ها بین 5- تا 25- درجه سلسیوس باشد. ج) تکنیک های ژانراتورهای زمینی: در این روش سیستم های تولید هسته های انجماد به عنوان ژنراتورهای تصعید یدور نقره در سکوهای زمینی نصب می شود و با سوزاندن محلول های یدور نقره یا مواد دیگر را در زیر ابرها منتشر می کنند.در این روش نیز محدویت هایی وجود دارد. بدین صورت که برای رساندن هسته های رها شده از ژنراتورها (یدور نقره) به داخل ابر باید جریانات صعودی طبیعی از پایین به بالا در ابرها وجود داشته باشد. بدین ترتیب زمان و جهت خروج یدور نقره از ژنراتورها باید به طور دقیق پیش بینی شود.

نکاتی که در باروری ابرها باید دانست:

1- هر نوع ابر را نمی توان بارور کرد (هر نوع ابری قابلیت بارش و بارورسازی ندارد).

2- به دلخواه نمی توان در هر زمان و مکان با باروری ابرها به بارش دست یافت.

3- یک منطقه با بارش ناچیز مثل بیابان یا دشت که از لحاظ اقلیمی خشک هستند؛ پتانسیل آب قابل بارش را ندارد. از این رو تا به امروز در هیچ کشوری جهت برطرف کردن خشکسالی، فرآیند بارورسازی ابرها مورد استفاده قرار نگرفته است.

4- تاکید می شود انرژی موجود در سیستم های آب و هوایی به قدری زیاد است که خلق سیستم های ابری بارانزا، تغییر الگوی باد به منظور آوردن بخارآب به یک منطقه و یا حذف کامل پدیده های جوی شدید غیرممکن است و لذا تکنولوژی های تعدیل آب و هوایی که مدعی حصول این اثرات بزرگ مقیاس و چشمگیر هستند. (از جمله توپ تگرگ و روشهای یونیزاسیون) پایه علمی نداشته و بایستی با تردید با آن ها برخورد کرد.

5- پیامدهای ناخواسته باروری ابرها از جمله اثرات پایین دست باد و یا اثرات زیست محیطی و اکولوژیک آن ثابت نشده اند.

موادی که در باروری ابرها استفاده می شود مثل نمک ، یخ خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی شود و خطری ایجاد نمی کند زیرا مقدار این مواد بسیار ناچیز است. در این میان، بعضی از مخالفان این روش از پیآمدهای زیست محیطی یدید نقره و سایر مواد بارورکننده بر روی آب ، خاک ، انسان ، گیاهان و... سخن می گویند و نگرانند که عملاً برنامه های تعدیل آب و هوا باعث کاهش بارندگی در بعضی مناطق و آسیب به محیط زیست شود. اما با گذشت حدود 40 سال تحقیقات ، هنوز هیچ گزارش روشنی از چنین اثری در دست نیست. غلظت نقره در آب بارانی که از بارورسازی ابرها به دست آمده است، بسیار پایین تر از غلظتی است که سازمان های بهداشتی به عنوان میزان عادی پذیرفته اند این درحالی است که غلظت نقره در خاک بعضی نواحی، بسیار بیشتر از آن چیزی است که در بارش های ابرهای بارور شده یافت می شود.

6- تجربه کشورهای صاحب این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است، مناطقی که متوسط بارش سالانه کم تر از 250 میلی متر دارند، برای انجام پروژه های بارورسازی مقرون به صرفه نیستند.

7- تجربه کشورهای صاحب این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است باروری ابرها می تواند در شرایط ایده ال با تکنولوژی پیشرفته نهایتاً مقدار بارش را بین 10 تا 15 درصد افزایش دهد.