باروري ابرها - قسمت اول

بحث باروري ابرها (Cloud Seeding) كه بعنوان شاخه‌اي از علم تعديل آب و هوا(Weather Modification) شناخته مي‌شود، نوعي رفتار هوشمندانه با ابرها و سيستمهاي ابري و در جهت افزايش بارش در ابرهايي است كه فرايندهاي بارش در داخل آنها در حال شكل‌گيري و اجرا است. بعبارت دیگر هر عملي كه باعث تحريك ابر و تغيير در فرآيندهاي دروني ابر گردد و با اضافه كردن موادي خاص كه تحت عنوان عامل‌هاي باروري ناميده مي‌شود به منظور افزايش يا كاهش بارش صورت پذيرد، باروري ابر ناميده مي‌شود.

اگر چه از سالهاي 1932 دانشمندان روسي در مؤسسه باران مصنوعي در جهت كشف راهي براي تعديل مصنوعي آب و هوا سرگرم تحقيق و بررسي بودند، اما در سال 1946 يك دانشمند آمريكايي بنام شفر (Vincent j. Schaefer) در آزمايشگاه جنرال الكتريك به صورت تصادفي پي برد يخ خشك مي‌تواند قطره‌هاي آب ابر سرد (قطره‌هاي آب مايع با دماي زير صفر درجه سانتي‌گراد) را به كريستالهاي يخ تبديل كند. نامبرده در آزمايشي, در حدود 5/1 كيلوگرم يخ خشك را توسط هواپيما در داخل ابرهاي استراتوكومولوس تزريق كرد. در اين آزمايش، شفر بعد از حدود پنج دقيقه بارش برف در زير ابر را مشاهده نمود. البته قبل از شفر در سال 1942 يك دانشمند آلماني بنام فندايزن (Findesen) نيز آزمايش مشابهي را توسط هواپيما انجام داده بود. او بجاي يخ خشك از شن و ماسه استفاده كرد اما نتيجه كار او مانند آزمايش شفر موفقيت‌آميز نبود. متأسفانه فندايزن در طول جهاني دوم كشته شد و نتوانست آزمايشهاي خود را ادامه دهد. به اين ترتيب شفر و ديگران، آزمايشهاي خود را ادامه دادند و در حدود سالهاي 1950 باروري ابرها بصورت يك فن‌آوري آغاز شد و به اين ترتيب بشر توانست همانند ساير زمينه‌هاي زندگي خود، به يكي ديگر از روياهايش جامه عمل بپوشاند. رويايي كه بعضاً در گذشته، با استفاده از روشهاي غير علمي و يا خرافي سعي در اجراي آن داشت. از آن تاريخ تاكنون پروژه‌هاي باروري ابرها در بسياري از كشورهاي جهان اجرا شده است.

2- جايگاه باروري ابرها در دنيا

براساس گزارشهاي منتشر شده از طرف سازمان جهاني هواشناسي در حال حاضر بيش از 50 كشور دنيا در حال اجراي پروژه‌هاي تحقيقاتي و اجرايي در زمينه تكنولوژي باروري ابرها هستند. در اين ميان مي‌توان به كشورهاي روسيه و آمريكا بعنوان دو كشور پيشگام كه تحقيقات مفصل و دامنه‌داري در اين زمينه انجام داده‌اند و داراي سابقه طولاني در اجراي پروژه‌هاي تحقيقاتي و اجرايي در اين زمينه مي‌باشند اشاره كرد. فن‌آوري باروري ابرها در حدود 50 سال است كه رونق يافته است و هم‌اكنون در بسياري از ايالتهاي آمريكا (در آمريكا در سال 1376 در حدود 16 پروژه باروري ابرهادر حال اجرا بوده است) و اروپا مانند اسپانيا و ايتاليا جهت مبارزه با محدوديتهاي كمي و كيفي منابع آب و در كشورهاي فرانسه و اتريش و ... جهت مقابله با حوادث غير مترقبه مانند جلوگيري از تگرگ و پراكنده نمودن مه پروژه‌هايي در دست اجرا است. برخي از كشورهاي خاورميانه مثل سوريه، اردن، ليبي، مغرب، اسرائيل و حتي كشورهايي مانند چين از اين فن‌آوري از جهات گوناگون استفاده مي‌كنند. بعنوان مثال چندي پيش در چين براي اطفاء آتش‌سوزي‌هاي وسيع جنگلهاي تبت از اين فن‌آوري بهره جستند.گزارش سالانه ثبت پروژه‌هاي تعديل آب و هواي ملي كه توسط WMO تأليف مي‌شود، نشان مي‌دهد كه بطور مثال در طول دهه 1990 بيش از 50 كشور نسبت به فعاليتهاي تعديل آب و هوا ابراز علاقه كرده‌اند. بطور متوسط در هر سال در بخشهاي مختلف دنيا بين 100 تا 130 پروژه تعديل آب و هوا گزارش شده است. هدف اغلب پروژه‌ها (60 تا 80 پروژه) افزايش بارندگي (PE) و حدود 30 تا 40 پروژه جلوگيري از تگرگ و عمدتاً كمتر از 10 پروژه، پراكنده‌سازي مه مي‌باشد. با اين وجود ثابت شده است كه اين تنها بخشي از پروژه‌هاي فعال تعديل آب و هوا (WM) مي‌باشد زيرا تعداد زيادي از آنها بخصوص آنهايي كه با سرويسهاي هواشناسي و هيدرولوژي مرتبط نيستند به ندرت در اين فهرست گزارش شده‌اند

3- سابقه باروری ابرها در ایران:

وزارت نیروی جمهوری اسلامی ایران از سال 1998 تاکنون قراردادهایی را با مؤسسه رصدخانه مرکزی آب و هواشناسی روسیه (CAO) بمنظور افزایش بارندگی در مناطق مرکزی کشور مبادله نموده و در این راستا، نسبت به اجرای 5 پروژه عملیاتی در سالهای گذشته اقدام نموده است. مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در سال 1375 تأسیس و رسماً در یزد آغاز به کار نمود. این مرکز وظیفه انجام مطالعات و تحقیقات پیرامون باروری ابرها و اجرای پروژههای باروری ابرها را در سطح کشور بعهده دارد. بدین لحاظ طی سالهای 1377 تاکنون مبادرت به اجرای پروژههای باروری ابرها با همکاری رصدخانه مرکزی آب و هواشناسی روسیه در مناطق مرکزی کشور نموده است. بنحویکه هر ساله شعاع عملیات باروری ابرها افزایش یافته و در پروژه سال آبی 86-85 به 400 کیلومتر از مرکز یزد رسیده است و استانهای یزد، کرمان، اصفهان، فارس، کهگیلویه و بویر احمد، چهار محال و بختیاری و بخشهایی از استانهای قم، سمنان، خراسان جنوبی و خراسان رضوی تحت پوشش عملیات باروری ابرها قرار گرفته است. تا کنون نیز 2 پروژه در استانهای شمالی کشور اجراگردیده است.

4- تجهيز هواپيماهاي ايراني به وسايل اندازه گيري پارامترهاي جوي و سيستم تزريق مواد باروري و تحويل مدارك فني

در پروژه‌هاي باروري ابرها در طي سالهاي 78 الي 80 از هواپيماي خارجي استفاده مي‌شد ليكن در سال 79-78 نسبت به تأمين دو فروند هواپيماي آنتونوف 26 توسط يكي از شركتهاي هواپيمايي داخلي اقدام شد و قرارداد خريد و تامين تجهيزات مخصوص هواپيماي باروري ابرها جهت اجراي عمليات و انجام تحقيقات هوايي در طي سال 80 منعقد گرديد. اين تجهيزات به دو دسته ذيل تقسيم مي‌شوند:1- وسايل و تجهيزات مختلف اندازه‌گيري پارامترهاي جوي: اين تجهيزات، هواپيما را بصورت يك آزمايشگاه هوايي سيار هواشناسي تبديل مي كند.2- تجهيزات تزريق مواد باروري شامل سيستم شليك يدورنقره و ژنراتورهاي توزيع نيتروژن مايع: در آينده سيستم تزريق انيدريدكربنيك جامد موسوم به يخ خشك نيز اضافه خواهد گرديد. نصب تجهيزات مخصوص هواپيماي باروري ابرها از اوايل اسفند ماه 82 در محل فرودگاه يزد آغاز گرديد. نصب تجهيزات مربوطه كه براي اولين بار در كشور صورت مي گرفت نيازمند هماهنگي گسترده‌اي بود كه فيمابين وزارت نيرو و شركت هواپيمايي صافات، سازمان هواپيمايي كشوري، مؤسسه رصدخانه مركزي آب و هواشناسي روسيه، شركت تامين كننده تجهيزات، پيمانكار اوكرايني نصب تجهيزات، كروي خارجي فني و پروازي هواپيما، كارخانه سازنده هواپيما، صورت گرفته و بيش از 20 دستگاه و نهاد كشوري ايراني و روسي و اوكرايني نيز بصورت جانبي با پروژه همكاري داشتند. نصب تجهيزات در فرودگاه يزد در كمتر از دو ماه صورت پذيرفت.

با توجه به مسئوليت معاونت استاندارد پرواز سازمان هواپيمايي كشوري، كارشناسان ذيربط در طول دوره نصب تجهيزات بر كليه مراحل نصب نظارت داشته و پس از انجام آزمايشات تعيين مركز ثقل جديد هواپيما، اخذ تاييديه مراحل فني و اجراي پروژه توسط كارخانه سازنده هواپيما و انجام پروازهاي آزمايشي بمنظور بررسي هواپيما، سرانجام مجوز نهايي انجام پروازهاي آزمايشي، آموزشي و عملياتي باروري ابرها در پنجم خرداد 83 صادر گرديد و كاركرد تجهيزات هواپيما پس از انجام تستهاي زميني، طي 5 ساعت پرواز آزمايشي كنترل گرديده و عملكرد مطلوب آنها مورد تاييد قرار گرفت.

5- مشخصات هواپیمای مورد استفاده در پروژه باروری ابرها

6- قابليتهاي فنآوري باروري ابرها

● استحصال منابع جديد آب .

● تعديل آب و هوا.

● ايجاد برف در ارتفاعات.

● انتقال زماني و مكاني بارش.

● تبديل تگرگ به باران.

● رفع مه در فرودگاهها و اتوبانها.

● افزايش توان توليدي نيرو گاههاي برق آبي.

●مبارزه با خشکسالی و کاهش شدت بحران خشکسالی

7- روشهاي اجرايي باروري ابرها

تاكنون حدود 50 سال از كشف اين واقعيت علمي كه بشر خود مي‌تواند بر ميزان و نحوه بارش از جو تأثير بگذارد مي‌گذرد. در اين مدت روشها و مواد مختلفي در بسياري از كشورهاي پيشگام در زمينه باروري ابرها، مورد آزمايش قرار گرفته و اكنون از مهم‌ترين و مؤثرترين اين روشها در بسياري از عمليات اجرايي باروري ابرها استفاده مي‌شود. در ادامه به معرفي روشهاي باروري ابرها مي‌پردازيم: 1- استفاده از تجهيزلات زميني: در بسياري از پروژه‌هاي باروري ابرها از شبكه ژنراتورهاي زميني كه در محل‌هاي مناسبي در مناطق كوهستاني نصب مي‌شوند، استفاده مي‌شود. از اين ژنراتورها براي تبديل مواد باروري به ذرات بسيار ريز (درحدود ميكرون) و آزادسازي آن در هوا استفاده مي‌شود. سپس اين مواد با استفاده از جريانات باد به درون ابر وارد مي‌شود.2- استفاده از تجهيزات پرتابي زمين به هوا: در اين روش از تجهيزاتي مانند موشكهاي ويژه، گلوله‌هاي توپ و ... استفاده مي‌شود. در حال حاضر انواع مختلفي از موشكهاي حاوي مواد باروري ابر وجود دارند كه در پروژه‌هاي محدودي از آنها استفاده مي‌شود. البته عمده كاربرد اين موشكها، در جلوگيري از بارش تگرگ مي‌باشد. با شليك اين موشكها در قسمتهاي مناسبي در درون ابرهاي تگرگ‌زا و سلولهاي طوفان، مي‌توان از بارش تگرگ و يا وقوع بعضي از بارشهاي مخرب جلوگيري كرد.3- استفاده از هواپيما: عمده عمليات اجرايي باروري ابرها با استفاده از هواپيما انجام مي‌شود. استفاده از هواپيما خود شامل روشهاي مختلفي است كه با توجه به نوع ماده باروري، شرايط جغرافيايي و نوع ابر تعيين مي‌شود و بطور كلي مي‌توان آنرا به سه دسته مهم تقسيم كرد:الف) باروري در پاي ابر: در اين روش با استفاده از هواپيمايي كه ژنراتورهاي ويژه رهاسازي مواد باروري برروي آن نصب شده است، مواد را در پاي ابر پخش مي‌كنند. اين مواد بخاطر جريانات صعودي هوا وارد ابرشده و در داخل ابر توزيع مي‌شوند.ب) باروري در داخل ابر: در اين روش ضمن پرواز هواپيما در داخل ابر، عوامل باروري به داخل ابر تزريق يا پرتاب مي‌شوند. در اين روش مي‌توان از نيتروژن مايع، گلوله‌هاي پرتابي پيروتكنيك، يخ خشك و ... استفاده كرد.ج) باروري ابرها از قله ابر: در اين روش ضمن پرواز هواپيما در بالاي ابر، عوامل باروري از جمله گلوله‌هاي پيروتكنيك و يا قرصهاي يخ خشك را به درون ابر پرتاب مي‌كنند. البته هر كدام از روشهاي بالا و يا تركيبي از آنها با درنظر گرفتن ملاحظات مربوط به نوع ابر و شرايط اقليمي و جغرافيايي منطقه و نوع ماده باروري مورد استفاده و ساير پارامترهاي دخيل در اين امر انتخاب مي‌شوند

8- مواد مورد استفاده در باروري ابرها

مواد مورد استفاده در پروژه‌هاي باروري ابرها شامل دسته‌بندي‌هاي متفاوتي مي‌باشند. بطوركلي مي‌توان مواد باروري را به دو گروه عمده مواد يخ‌ساز و مواد جاذب‌الرطوبه تقسيم‌بندي كرد.

1- مواد يخ‌ساز

در ابرهايي استفاده مي‌شوند كه داراي ساختار مايع با آب ابر سرد هستند و موجب ايجاد كريستال‌هاي يخ در چنين ابرهايي مي‌شوند. اين مواد عبارتند از يدورنقره- يخ حشك- پروپان مايع- نيتروژن مايع و برخي مواد آلي و غيره. يدورنقره از اصلي ترين مواد باروري محسوب مي‌شود كه تاكنون تحقيقات بسياري در مورد آن انجام گرفته و تركيبات گوناگوني از آن آزمايش شده است. به علت اينكه اين ماده از ساختار كريستالي مشابه كريستالهاي يخ برخوردار است نقش موثري در تبديل آب ابر سرد به كريستالهاي يخ ايفا مي‌كند. كريستالهاي يخ ايجاد شده در شرايط درون ابر رشد كرده و به شكل بارش سقوط مي‌كند.

2- مواد جاذب‌الرطوبه

موادي هستند كه داراي قابليت جذب رطوبت مي‌باشند. در ابرهاي گرم كه به علت دماي بالاي صفر درجه امكان يخ‌زدن و ايجاد كريستالهاي يخ وجود ندارد مواد جاذب‌الرطوبه آب محتوي ابر را جذب درجه كرده و رشد مي‌كنند و در نهايت به شكل بارش مايع به سمت زمين سقوط مي‌كنند.نمک طعام، سيمان، خاک رس، نمك اوره و نيترات آمونيوم از جمله اين مواد هستند.هم اكنون در كشورهاي مختلف دنيا به ويژه در كشور روسيه تحقيقات گسترده‌اي در جهت شناخت مواد مؤثرتر و دستيابي به روشهاي بهتر رهاسازي اين مواد در درون ابر در جريان است.

9- اثرات زيست‌محيطي

درپروژه باروري ابرها از ازت مايع و يدورنقره استفاده مي‌شود. ازت به وفور در طبيعت وجود دارد و اثر سوء زيست‌محيطي ندارد و اما در مورد يدورنقره بايستي اذعان نمود تحقيقاتي كه تاكنون در كشورهاي پيشرفته در زمينه اثرات زيست‌محيطي طرح باروري ابرها صورت گرفته هيچ نوع اثر سوء زيست‌محيطي ارائه نگرديده است. علت نيز استفاده از مقدار كم ماده مذكور در سطحي بسيار وسيع مي‌باشد كه تحقيقات انجام شده درخصوص افزايش ميزان نقره در خاك منطقه در قبل و بعد از عمليات نشان‌دهنده آن است كه اين ماده در خاك افزايش نيافته است

اصول باروری ابرها

مقد مه

باروری ابرها شاخه ای از علم تعدیل آب و هوا می باشد که با اجرای آن قابلیت بارش ابرها افزوده میگردد. برای ایجاد باران مصنوعی باید عوامل ابر ، رطوبت ، دما و سایر شرایط جوی فراهم باشد که با انجام باروری منظم و برنامه‌دار ابرها مقدار بارش را می‌توان در یک دوره کاری به میزان 5 تا 25 درصد افزایش داد.

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.

5.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.

تجهیزات و امکانات

تجهیزات و امکانات مخصوص باروری ابرها در ایران

در پروژه‌هاي باروري ابرها در طي سالهاي 78 الي 80 از هواپيماي خارجي استفاده مي‌شد ليكن در سال 79-78 نسبت به تأمين دو فروند هواپيماي آنتونوف 26 توسط يكي از شركتهاي هواپيمايي داخلي اقدام شد و قرارداد خريد و تامين تجهيزات مخصوص هواپيماي باروري ابرها جهت اجراي عمليات و انجام تحقيقات هوايي در طي سال 80 منعقد گرديد.

اين تجهيزات به دو دسته ذيل تقسيم مي‌شوند:

1- وسايل و تجهيزات مختلف اندازه‌گيري پارامترهاي جوي: اين تجهيزات، هواپيما را بصورت يك آزمايشگاه هوايي سيار هواشناسي تبديل مي كند.2- تجهيزات تزريق مواد باروري شامل سيستم شليك يدورنقره و ژنراتورهاي توزيع نيتروژن مايع: در آينده سيستم تزريق انيدريدكربنيك جامد موسوم به يخ خشك نيز اضافه خواهد گرديد. نصب تجهيزات مخصوص هواپيماي باروري ابرها از اوايل اسفند ماه 82 در محل فرودگاه يزد آغاز گرديد. نصب تجهيزات مربوطه كه براي اولين بار در كشور صورت مي گرفت نيازمند هماهنگي گسترده‌اي بود كه فيمابين وزارت نيرو و شركت هواپيمايي صافات، سازمان هواپيمايي كشوري، مؤسسه رصدخانه مركزي آب و هواشناسي روسيه، شركت تامين كننده تجهيزات، پيمانكار اوكرايني نصب تجهيزات، كروي خارجي فني و پروازي هواپيما، كارخانه سازنده هواپيما، صورت گرفته و بيش از 20 دستگاه و نهاد كشوري ايراني و روسي و اوكرايني نيز بصورت جانبي با پروژه همكاري داشتند. نصب تجهيزات در فرودگاه يزد در كمتر از دو ماه صورت پذيرفت

ارزیابی

روشهای ارزیابی

بمنظور اثبات و شناخت میزان اثربخشی پروزه های باروری ابرها، روشهای مختلفی وجود دارد که اهم آنها عبارتند از:

v ارزیابی راندمی: در این روش روزهای طوفانی و طوفانها بطور راندمی انتخاب می شود. مزیت این روش این است که تغییرات کلیماتولوژی که می تواند عاملی در تغییر بارش شود حذف می گردد.

محدودیت های این روش عبارتند از :

- در واقعیت هیچ دو ابر یا سامانه طوفانی کاملاً شبیه هم نیستند.

- چون تشخیص ابرهای مستعد بصورت مشاهده ای صورت می گیرد احتمال خطا در تشخیص این ابرها وجود دارد.

- احتمال وقوع رویداد فوق العاده منفرد برای ابرهای بارورشده و نشده وجود دارد که اثر بارز و چشمگیر روی نتیجه گیری می گذارد.

- بمنظور راندمی کردن، فرصت باروری برخی ابرهای مناسب از دست رفته و نسبت سود به هزینه کاهش می یابد.

- تجهیزات فنی با قابلیتهای بالا نظیر هواپیماهای متعدد مجهز به اندازه گیری پارامترهای جوی و خصوصیات فیزیکی و میکروفیزیکی ابرمورد نیاز است

- بایستی شبكه رادارهاي هواشناسي با پوشش مناسب در سطح منطقه وجود داشته باشد

- وجود شبكه باران سنجي زميني منسجم با تراکم استاندارد الزامی است

- دوره مورد نیاز جهت رسیدن به یک نتیجه ثابت در این روش طولانی است.

این روش به دلیل محدودیت های قابل توجه، تنها جنبه تحقیقاتی داشته و در ایران مورد استفاده قرار نمی گیرد.

v ارزیابی فیزیکی : برای بررسی اینکه آیا ابر بارور شده گزینه مناسبی بوده و آیا واقعاً این ابر بارور شده یا خیر از ارزیابی فیزیکی استفاده می شود. این روش تنها جنبه تحقیقاتی داشته و تاکنون در ایران مورد استفاده قرار نگرفته است. روشهای این ارزیابی عبارتند از:

- اندازه گیری های فیزیکی : عبارتست از مقایسه تغییرات ایجاد شده در بعضی پارامترهای ابر از قبیل تعداد و شکل کریستالها، طیف ذرات با استفاده از شمارشگرهای IN و CCN و تجهیزات نمونه گیری قطرکهای ابر و مشخص کننده اشکال کریستال یخ با اندازه گیری رفت و برگشتی هواپیمای تحقیقاتی و در نوع دیگر اندازه گیری مقدار نقره یا عناصر دیگر موجود در مواد باروری، در بارش با آنالیز جذب اتمی بی شعله، تکنیک های فعال سازی نوترون. لازم به ذکر است این روش به تنهایی تعیین کننده نیست چرا که ممکن است نقره یا عناصر دیگر موجود در مواد از طریق بارش شسته شده و منشأ کریستالهای تشکیل دهنده بارش نباشد.

- استفاده از ردیاب های شیمیایی بویژه هگزا فلوراید گوگرد (SF6)، تری اکسید ایندیم (In2O3) و عاملهای سزیم دار:

این مواد خنثی و بی اثر با مواد باروری درون ابر تزریق می شوند و وجود و غلظت آنها توسط آنالیزورهای زمان واقعی داخل هواپیما و یا دستگاههای ویژه روی زمین ردیابی می شوند. ردیاب ها هسته ساز نیستند اما نسبت مقدار آنها نسبت به عناصر شاخص مواد باروری بویژه نقره مشخص کننده کسری از نقره فعال بعنوان هسته ساز بوده و تأیید کننده یک رابطه فیزیکی بین باروری و تولید یخ می باشند. بعضی از ردیابها مثل ایندیم بایستی بطور همزمان با مواد باروری تزریق شوند و بعضی دیگر مثل سزیم با مواد باروری مخلوط شده و تزریق می شوند.

- مشاهدات راداری: با استفاده از رادار پلاریزه دوار باند X ، تفرق پخش افقی و عمودی اشعه ها در برخورد با قطرات بخار آب موجود در هوا اندازه گیری می شود. با رهاسازی ذرات کوچک ماده منعکس کننده (چاف)، امکان ردیابی مواد در داخل ابر حتی در صورت بارش ملایم فراهم می گردد زیرا سیگنال پلاریزه شده چاف بسیار بزرگتر از ذرات باران است. با اسکن داخل ابر و ردیابی چاف ها می توان فرآیند انتقال در ابر را بصورت سه بعدی مشاهده نمود. چاف درون ابر رسوب نکرده و با سرعتی معادل cm/s 30 سقوط نموده و به تدریج از مواد جدا می شود.

- استفاده از مدلهای کامپیوتری : با مدل سازی می توان مکان نزول مواد باروری، مناطق خوب هدف گیری نشده و مناطقی که به دلیل باد تحت تأثیر مواد قرار گرفته اند و موارد دیگر را مشخص نمود.

v ارزیابی آماری: برای ارزیابی میزان بارش استحصال شده ناشی از اجرای پروزه های باروری ابرها، بارندگی منطقه هدف (منطقه ای که بسته به ابرهای قابل بارور در یک دوره خاص، تحت تأثیر مواد باروری قرار می گیرد) با بارندگی منطقه شاهد (منطقه ای مجاور منطقه هدف و مشابه از نظر اقلیمی، توپوگرافی، شرایط باد و غیره که تحت تأثیر مواد باروری قرار نمی گیرد) از روشهای مختلف بویژه دو روش زیر مقایسه می شود.

- روش نسبتها : در این روش بارش در دو منطقه هدف و شاهد با بارش نرمال آن ها مقایسه می شود. بارش نرمال در يك منطقه ميانگين بارش طي يك دوره تاريخي می باشد. بدين ترتيب اگر در طول يك دوره عملياتي، منطقه هدف 75 درصد از بارش نرمال خود و در همين مدت منطقه شاهد تنها 70 درصد از بارش نرمال خود را دريافت كرده باشند ميتوان تخمين زد كه مقدار بارش در منطقه هدف به اندازه 5/70 و يا تقريباً 7% درصد نسبت به آنچه كه درصورت عدم انجام عمليات باروري روي مي داد افزايش يافته است. استفاده از این روش به دلیل آنکه تنها از برآورد یک پارامتر جامعه (میانگین) بهره می برد همراه با ریسک بالایی از احتمال خطا در تخمین می باشد. اما برای تقریب اولیه، ابزرا مناسبی است.

- روش رگرسیون تاریخی : در این روش بین بارش تاریخی منطقه هدف و کنترل در سالهای بدون باروری بهترین رابطه رگرسیون تعیین شده و با داشتن بارش منطقه کنترل بارش قابل انتظار در منطقه هدف تخمین زده می شود. در این روش ارتباط بين داده ها در منطقه هدف و شاهد تنوع بيشتري داشته و همچنين امكان برآورد احتمال آنكه تغييرات مشاهده شده در يك پروژه صرفاً تصادفي باشد، وجود دارد. یکی از محدودیت های این روش این است که آمار تاریخی بارش بایستی نرمال باشد. نرمال نبودن داده های واقعی فرض تبعیت انحرافات حول خط رگرسیون را از توزیع نرمال زیر سؤال می برد. و محدودیت دیگر آن است که بایستی روند سري هاي زماني بارش مربوط به مناطق شاهد و هدف یکسان باشد. مشابه نبودن روند در اين دوسري باعث تضعيف همبستگي و برآوردهاي نامطمئن خواهد شد.

Ø روش ارزیابی مورد استفاده در ایران

برای ارزیابی پروژه های باروری ابرها در ایران از روش رگرسیون تاریخی استفاده می شود بطوریکه بین بارندگی تاریخی ایستگاههای کنترل و حجم بارش تاریخی منطقه هدف بهترین معادله رگرسیون تعیین شده و حجم بارش قابل انتظار محاسبه می گردد. اما پروژه های انجام شده در ایران ویژگیهای منحصر بفردی دارد که از نظر ارزیابی، متفاوت از این نوع پروزه ها در کشورهای پیشگام و صاحب تکنولوژی در این زمینه می باشد. این ویژگیها عبارتند از:

- منطقه عملیات بسیار بزرگ و شامل مناطقی با تنوع اقلیمی زیاد می باشد. بنابراین ارزیابی بایستی در مناطق هم بارش بصورت جداگانه انجام شود.

- سیاست استفاده از تمام فرصتهای باروری در منطقه عملیات حاکم است لذا امکان باروری منطقه ثابتی به نام هدف وجود نداشته و منطقه هدف بسته به سیستم های مناسب جوی در هر ماه تغییر می کند.

- بدلیل عدم وجود منطقه ثابت هدف، منطقه شاهد در هر ماه متغیر بوده و نواری به عرض حداکثر 70 کیلومتر از مرز منطقه هدف را شامل می شود.

- بدلیل عدم پوشش کل منطقه توسط رادار هواشناسی، امکان بهره گیری از اطلاعات این ابزار در بعضی مناطق وجود ندارد.

- شبکه بارانسنجی با سابقه تاریخی مناسب (ترجیحاً 30 سال) در منطقه عملیات با تراکم مناسب وجود ندارد.

این گزارش شامل سه جلد می باشد. بمنظور امکانسنجی با بررسی اقلیم استان های فارس و کرمان، تحلیل پارامترهای هواشناسی ا جمله دما، ارتفاع پایه ابرها، توزیع آب قابل بارش ، رژیم بارندگی، پوشش ابری و تعداد روزهای ناپایداری و ارزیابی سالهای تر و خشک، ماههای مناسب برای باروری ابرها در این دو استان برآورد گردیده است.

این گزارش شامل 4 جلد می باشد که در آن بررسی اقلیم و جغرافیای استان های قم و سمنان، شبکه ایستگاههای هواشناسی و بررسی اطلاعات و آمار این ایستگاهها، تعداد روزهایی که سیستم کم فشار بر منطقه حاکم است، رژیم بارندگی، میزان آب قابل بارش، ابرناکی و ارتفاع پایه ابرهای جوششی، رطوبت و باد، ماههای مناسب برای باروری در این دو استان تعیین شده است.

این گزارش شامل 4 جلد و یک بخش ضمیمه می باشد. در این گزارش نیز همانند گزارشان دیگر امکانسنجی، ضمن بررسی موقعیت جغرافیایی و سیمای اقلیمی منطقه و آمار و اطلاعات شبکه ایستگاههای بارانسنجی، سیستم های مؤثر بر منطقه شناسایی و سپس با تجزیه و تحلیل داده های هواشناسی ار جمله دما، رطوبت، باد، بارندگی، میزان آب قابل بارش، فشار و شرایط فیزیکی اتمسفر و غیره ماههای مناسب جهت باروری در استان سیستان و بلوچستان تعیین شده است.

این مطالعه شامل 4 جلد و 21 فصل می باشد که در آن با بررسی وضعیت اقلیمی و جغرافیایی استان خراسان، وضعیت ابرناکی، بارندگی، دما، رطوبت، باد، آب قابل بارش، پوشش گیاهی، توپوگرافی، وضعیت ایستگاههای بارانسنجی و تحلیل توده های هوایی و غیره و سپس انجام انواع طبقه بندی اقلیمی، روزهای ابرناکی و ابرهای مستعد و مناطق مناسب جهت بارورسازی شناسایی شد نتیجه این که، در حوزه های آبریز 6 گانه استان، حوزه آبریز اترک با داشتن بالاترین درصد ابرناکی سالانه، بیشترین متوسط بارندگی سالانه و همچنین پایینترین درجه حرارت میانگین سالانه از نظر قابلیت اجرای عملیات باروری ابر در اولویت اول می باشد. ضمن آنکه کوهستانی بودن این حوزه، وجود رودخانه ها، دره ها و مسیل های فراوان در این حوزه حاکی از توان این حوزه آبریز در داشتن ذخایر برفی و رودخانه های دائمی است که یکی از پارامترهای مهم در انجام عملیات باروری ابرهاست.

این گزارش شامل 6 جلد با عناوین و محتویات زیر می باشد:

جلد اول که با عنوان ضروریات و نیازهای تعدیل آب و هوا شامل 8 بخش می باشد ضمن بیان اطلاعات عمومی در مورد تعدیل آب و هوا و انتظارات از آن، ابعاد مختلف موضوع از قبیل اقتصادی، اقتصادی_کشاورزی و بیمه مورد بررسی قرار گرفته و از دیدگاه علمی، عملیاتی و اجتماعی مورد تحلیل قرار گرفته است.

در جلد دوم با عنوان اصول و مبانی فیزیکی تعدیل آب و هوا ضمن بیان تاریخچه ای از علم بارورسازی ابرها، هواویزهای جوی و ساختار آب و یخ، مبانی فیزیکی روشهای مختلف باروری و اوصول و مبانی خرد فیزیکی باروری ابرها با هدف افزایش بارش و مه زدایی مورد بررسی قرار گرفته است.

در جلد سوم با عنوان مروری بر آزمایشهای بارورسازی ابرها در کشورهای مختلف، آزمایشات باروری ابرها در استرالیا، خاورمیانه، آفریقای جنوبی و ایتالیا و آمریکا بیان شده و دستورالعمل بارورسازی ابردر استرالیا بعنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفته است.

در جلد چهارم با عنوان مروری بر تجهیزات و عوامل بارورسازی ابرها، ضمن بیان جزئیات ابزارهای باروری اعم از انواع هواپیما و ادوات و تجهیزات آن ها، هسته سازی یدور نقره تزریق شده به ابر با استفاده از ژنراتورهای مربوطه مورد بررسی قرار گرفته است.

در جلد پنجم با عنوان مروری بر مدلهای عددی بارورسازی ابرها، انواع مدلهای عددی با روشهای تحلیل گوناگون معرفی شده است.

در جلد ششم با عنوان مراحل امکانسنجی بارورسازی ابرها و آزمون آن برای استان خراسان با ذکر برنامه ها و دستورالعمل های سازمان هواشناسی جهانی، امکان سنجی بارورسازی ابرهای در استان خراسان با بررسی اقلیم و آب و هوا و مطالعات سینوپتیکی استان، ابرناکی ، جو بالا و انجام مدلهای عددی ارائه شده است.

ادامه مقاله را در پست بعدی ببینید