به نام خالق زیبایی ها
هرچه می خواهد دل تنگت بگو
کلمات کلیدی مطالب
نویسنده: ایمان بشیری - ۱۳٩٠/۱٢/۱٠


مقدمه:

فضای کره زمین که به مانند موتور حرارتی عظیم عمل می‌کند از انرژی خورشید برای جریان باد و بالابردن بخار آب از سطح اقیانوس‌ها، جنگل‌ها و منابع طبیعی و ذخیره کردن آنها در داخل ابرها که نهایتاً به باران تبدیل می‌شود استفاده می‌کند. تقریباً همه انرژی خورشیدی که در سطح زمین جذب می‌شود وارد پائین‌ترین لایه‌های حرارت محسوسی فضا می‌شود یا به صورت حرارت پنهان مربوط به تبخیر آب درمی‌آید. انرژی خورشیدی در سطح گسترده‌ای برای مدتی به صورت حرارت بالقوه تبخیر ذخیره می‌شود و بعداً بخار آب به صورت ابر متراکم تخلیه خواهد شد. توفان‌های شدید و توفان همراه با رعد و تندر در اثر آزاد شدن حرارت پنهان در بخار آب به وجود می‌آید. بهرحال انرژی بادها به طور عمده در اثر وجود اختلاف درجه حرارت در نقاط مختلف سطح زمین به وجود می‌آید. چون ابرها عملاً کلیه آب موجود در فضای کره زمین را تولید می‌کنند هرگونه تغییر در آنها بسیار حائز اهمیت خواهد بود. چرا مردم باید به وسیله بارور کردن ابرها به دنبال کاهش فقر، جلوگیری از کمبود آب و مبارزه با قحطی مواد غذائی باشند؟

پیوند دوگونه گل سرخ، درخت انبه، گیاهان دیگر و سایر درختان باعث تولید انواع مختلف گیاهان و درختان دیگری شده است که محصول بیشتر و بهتری را در اختیار انسان قرار داده‌اند. دو رگه‌گیری در گاوهای اهلی باعث تولید گاوهائی شده است که محصول شیر آنها به مراتب بیشتر است. انقلاب سبز محصولات بیشتری از شالیزارها بدست آورد که باعث رونق اقتصادی کشاورزان و کارگران مزارع برنج شد. تزریق مواد شیمیائی در داخل ابرها آنها را به ابرهای پرباری تبدیل کرد که تولید مقادیر قابل توجه نزولات جوی برف و باران در طول سال باعث می‌شود.

روشنفکران، دانشمندان و مهندسین چینی نه تنها این واقعیت‌های علمی را شناسائی کرده‌اند بلکه این اصول علمی را به فناوری‌های مفید بارورکردن ابرها به منظور توسعه و رشد کشاورزی، صنعتی و اقتصادی تبدیل کرده‌اند تا به این ترتیب فقر و بیماری را از بین ببرند. با درک این مفاهیم بسیاری از مردم در سایر کشورها به این حقیقت پی برده‌اند که منابع آب متعارف مانند آبهای سطحی و زیرزمینی که از رودخانه‌ها و دریاچه‌ها تأمین می‌شوند برای رفع نیاز در حال رشد جمعیت روزافزون برای مصرف شرب، آبیاری و تولید برق آبی کافی نیست. آنها مایلند از طریق بارورکردن ابرها فرودگاهها را از وجود مه پاک کنند و از بروز توفان‌های تگرگ و شدید جلوگیری کنند و با خشکسالی‌های مکرر و آثار مضر گرم شدن کره زمین مبارزه کنند. در صورتی که ابرها توسط ذرات یخ یا هسته‌های اصلی املاح نقره (Silver iodide nuclei) بارور نشوند آنها نمی‌توانند به مراکز جذب رطوبت از بخار آب موجود در هوا تبدیل شوند. در این شرایط توسعه ابرها توسط بارور کردن آنها ابرهای دیگری را دربر می‌گیرد. بعلاوه بعضی از ابرها به دلیل عدم کفایت عمق آنها خود به خود تولید باران نمی‌کنند و بنابراین لازم است آنها را با مواد شیمیائی بارور کنیم به طوری که اندازه و عمق آنها برای بارندگی افزایش یابد. بعضی از ابرها حتی در صورتی که دارای عمق کافی باشند و هسته اصلی آنها کافی نباشد فقط بین 10 تا 20 درصد رطوبت موجود در آنها به باران تبدیل شود. در صورتی که هسته‌های یخی بیشتری در آنها تزریق کنیم این گونه ابرها به سطح مطلوب نزدیک شده و می‌توانند مقدار بیشتری از رطوبت هوا را به باران تبدیل کنند. همچنین درمورد ابرهای گرم در صورتی که از تزریق مقدار کافی مواد شیمیایی جذب کننده رطوبت استفاده نکنیم، این گونه ابرهای گرم نمی‌توانند در یک منطقه معین حدود 25 درصد باران اضافی در سال تولید کنند.

 بنابراین بارور کردن ابرها به تنهائی شرایطی را برای جذب رطوبت هوا فراهم می‌کند که باعث تولید برف و باران بیشتر خواهد شد. بنابراین دولتی که از این فناوری استفاده نکند و صرفاً از منابع آب اولیه مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها و منابع آب ثانوی مانند چاههای کم عمق و عمیق استفاده کند برای مردم مقدار بسیار محدود آب تأمین خواهد کرد. ولی دولت‌های روشنفکر سعی می‌کنند از منبع آب سوم را که به صورت ابر در آسمان وجود دارد از طریق عملیات بارور کردن ابرها به منظور افزایش آب قابل دسترسی برای شرب، کشاورزی، تولید برق آبی، پرکردن منابع آب سطحی و زیرزمینی به میزان وسیع برای رفع نیاز جمعیت در حال افزایش در اغلب کشورهای در حال رشد کنترل کنند. روشنفکران چینی معتقدند که عدم اجرای عملیات بارور کردن ابرها در هر یک از کشورهای استوائی باعث ازدیاد فقر، بیکاری، بیماری، ضعف اقتصاد و شورش در جامعه خواهد شد.

نقشی که تأمین آب به عنوان سیستم رشد اقتصادی و به عنوان ضابطه رفاه عمومی و آب به عنوان طلای آبی ایفا می‌کند بسیار حائز اهمیت است. بنابراین کشورهای پیشرفته جهان نه تنها دائماً در حال توسعه منابع آب توسط مهارکردن کلیه آبهای زیرزمینی و سطحی هستند بلکه از منابع آب تجدیدپذیر نامحدود و استفاده نشده یعنی ابرهای بی‌شمار موجود در آسمان بهره‌برداری می‌کنند.
دانشمندان، کارمندان، صاحبان صنایع و سیاستمداران روشنفکر در حدود 50 کشور در مدت 40 سال برای مقاصد زیر مشغول فعالیت در زمینه بارورکردن هستند.

1-     افزایش میزان بارندگی سالیانه برای مصرف شرب و کشاورزی.

2-      پراکنده کردن مد در داخل فرودگاهها وجاده‌ها.

3-     افزایش تولید برق از طریق نیروگاههای برق آبی با ارزان‌ترین قیمت.

4-     جلوگیری از توفان و تگرگ به منظور کاهش خسارت به جان مردم، محصولات کشاورزی و دارائی‌های آنها.

5-     کاهش اثرات ویران‌کننده خشکسالی‌های مکرر.

6-      کاهش اثرات زیان‌بار گرم شدن کره زمین و درجه حرارت زیاد در فصل تابستان.

7-     افزایش میزان بارندگی سالیانه برای توسعه و بهبود جنگل‌ها، حیات وحش و محیط زیست چندین کشور پیشرو مانند آمریکا، استرالیا، چین، تایلند، کشورهای اروپائی، روسیه، آمریکای لاتین، کشورهای عربی، اندونزی و پاکستان از فناوری‌های پیشرفته بارور کردن ابرها برای مقاصد مذکور در حال بهره‌برداری هستند.

چندین ایالت هند علاقمند به توسعه و رشد اقتصادی و کشاورزی و بهبود رفاه مردم مشتاق آموزش تجربه‌های موفق سایر کشورها نظیر چین و آمریکا هستند و با تغییرات لازم و مناسب شرایط آب و هوائی، پستی و بلندی، جغرافیائی و زیست محیطی محلی،‌ فناوری‌های مذکور را در این زمینه پذیرفته‌اند.

قطره‌های ابر در هوا به وسیله متراکم‌شدن ذرات موجود تشکیل می‌شود. ذرات دود، خاک و غیره به عنوان هسته‌های اصلی یا مرکزی ابر (CCN) شناخته می‌شوند. مجموع هسته‌های اصلی مذکور در زمان‌های مختلف و مکان‌های متفاوت دچار نوسان می‌شوند و در تبدیل قطرات ابر به قطره‌های باران تأثیر دارند.

بارور کردن ابر با مواد شیمیایی مصنوعی برای ایجاد تغییر در ابرها و تبدیل آنها به باران انجام می‌شود. همان طور که تشکیل ذرات ابر به حضور CCN نیاز دارند، تشکیل بلور یخ در ابر سرد (با درجه حرارت زیر صفر یخ‌بندان) حضور هسته‌های اصلی یخ لازم است و حضور هسته‌های اصلی جذب کننده رطوبت باعث تبدیل ابر گرم به باران خواهد شد. تزریق مواد شیمیایی مصنوعی یا سایر مواد در داخل ابرهای مناسب به منظور باران بیشتر در مکان‌های انتخاب شده برای بهبود منابع آب به عنوان باران مصنوعی یا بارور کردن ابر یا مدیریت بارندگی شناخته شده‌اند.

آزمایش‌ها و عملیات در زمینه تغییر هوا به منظور افزایش بارندگی سالیانه، پراکنده‌کردن مه، از بین بردن توفان تگرگ و آرام کردن توفان‌های شدید برای به حداقل رساندن خسارت‌های وارده به محیط زیست در حال اجرا است. در بعضی از کشورها مانند آمریکا این گونه طرح‌های تغییر آب و هوا توسط آکادمی ملی علوم آمریکا ارزشیابی شد و 13 مورد از این طرح موفق شدند و مقدار بارندگی در آنها بیش از حد انتظار بود و مقدار باران در مقایسه با مکان‌های نزدیک که در آنها طرح اجرا نشده بود بین 7 تا 57 درصد افزایش داشت. برای فرد فعال در این زمینه بارور کردن ابر هم یک هنر است و هم علم و فعالیت در این راه باعث رسیدن به هدف بهداشت و رفاه مردم و حفظ سرمایه‌های زیست محیطی آنها خواهد شد. بهرحال دانشمندان خوشبین در نظر دارند برای اقدام در این رشته بایستی از روش منطقی برای پیشرفت آن استفاده کرد و عدم فعالیت به مشکلات و خطرهای نامطلوب‌تر برای جامعه منتهی می‌شود.

تشکیل ابر و تولید باران در اثر حرارت خورشید سطح آب‌های طبیعی گرم می‌شود و این گرما بخار آب موجود در سطح آب را به سوی آسمان می‌فرستد. بخار آب به صورت قطره‌های آب روی هسته‌های اصلی ذرات نمک با رطوبت نسبی 78  درصد و روی سایر ذرات با رطوبت صد در صد متراکم می‌شود. این گونه هسته‌های اصلی شامل غبار، دود، خاک و بلورهای نمک است. در حالیکه اندازه ذرات نمک یک میکرون می‌باشد (میکرون برابر یک میلیونیم متر است) سایر ذرات شعاعی بین یک صدم تا یک دهم میکرون دارند. هسته‌های اصلی یخ ذرات ویژه‌ای هستند که قطرات ابر بر روی آنها منجمد می‌شود و یا بلورهای یخ مستقیماً از بخار آب تشکیل می‌شود.

طبق نظریه برگرون Bergeron، در هر هزار قطره ابر بسیار سرد یک بلور یخ که بر روی هسته‌های مصنوعی تشکیل می‌شود برای تولید باران لازم است. چون یک متر مکعب ابر دارای 100 میلیون قطره ابر است یک صد هزار هسته مرکزی لازم خواهد بود. بنابراین یک قطره 10 میکرونی ابر به 100 میکرون گلوله یخ تبدیل می‌شود و سرعت خروج آن به اندازه کافی زیاد هست که به صورت قطره باران به زمین برسد. از آنجائیکه طبیعت معمولاً حدود یک هزار هسته اصلی در هر مترمکعب ابر تولید می‌کند هر مقدار تراکم (غلظت) بیشتر این مقدار باعث افزایش باران خواهد شد. قطره‌های ابر بر روی ذراتی به شعاع‌های 5/0، 1/0 و 01/0 میکرون با میزان رطوبت‌های به ترتیب 2/100، 101 و 110 درصد تشکیل می‌شود.

وقتی که مه از روی زمین بلند می‌شود و بالا می‌رود ابرهای صفحه‌ای شکل تشکیل می‌شوند که به نام ابرهای استرتوس معروف هستند. در صورتی که به دلیل حرکت ابرها به طرف بالا، بالاتر از زمین تراکم اتفاق افتد، توده‌های کوچک ابرها به نام ابرهای پشته یا توده (کمولوس) تشکیل می‌شوند.

براساس ارتفاع و ضخامت، ابرها را می‌توان به قرار زیر طبقه‌بندی کرد:

1- ابرهای مرتفع 5 تا 14 کیلومتر سیروس

2- ابرهای متوسط 2 تا 7 کیلومتر  آلتوستروس آلتوکمولوس

3- ابرهای پائین صفر تا 2 کیلومتر   نیمبوسترتوس  سترتوس  سترتو- کمولوس

4- ابرهای دارای رشد عمودی 5/0 تا 9 کیلومتر 5/0  تا 18 کیلومتر کمولوس بزرگ کمولو- نیمبوس ابرهای آلتوسترتوس باران کمی تولید می‌کنند در حالیکه ابرهای نیمبوسترتوس باران مداوم و گاهی سنگین همراه با تگرگ می‌دهند. سایر ابرها به طور کلی باران تولید نمی‌کنند.

ابرهای کومولو نیمبوس توده‌های متراکم و سنگین همراه با رشد عمومی و شبیه به برج و کوه هستند. بخش بالای این ابرها ساختار تار مانند دارند و شبیه دسته پر هستند. این ابرها در قسمت پائین قطره‌های مایع و در بخش بالا بلورهای یخی دارند و غالباً رعدوبرق، رگبار و تگرگ تولید می‌کنند. ابرهای نیمبوسترتوس به رنگ خاکستری تیره هستند به طرف پائین می‌آیند و باران تولید می‌کنند. حدود یک درصد بخار آب کره زمین در هوا وجود دارد که به رشد ابرها کمک می‌کند. طبق نظریه کمپا Kampao شعاع متوسط قطره ابر کمولوس و استرتو- کمولوس 4 میکرون در استرتوس 7 میکرون در ابر کمولوس – کانکس توس 10 میکرون است.

 

تاریخچه:
در سال 1932، USR به منظور مطالعه توجیحی و امکان ایجاد تغییر در آب و هوا یک سازمان باران مصنوعی تاسیس کرد. در آمریکا جنگ جهانی دوم منجر به تشکل گروهی در آزمایشگاههای تحقیقاتی جنرال الکتریک به منظور مطالعه در این زمینه شد. وین سنت شیفر (Vincent Schaefer) یک عضو این گروه، یک قطعه یخ خشک را برای آزمایش سرد کردن آن با عجله درون جعبه سردی انداخت و متوجه شد که نشانه بلورهای یخ فوراً در مسیر قطعه یخ خشک ظاهر شد. او برحسب اتفاق روشی را برای یخ زدن (منجمد کردن) ابرهای بسیار سرد کشف کرد. در تاریخ 13/11/1946، شیفر حدود 5/1 کیلوگرم از قطعات یخ خشک (Co2 جامد) را از یک هواپیمای سبک به داخل ابر سردی در نزدیکی کوههای ماساچست غربی تخلیه کرد. در طول مدت 5 دقیقه ابر به ذرات برف تبدیل شد و رؤیای قدیم در مورد تغییر هوا تحقق یافت.

 

تشیکل باران:

قطره‌های آب در داخل ابر به قدری کوچک هستند (به شعاع 10 میکرومتر) که بدون عمل تبخیر نمی‌توانند به زمین برسند. بنابراین در صورتی که قطره‌های بزرگ باران (به شعاع 500 میکرومتر) بدون اینکه تبخیر شوند قرار باشد تشکیل شوند حدود یک میلیون قطره کوچک ابر بایستی منعقد شوند و برای این منظور اتصال قطرات و تراکم کافی نیست. درباره تشکیل قطره باران دونظریه وجود دارد که هر یک تحت آب و هوای متفاوت معتبر است.

اولین نظریه تشکیل باران براساس عکس‌العمل زنجیره‌ای Largmuir است که غالباً در هوای گرم و مرطوبی مناطق استوائی اتفاق می‌افتد. دومین نظریه تشکیل باران براساس عکس‌العمل زنجیره‌ای Bergeron است که اغلب در مناطق با آب و هوای معتدل اتفاق می‌افتد. ابرهائی که به باران تبدیل می‌شود در ارتفاعات بالاتر شامل بلورهای یخ هستند. برای تشکیل قطره‌های بزرگ درون ابر، مرحله تشکیل یخ‌ یک شرط لازم است و برای تبدیل مرحله مایع به جامد هسته‌های اصلی منجمدکننده ضروری است. هسته‌های در حال انجماد قطره‌های آب را قبل از انجماد تا 15 درجه سرد می‌کند. در واقع آب معلق در هوا تا زمانی که با درجه حرارت 40- درجه سانتی‌گراد تماس پیدا نکند منجمد نمی‌شود.

بلورهای یخ با جذب کلیه قطره‌های آب فوق‌العاده سرد در مسیر خود به طرف پایین به سرعت افزایش می‌یابند و قطعات یخ تشکیل می‌شوند و سپس آنها در درجه حرارت صفر درجه سانتی‌گراد ذوب شده و تشکیل باران می‌‌دهند و بر روی زمین می‌ریزند. این مکانیزم‌های اساسی را که توسط آنها باران اتفاق می‌افتد غالباً فرایندهای ”باران گرم“ و ”باران سرد“ می‌نامند. باران در مناطق استوائی از ابرهائی که بالای آنها هرگز به نقطه انجماد نمی‌رسد به عنوان ”باران گرم“ (عکس‌العمل زنجیره‌ای Langmuir) می‌‌نامند در حالیکه باران سرد وقتی اتفاق می‌افتد درجه حرارت در کلیه بخش‌ها یا بعضی از بخش‌های ابرها سردتر از درجه انجماد باشد (عکس‌العمل زنجیره‌ای Bergeron).در ابرهای گرم که قرار است بارور شوند، قطرات درشت آب با قطر بیشتر از 20 میکرون بسیار کم است و این موضوع راندمان بارندگی ابر را کاهش می‌دهد. به منظور تحریک این گونه ابرها برای تولید باران با تزریق ذرات کلرورسدیم که جذب کننده رطوبت در هوا هستند به وسیله هواپیما می‌توان استفاده کرد. عکس‌العمل زنجیره‌ای Langmuir تقویت می‌شود و ابری که قبلاً بارور نمی‌شد به باران تبدیل می‌شود. همچنین کمبود بلورهای یخ در ابرهای سرد به وسیله بارور کردن آنها با نمک نقره (Silver iodide) جبران شده و باران تولید می‌شود.

بارور کردن ابر به منظور تولید باران مصنوعی چون بلورهای نمک در منطقه‌های اقیانوسی به وفور وجود  دارد این بلورها به قطره‌های ابر کمک می‌کند که بهم متصل شوند و باران به وجود آید. ولی هوا دارای تعداد زیادی هسته‌های اصلی است و بنابراین ابرهای متوسط معمولاً قبل اتصال قطرات آب و تبدیل آنها به باران پراکنده می‌شوند.

ابرهای پشته (کومولوس) را که توسط توده‌های هوای مرطوب گرم یا عبور جبهه سرد یا گرم از هر منطقه‌ای تشکیل می‌شوند هنگامی که درجه حرارت آنها به 5- درجه سانتی‌گراد برسد می‌توان بارور کرد.

 

بارور کردن ابرهای سرد:

میزان مطلوب هسته‌های اصلی لازم برای تبدیل قطره‌های ابر بسیار سرد به یخ توسط دانشمندانی که اولین آزمایش یعنی 11 طرح ابرسیروس (Project Cirrus) را تجربه کردند پاسخ داده شد. در سال 1949،Tor Bergeron چنین برآوردکردکه نسبت‌یک بلور یخ (که می‌تواند روی یک هسته مصنوعی تشکیل شود) به تعداد یک هزار قطره آب سرد برای افزایش بارندگی کافی است. از آنجائی که حدود 108 قطره در هر متر مکعب ابر وجود دارد (100 میلیون قطره ابر در هر متر مکعب)، تعداد 105 هسته اصلی در متر مکعب (100 هزار هسته اصلی در متر مکعب) لازم خواهد بود. این شرایط باعث رشد هزار برابر توده ابر و 10 برابر رشد شعاع خواهد شد. بنابراین یک قطره 10 میکرونی ابر به گلوله یخ 100 میکرونی تبدیل می‌شود و گلوله‌ها به اندازه کافی بزرگ می‌شوند که سقوط آنها حتمی است یعنی بارندگی انجام می‌شود. ولی یک بلور یخ برای هر قطره ابر بسیار سرد همه ابر را به بلورهای کوچک یخ تبدیل می‌کند که باعث توقف باران طبیعی در نتیجه بارور کردن اضافی است. ولی طبیعت تحت شرایط بارندگی مطلوب معمولاً حدود 1000 هسته اصلی در هر متر مکعب تولید می‌کند و بنابراین در صورتی که غلظت هسته‌های اصلی بیشتر از این مقدار باشد باعث افزایش بارندگی خواهدشد.
طبق گزارش ارائه شده وجود 100000 قطعه یخ در لیتر ابر در مدت 1 تا 2 دقیقه ابر عادی را خشک می‌کند در حالیکه وجود 1 تا 10 قطعه یخ در لیتر باعث رشد قطعات یخ به مدت حدود 20 دقیقه می‌شود قبل از اینکه آب موجود در ابر کاملاً مصرف شود و قطعات یخ به دانه‌های برف تبدیل شده و به زمین می‌ریزد. ولی غلظت هسته‌های طبیعی موثر با تغییر درجه حرارت نوسان دارد. به طور کلی هسته‌های اصلی با غلظت 1000 در متر مکعب در 21- درجه سانتی‌گراد است. ولی این هسته‌ها با کاهش 4 درجه سانتی‌گراد 10 برابر افزایش خواهد یافت و با افزایش هر 4 درجه سانتی‌‌گراد حرارت تعداد 10 برابر کاهش خواهد داشت و درجه حرارت در سردترین بخش ابر که باعث افزایش بارندگی می‌شود بین 10- درجه و 23- درجه سانتی‌گراد خواهد بود.

آزمایش‌های بارور کردن ابرها:

افزایش باران از ابرهای سرد براساس این فرض است که کمبود بلورهای یخی در داخل ابر بایستی به وسیله تزریق هسته‌های یخی مصنوعی مانند نمک Silver- iodide در داخل ابرهای مناسب اصلاح شود تا بلورهای یخی لازم برای بهبود بارندگی تولید شود. در مکانیزم‌های یخ، به طور عمده هسته‌های اصلی یخ مصنوعی باعث تولید بلورهای یخ بیشتر می‌شوند که با استفاده از قطره‌های ابر و آب موجود در ابر افزایش خواهند یافت. قطعات یخ توسط هسته یخی تشکیل می‌شوند یعنی بخار آب یا آب بسیار سرد به یخ تبدیل می‌شود. برای هر بلور یخ یک هسته یخی لازم است. به تدریج تعداد بیشتری از ذرات موجود در هوا ضمن اینکه درجه حرارت پائین‌تر از صفر می‌رود به شکل هسته‌های اصلی یخی موثر واقع می‌شوند و زمانی که درجه حرارت به 40- درجه سانتی‌گراد می‌رسد هسته‌های اصلی خود بخود تولید می‌شوند و کلیه آب منجمد می شود. گاهی اوقات بادهای بسیار قوی مانع تشکیل بلورهای یخی و در نتیجه رشد بارندگی می‌شوند.

تزریق مقدار زیادی از نمک ید و نقره (Silver iodide) در داخل ابر در 10- درجه سانتی‌گراد به میزان 100 تا 1000 هسته اصلی در لیتر ابر به عنوان بارور کردن فعال شناخته شده است. در این فرایند، تبدیل آب فوق‌العاده سرد موجود در ابر به بلورهای یخ (از طریق مکانیزم عکس‌العمل Bergeron- Findesen) حرارت پنهان را آزاد می‌کند و با افزایش اندازه ابر و ایجاد شرایط بهتر باعث افزایش باران می‌شود. بارور کردن ابرهای منفرد به صورت فعال به طور اتفاقی در آمریکا، به افزایش قابل توجه بارندگی منجر شد.

تجربه‌های بارورکردن ابرها:

افزایش بارندگی از طریق ابرهای سرد براساس این فرض که عدم بارندگی به دلیل کمبود بلورهای یخ است و با تزریق هسته‌های یخ مصنوعی مانند Silver iodide در داخل ابرهای مناسب برای تولید بلورهای یخ لازم جهت افزایش باران این کمبود باید برطرف شود. یک هسته اصلی در هر لیتر ابر برای افزایش بارندگی تحت شرایط ثابت لازم است. ولی در روش بارور کردن ابر فعال،‌ تزریق 100 تا 1000 هسته در هر لیتر ابر با درجه حرارت 10- درجه سانتی‌گراد لازم است. فرایند تبدیل آب مایع فوق‌العاده سرد به بلورهای یخ باعث آزاد شدن حرارت پنهان و در نتیجه باعث افزایش شناوری ابر می‌شود. این شناوری ابر را تقویت می‌کند و عمر آنرا افزایش می‌دهد که نتیجه آن همگرائی بیشتر در ابر می‌شود. به علاوه بارور کردن ابر به صورت فعال در نهایت باعث افزایش و احتمال ادغام چند ابر نزدیک به هم و افزایش بارندگی خواهد شد. بارور کردن ابر سرد در کشورهای استرالیا، آمریکا، روسیه، کانادا و اسرائیل با موفقیت اجرا شد به طوری که افزایش قابل توجه و چشمگیر در میزان بارندگی در روزهای بارور کردن ابرها مشاهده شد. آزمایش‌های مربوط به باروری ابرها در استرالیا 15 تا 20 درصد باران بیشتر و افزایش آب در منابع ذخیره آب در Tasmania را نشان داد. بارورکردن فعال ابرها در جنوب فلوریدا 20 درصد افزایش باران در منطقه هدف‌گذاری و 50 درصد باران بیشتر در مناطق دیگر (غیر ثابت) نشان داد.
آزمایش بارور کردن ابرها بسیار کم هزینه و با موفقیت انجام می‌شود به شرط اینکه قبل اجرای این عمل مطالعات علمی لازم از جمله مدل سازی مورد توجه قرار گیرد. با بارور کردن فعال ابرها توسط Silver iodide ارتفاع آنها 2 کیلومتر و آب موجود در آنها بیش از یک میلیون متر مکعب افزایش خواهد یافت. مطالعات در اکراین نشان می‌دهد که بارورکردن یک ابر حدود 25 درصد بارندگی را در مقایسه با ابر بارورنشده افزایش می‌دهد. بارورکردن ابرهای چند هسته‌ای در مقایسه با ابرهای تک هسته‌ای باران بیشتری تولید می‌کند. بنابراین بارورکردن ابر در چند کشور از جمله آمریکا، روسیه، کانادا، استرالیا و هندوستان با موفقیت اجرا شده است.

بارور کردن ابرها توسط ژنراتورهای زمینی:

در این روش پودر Silver iodide را بر روی ذغال سنگ داغ سفید در اجاق‌هائی با درجه حرارت 1200 درجه سانتی‌گراد در سطح زمین پخش می‌کنند. مقدار 200 گرم از این پودر یعنی یک قاشق چایخوری یا 5 تا 7 گرم هر چهار دقیقه بالای هر یک از اجاق‌های گرم بپاشید. گاز پودر مذکور به طرف بالا درون ابرها نفوذ می‌کند و تأثیر آن در داخل ابر باعث بارندگی می‌شود و این در صورتی است که شرایط لازم رضایت‌بخش باشد. مثلاً ضخامت ابر نباید کمتر از 5000 فوت و رطوبت نیز نباید کمتر از 75 درصد باشد. سرعت باد نباید بیشتر از 20 کیلومتر در ساعت باشد.90 درصد از ابرها درمناطق استوائی ابرهای گرم هستند که سطح بالای آنها از 5/3 تا 5/5 کیلومتر از سطح زمین فاصله دارند. در صورتی که سطح پائین این ابرها با زمین فاصله بسیار زیاد داشته باشند قطره‌های باران قبل از رسیدن به زمین تبخیر می‌شوند. بنابراین ابرهائی که برای بارورکردن انتخاب می‌شوند بایستی واجد شرایط بارورکردن باشند، یعنی 5/1 کیلومتر عمق داشته باشند و فاصله آنها از زمین کمتر از 5/1 کیلومتر باشد. شرایط مطلوب برای بارورکردن ابر عبارتند از: رطوبت نسبی حدود 75 درصد و سرعت باد کمتر از 20 کیلومتر در ساعت چون طول عمر ابرهای معمولی از 30 تا 60 دقیقه است عملیات بارورکردن باید بر مبنای علمی برنامه‌ریزی شود.شرایط مناسب برای بارورکردن ابر در هندوستان حدود 20 روز در هر سال زمان بادهای موسمی جنوب غربی است.

 

شرایط مناسب در هند:

ایالت‌های جنوبی می‌توانند به مدت چند روز در سال حتی در طول روزهای دوره باد موسمی شمال شرق ابرها را بارور کنند. به علاوه آنها می‌توانند چالش‌های ایجاد شده به وسیله طوفان‌های موسمی در ساحل شرق را به فرصت‌های مناسب برای باروری ابرها تبدیل کنند که در این صورت نه تنها خسارت‌های وارده در اثر توفان‌های شدید را به حداقل می‌رساند بلکه باعث افزایش بارندگی در مناطق مستعد خشکسالی می‌شود. با بارورکردن بیشتر سلسله ابرهائی که در مدت بادهای موسمی به ساحل جنوب شرقی نزدیک می‌شوند، این ابرها می‌توانند از نظر اندازه رشد کنند و باران بیشتری تولید کنند.

 کاهش خسارت توفان شدید:

نواحی ساحلی ایالت‌های جنوبی به دلیل توفان‌های موسمی دائماً با خسارت‌های جدی روبرو می‌شود. توفان‌های موسمی علاوه بر خسارت‌های وارده به محصولات کشاورزی ، خانه‌ها، سیستم‌های آبیاری و حمل و نقل به ارزش صدها کرور (یک کرور معادل 10 میلیون) روپیه در سال،‌ باعث مرگ و نابودی هزاران انسان و حیوان می‌شود. با وجود اخطارهای به موقع درباره خطرهای توفان‌ها به دلیل وجود چند عامل شناخته شده و شناخته نشده و بنابراین باید روش‌هائی را برای دنبال کردن و کاهش این نوع توفان‌های مرگبار پیش‌بینی کرد.

در حالیکه اثر توفان موسمی در بیابان ممکن است قابل چشم‌پوشی باشد تاثیر آن در روستاهای ساحلی و مزارع حاصلخیز بسیار زیان آور است. چون نیروی باد در بادهای موسمی با مربع سرعت باد تغییر می‌کند، بادی که سرعت آن 40 متر در ثانیه باشد 4 برابر نیروی آن بیشتر از یک باد با سرعت 20 متر در ثانیه است. یعنی10 درصد کاهش سرعت باد باعث کاهش 20 درصد از نیروی باد می‌شود و در نتیجه کاهش 20 درصد خسارت حاصل از این بادها می‌شود. با توجه به مزایا و محصولات کشاورزی، کاهش 15 درصد سرعت در اثر بارور کردن ابر ممکن است باعث کاهش 40 درصدی از هزینه‌های خسارت خواهد شد. بخش عمده انرژی لازم برای ایجاد و حفظ توفان موسمی در اثر تراکم حاصل می‌شود.

با وجود مخالفت بعضی از مردم چرا باید ابرها را بارور کنیم؟

مخالفت با بارورکردن ابرها به دلیل پیش‌داوری و تعصب و گاهی اوقات به دلیل عدم آگاهی از نیاز مبرم به بارورکردن ابرها به عنوان یک اسلحه قوی برای مبارزه با خشکسالی و اثرات زیان بار گرم شدن کره زمین می‌باشد. از آنجائی که یک میلیارد نفر از مردم جهان با بحران آب آشامیدنی روبرو خواهند بود و چون این رقم در چند دهه آینده دوبرابر خواهد شد ما برای افزایش تأمین آب مورد نیاز میلیون‌ها مردم فقیر و منابع محیط زیست چاره دیگر نداریم. اغلب ابرها به دلیل نداشتن عمق کافی باران تولید نمی‌‌کنند. حتی در صورتی که ابر به اندازه کافی عمیق باشد به دلیل عدم کفایت هسته‌های اصلی به صورت هسته‌های یخ در ابرهای سرد و هسته‌های جذب کننده رطوبت از هوا درمورد ابرهای گرم ابرها باران تولید نمی‌کنند. زمانی که طبیعت برای این گونه ابرها هسته‌های اصلی مناسب فراهم می‌کند فقط 10 تا 20 درصد آب موجود در آنها به شکل باران درمی‌آید و بقیه آب آنها به صورت رطوبت در هوا به هدر می‌رود. برای دستیابی به آب بیشتر از این ابرها لازم است تعداد مطلوب از هسته‌های شیمیائی برای آنها فراهم کنیم تا اینکه رطوبت بیشتری را از این ابرها به صورت باران یا برف دریافت کنیم. بنابراین باران اضافی بین 60 تا 65 میلیارد متر مکعب در سال از این ابرها قرار است توسط چینی‌ها با هزینه بسیار کم 02/0 دلار در متر مکعب تولید شود. چون حدود 40 کشور با موفقیت مشغول اجرای عملیات بارور کردن ابرها در طول مدت 40 تا 50 سال گذشته برای افزایش بارش برف و باران و جلوگیری از توفان‌های تگرگ و پخش مه در فرودگاهها بوده‌اند، لازم است کلیه کارشناسان هواشناسی در کلیه کشورها از همکاران خود در کشور چین آموزش داده شوند و با خطرهای آب و هوا از طریق طبیعت یا به وسیله انسان به نفع بشر مبارزه کنند.

آیا مواد شیمیایی بارورکردن ابرها به بهداشت مردم و محیط زیست خسارت وارد می‌کند؟

تحقیقات درمورد اثرات مضر مواد شیمیایی که در بارورکردن ابرها مورد استفاده قرار می‌گیرد هیچگونه خسارت مشهود و قابل رؤیتی را نسبت به بهداشت و سلامتی مردم و محیط زیست نشان نداده است. چون مواد مخصوص بارورکردن ابرها از نظر مقدار بسیار اندک و وجود آنها در ردیابی‌های انجام شده در بارندگی‌ها با غلظت بسیار کم است. مثلاً مقدار نقره‌ای که در آب باران یا برف مشاهده شده است در حدود 10 تا 100 نانوگرم در لیتر (نانوگرم= یک بیلیونیم گرم) است. این غلظت کم نقره پائین‌تر از مقدار استاندار بهداشت عمومی آمریکا یعنی 50 میکروگرم در لیتر است. درمورد ید، مقدار ید موجود در نمونه گرفته شده در پایان عملیات بارورکردن ابرها بسیار کمتر مقدار یدی است که در نمک طعام مصرفی در سفره‌های غذای مردمی وجود دارد.

آیا بارورکردن ابر در یک منطقه مانع بارندگی عادی در منطقه‌های هم‌جوار می‌شود؟

سئوال فوق‌الذکر باید با یک جواب قاطع منفی پاسخ داده شود. بارور کردن ابر در یک مکان باعث کاهش بارندگی در مناطق هم‌جوار آن نخواهد شد. از مجموع رطوبت که دائماً در هر منطقه جریان دارد تراکم عادی حدود 20 درصد مجموع رطوبت به شکل ابر درمی‌آید. بارور کردن ابر باعث بارندگی بیشتر می‌شود اگرچه ابر معمولاً 20 درصد رطوبت خود را به صورت باران از دست می‌دهد. تولید باران مصنوعی بیشتر توسط بارورکردن ابر به میزان 20 درصد بارندگی بیشتر خواهد بود. بنابراین 8/0=(20/0×20/0×20/0) 100 یعنی 8/0درصد بخار آب گرفته می‌شود. بنابراین مجموع رطوبت هوا که به صورت باران مصنوعی به زمین می‌ریزد بسیار کم است. به علاوه به دلیل تبخیر رطوبت از جنگل‌ها و تبخیر آبراهه‌های طبیعی و حرکت ابرها به طرف بالا در مناطق کوهستانی رطوبت هوا دائماً تکمیل می‌شود. بعضی از عملیات بارور کردن ابر، افزایش کمی بارندگی را در منطقه‌هائی تا 100 مایلی منطقه هدف در جهت باد نشان داده است. بنابراین بارور کردن ابر در یک منطقه مانع بارندگی عادی در منطقه‌های هم جوار نمی‌شود.

 

 

بارورکردن ابر و راندمان بارندگی:

بارورکردن ابر در صورتی براساس اصول علمی برنامه‌ریزی شود موفق خواهد بود لازم است بدانیم بعضی از ابرها به دلیل عمق کم، باران تولید نمی‌کنند. بعضی از ابرها به دلیل پائین بودن و تحت شرایط عکس اتمسفر ممکن است قبل از حاصل شدن نتیجه بارورکردن و بارندگی، ناپدید شوند. اغلب ابرهای کمولوس بدون بارندگی تبخیر می‌شوند و بعضی دیگر درست در هنگام ظهور باران ناپدید می‌شوند. یک عامل مهم مربوط به راندمان بارندگی ابرهاست. راندمان بارندگی ابرهای کوچکی که باران تولید نمی‌کنند صفر است. راندمان ابرهای با رگبار کم 10 درصد و ابرهای سیاه بزرگ 50 درصد خواهد بود. بهرحال توفان‌های تندری عظیم همراه با باد و باران بین 50 تا 100 درصد راندمان بارندگی خواهند داشت.

دانشمندان بر این نکته پی برده‌اند که ابرهائی که سرعت حرکت آنها به طرف بالا بیش از 25 متر در ثانیه است فاقد راندمان هستند.
ابرهای کمولوس را می‌توان برای مطالعه به 3 نوع طبقه‌بندی کرد. ابر کوچک 5/0 کیلومتر قطر و 5/2 کیلومتر عمق دارد و درجه حرارت آن در آسمان تا 8+ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. ابر متوسط یک کیلومتر قطر و حدود 5/5 کیلومتر عمق دارد و درجه حرارت آن به 8- درجه سانتی‌گراد خواهد رسید. ابر کمولوس بزرگ 4 کیلومتر قطر و حدود 12 کیلومتر ارتفاع دارد و درجه حرارت آن به 50- درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

ابرها مانند انسان‌ها دارای سیکل زندگی هستند. آنها متولد می‌شوند، رشد می‌کنند، پیر می‌شوند و در نهایت می‌میرند. بعضی از ابرهای کوچک بین 5 تا 10 دقیقه عمر می‌کنند، ابرهای متوسط 30 دقیقه و ابرهای بزرگتر ممکن است به مدت یک ساعت یا بیشتر زنده باشند.

باروری ابرها در واقع یک روند طبیعی است که در آن ابرها به بخار آب تبدیل شده و سپس به باران مبدل می‌شوند. برای ایجاد باران مصنوعی باید عوامل ابر ، رطوبت ، دما و سایر شرایط جوی فراهم باشد به هر حال با انجام باروری منظم و برنامه‌دار ابرها مقدار بارش را می‌توان در یک دوره کامل به میزان 5 تا 25 درصد افزایش داد. می‌دانیم رطوبت (وزن بخار آب موجود در یک متر مکعب هوا) عامل مهمی در تشکیل ابرهاست، همچنین می‌دانیم که هر قدر هوا گرمتر باشد، قابلیت بیشتری برای داشتن بخار آب و تشکیل ابر دارد. اما برای تشکیل ابر ضمن وجود رطوبت و دمای زیر نقطه شبنم ، وجود ذرات میکروسکوپی گرد و خاک ، دوده بلورهای نمک و ... لازم است.



 

 

به هر حال دو ساز و کار اصلی برای بارش از ابرها به نام روند باران گرم و روند باران سرد معروفند. بعد از اینکه دانشمندان متوجه شدند که در مناطق حاره ، باران از ابرهایی بارش می‌کند که هرگز دمای آنها زیر صفر نیست آن را باران گرم نامیدند. در این ابرها قطرات درشت آب که ابر را تشکیل می‌دهند در برخورد با قطرات کوچک ، آنها را جذب می‌کنند (پدیده ادغام) و به این ترتیب شروع به بارش می‌کنند.

در روند باران سرد ، یعنی زمانی که دمای ابر یا قسمتی از آن پایین‌تر از سفر می باشد، در آن پاره‌ای ابر از قطرات آب و بلورهای یخ تشکیل شده است. در این عمل بلورهای یخ با جذب رطوبت اطراف خود سریعا شروع به رشد می‌کنند تا اینکه وزن آن باعث فرود آنها می‌شود. این بلورها هنگام فرود اگر از مکانهای گرم بگذرند به باران تبدیل و در غیر این صورت به صورت برف فرود می‌آیند.

انسان از طریق باروری ابرها می‌تواند از لحاظ تعداد و نوع هسته‌های تشکیل باران به طبیعت کمک کند. باروری بوسیله هسته‌های تراکم در اندازه‌های بزرگ (به عنوان مثال عناصر جذب کننده رطوبت مانند بلور نمک و اوره) می‌تواند برای سرعت دادن به روند بارش گرم بکار رود. باروری بوسیله هسته‌ای منجمد (از قبیل یدور نقره و یخ خشک) در افزایش باران در روند بارش سرد به ابرهایی که کمبود هسته دارند کمک قابل توجهی می‌کند.

 

باروری ابرهای کوهستانی:

در مناطق کوهستانی ابرها بوسیله هوای مرطوب که به بالا می‌روند و سرد می‌شوند تقریبا از غرب به شرق بر روی کوهها تشکیل می‌شوند. اگر این روند را بطور طبیعی به حال خود بگذاریم خیلی از این ابرها توانایی تولید باران را ندارند و بیش از 90% از رطوبت خود را در جو به جای می‌گذارند. اگر بعضی از این ابرها را با یدور و یخ خشک و دیگر مواد با استفاده از مولدهای زمینی یا هواپیما بارور کنیم بین 5 تا 20 درصد روند بارندگی را افزایش خواهیم داد.

باروری ابرهای کومولوس:

باروری ابرهای کومولوس روند پیچیده‌تری دارد. برای تشکیل این ابرهای بزرگ ، هوای گرم و مرطوب لایه‌های نزدیک به زمین ، بالا رفتن و سرد می‌شوند، تا جایی که ذرات بخار حاوی آنها متراکم شده و تشکیل ابر می‌دهد. دلیل صعود این حجم از هوا می‌تواند گرمای خورشید که روی زمین می‌تابد و یا یک جبهه هوای گرم باشد. از یدور نقره و یا یخ خشک زمانی استفاده می‌شود که دمای سطح بالایی ابر حدود 5- درجه سانتیگراد و یا کمتر باشد. هدف از این عمل زیاد کردن بلورهای یخ موجود در قسمت سرد شده ابر می‌باشد. زمانی که این بلورها بوسیله قطرات آب سرد شده ، احاطه می‌شوند سریعا به وضعی می‌رسند که باعث فرود آنها می‌شود. این بلورها هنگام فرود ذوب شده و قطرات باران را تشکیل می‌دهند.

تگرگ در ابرهای بزرگتری از نوع کومولوس - نیمبوس تشکیل می‌شود، این ابرها جریان بالا رونده بسیار شدیدی دارند، برای جلوگیری از تشکیل تگرگ ، مقدار زیادی یدور نقره در بخشهای مخصوص از ابر اضافه می‌کنند. اضافه کردن هسته‌های مصنوعی انجماد باعث ایجاد یک رقابت برای جذب ذرات منجمد آب می‌شود و به همین خاطر ذرات تگرگ نمی‌تواند زیاد رشد کند، چون رشد آنها بستگی بوجود ذرات آب دارد و اگر ذرات تگرگ بزرگ نباشد، زمانی که از ابر به طرف زمین فرود می‌آیند وقت کافی برای ذوب شدن دارند.

 

 

زدودن مه:

از این روش در بسیاری از فرودگاههایی که در آنها مه مرتبا خلل در پروازهایشان ایجاد می‌کند استفاده می‌کنند چون مشخصات فیزیکی مه سرد (در این نوع مه قطرات ریز آْب در دمای زیر صفر سرد شده‌اند) شباهت زیادی به ابر سرد دارد. معمولا از هواپیماهای کوچک برای پاشیدن یخ خشک روی این مه‌ها استفاده می‌شود و همانند ابرهای سرد ذرات مه سرد شده به بلورهای یخ تبدیل شده و همانند یک برف ملایم به زمین فرود می‌آیند و این باعث پراکندگی موقتی مه بر باند فرودگاه می‌شود و گاهی اوقات این پراکندگی با کمک پرتو خورشید و گرم شدن سطح زمین بیشتر می‌شود.

 

 

 

 

نکاتی مهم در مورد باروری ابرها:

  1. تجربه 24 کشور در سطح جهان نشان داده است که باروری ابرها می‌تواند مقدار بار را بین 10 تا 25 درصد افزایش دهد و خسارات ناشی از تگرگ را بین 30 تا 70 درصد کاهش دهد.
  2. موادی که در باروری ابرها استفاده می‌شود مثل نمک خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی‌شود و خطری ایجاد نمی‌کند زیرا مقدار این مواد بیار ناچیز است (تراکم نقره به نسبت 109/1 است).
  3. تا به حال نشانه‌ای وجود ندارد که باروری ابرهای منطقه باعث کاهش بارش در مناطق مجاور شده باشد (حتی تا شعاع 160 کیلومتری).
  4. باروری ابرها هرگز عملی بر خلاف طبیعت نیست، زیرا گاهی حیات انسان و تولیدات مواد غذایی او وابسته به این روش ابداع انسان است.

با توجه به هزینه طرحهای وابسته به باروری ، هزینه تمام شده هر متر مکعب باران تولیدی 5 ریال و قسمت نفوذی به سفره‌های زیرزمینی 50 ریال (بر اساس محاسبات باروری ابرها در استان یزد در سال 1377 که هزینه کل طرح 50 هزار کیلومتر مربع حدود 600 میلیون مر مکعب بود، تنها 150 درصد آن به سطح زمین رسید و بطور متوسط حدود 12 میلیمتر بارندگی در استان مذکور بویژه اطراف شهر یزد ایجاد کرد) است.

ایمان بشیری
تمام ناتمام من با تو تمام می شود!
نویسنده وبلاگ :
مطالب اخیر :
ابزارهای مفید :




استخاره با قرآن کریم

وضعیت آب و هوای کشور

چنانچه نقشه آب و هوای استانهای کشور را مشاهده نمی کنید افزونه فلش مرورگر خود را نصب کنید
(چنانچه به بانک اطلاعاتی متصل نشد بهتر است صفحه را مجددا" رفرش کنید)
 
 
منبع : سایت سازمان هواشناسی کشور