بارورسازی ابرها

تعدیل آب و هوا

تعدیل آب و هوا تلاش بشر جهت ایجاد تغییر کوتاه‌مدت آب و هوای طبیعی است که در بیشتر مناطق دنیا به‌منظور افزایش بارش از ابرها، کاهش اثرات منفی «طوفان‌های تندری»، کاهش تگرگ از طوفان‌های تگرگ و از بین بردن مه در فرودگاه‌های پرترافیک یا بزرگراه‌ها انجام می‌شود. افزایش تقریبی۱۰ تا ۲۰ درصد بارندگی سالیانه، باعث افزایش بالا آمدن سطح آب رودخانه‌ها و دریاچه‌های مورد استفاده برای آشامیدن، کشاورزی و تولید نیروی برق‌آبی می‌شود. برای مثال در اندونزی هدف از باروری ابرها افزایش ذخیره آب مخازن برای استفاده در سال‌های خشکسالی، در استرالیا به وجود آمدن برف بیشتر، بهبود صنعت توریسم در ارتفاعات برفی و در چین، علاوه بر افزایش بارش، گاهی جهت کاهش دمای تابستان و در نتیجه کاهش مصرف برق برای تهویه مطبوع می‌باشد. از میان تمام کاربردهای تعدیل آب و هوا، بیشتر پروژه‌های عملیاتی بر افزایش بارش متمرکز است.

باروری ابرها چگونه عمل می‌کند؟

در باروری ابر سرد ورود ماده‌ای هسته ساز مانند یدید نقره، که دارای ساختار کریستالی شبیه به یخ است بدون سرد کردن محیط باعث انجماد قطرک‌های اَبَر سرد می‌شود (هسته‌سازی ناهمگن). اما یخ خشک یا نیتروژن مایع محیط اطراف خود را به حدی سرد می‌کنند که بلورهای یخ می‌توانند خود به خود از فاز بخار هسته‌سازی کنند. برخلاف باروری با یدید نقره، این هسته سازی خود به خودی، نیازی به وجود هیچ قطرک یا ذره‌ای ندارد چرا که این روش فوق اشباع بسیار بالایی در نزدیکی ماده باروری ایجاد می‌کند. اساس باروری ابرها بخصوص در عرض‌های میانی، بر اختلاف فشار بخار اشباع روی آب و یخ است؛ بنابراین هنگامی که ذرات یخ در ابرهای فوق سرد شکل می‌گیرند، به دلیل فشار بخار اشباع کمترشان نسبت به قطرک‌های آب، در مجاورت این قطرات مایع رشد کنند. اگر ذرات به اندازه کافی رشد کنند به صورت برف (یا، اگر ذوب رخ دهد، باران) از ابرها سقوط می‌کنند در غیر این صورت بارشی رخ نمی‌دهد. این فرایند به عنوان «باروری استاتیکی» شناخته می‌شود. در استراتژی باروری «دینامیکی» فرض بر این است که گرمای نهان اضافی ناشی از تغییر فاز مایع به جامد در ابر، باعث افزایش شناوری، تقویت جریانات بالارونده، تضمین بیشتر همگرایی سطوح پایین و در نهایت رشد سریع ابرهای منتخب می‌شود. مواد شیمیایی باروری ابر ممکن است توسط هواپیما یا توسط دستگاه‌های پخش‌کننده واقع بر روی زمین (ژنراتورها) وارد ابر شوند. در روش باروری با هواپیما، یدید نقره در هنگام پرواز هواپیما در داخل ابر سوزانده و پخش می‌شوند. در باروری با ژنراتورهای زمینی، ذرات ریز پس از خروج از ژنراتور توسط جریان هوا در مسیر باد و به سمت بالا قرار گرفته و وارد ابر می‌شوند و بارور می‌شوند.

مواد مورد استفاده

مواد مورد استفاده در پروژه‌های باروری ابرها که «عامل‌های باروری ابرها» نیز نامیده می‌شوند بسته به نوع ابر و فرایندهایی که در رشد قطرک‌های ابر شرکت می‌کنند به دو گروه «مواد یخ‌ساز» و «مواد نم‌گیر» تقسیم می‌شوند. عامل‌های یخ‌ساز در ابرهایی که دارای ساختار مایع به‌صورت آب اَبَرسرد هستند موجب ایجاد بلورهای یخ می‌شوند. این عامل‌ها عبارتند از یدید نقره، یخ خشک، «پروپان مایع»، «نیتروژن مایع»، «دی‌اکسیدکربن مایع» و برخی مواد آلی. از بین این مواد، یدید نقره و یخ خشک (دی‌اکسید کربن جامد) متداول‌ترین عامل‌های مورد استفاده در باروری ابرهای سرد هستند. عامل‌های نم‌گیر در ابرهای گرم به‌دلیل داشتن قابلیت جذب رطوبت، آب محتوی ابر را جذب کرده و رشد می‌کنند و موجب ریزش باران می‌گردند. نمک، اوره و نیترات آمونیوم از جمله این عامل‌ها هستند. .

باروری ابرها در ایران

پروژه‌های باروری ابرها در ایران ابتدا توسط وزارت نیرو از سال ۵۳ الی ۵۷ با همکاری یک شرکت کانادایی و با استفاده از یک فروند هواپیما و تعدادی ژنراتورهای زمینی تصعیدکننده یدید نقره بر روی حوزه آبریز سد کرج و جاجرود انجام شد.
باروری ابرها طی سال‌های ۶۸ الی ۷۴ به صورت پراکنده و با استفاده از ژنراتورهای زمینی در ارتفاعات شیرکوه یزد به اجرا درآمد. سپس با ابلاغ وزیر وقت نیرو در بهمن ماه ۱۳۷۵، مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در یزد تأسیس و از سال ۱۳۷۶ رسماً آغاز به کار کرد. پس از تشکیل این مرکز، از سال ۷۷ با همکاری رصدخانه آب و هواشناسی روسیه انتقال تکنولوژی باروری ابرها به ایران در قالب یک طرح ۵ ساله شامل اجرای پروژه‌های باروری ابرها (یزد-۱، یزد-۲، یزد-۳ و یزد-۵)، تجهیز مرکز به امکانات و تجهیزات لازم (تجهیز دو فروند هواپیمای آنتونوف ۲۶ به تجهیزات شلیک پیروپاترون‌های یدید نقره و تزریق نیتروژن مایع و نصب و راه‌اندازی سه دستگاه رادار هواشناسی آکسوپری) و آموزش پرسنل ایرانی در قالب سه گروه عملیات پروازی، رادار و تجهیزات، مطالعات و ارزیابی صورت پذیرفت. پس از پایان ۵ دوره اجرای طرح باروری ابرها که با حضور متخصصین روسی به همراه انتقال تکنولوژی و آموزش کارشناسان صورت پذیرفت اولین پروژه اجرای مستقل توسط کارشناسان ایرانی در تابستان ۸۷ در استان گیلان به انجام گرفت. این مرکز از آن زمان تاکنون پروژه‌های متعدد اجرایی و مطالعاتی باروری ابرها در مناطق مختلف کشور به اجرا گذاشته‌است.

معایب بارورسازی ابرها به شکل پاشش مواد

شاید به جرات بتوان پاشیدن مواد به ویژه یدید نقره را عدم تأثیرگذاری مستقیم و عدم توانائی در کنترل آن توصیف کرد. در این روش بالاترین ضریب موفقیت ۱۳ درصد عنوان شده‌است. در برخی موارد عدم کنترل بر هسته بارناکی می‌تواند منجر به وقوع سیلاب‌های ویرانگر گردد. از نظر اقتصادی پاشش یدید نقره (به عنوان بهترین راندمان)هنوز مقرون به صرفه نیست.