باران مصنوعی

باران های مصنوعی

بحث باروري ابرها (Cloud Seeding) كه بعنوان شاخه‌اي از علم تعديل آب و هوا(Weather Modification) شناخته مي‌شود، در بسياري از كشورهاي جهان مورد آزمايش قرار گرفته و تكنولوژي مذكور به عنوان يكي از راههاي استحصال آب در بسياري از كشورها، ( كه بحران آب را در پيش‌ روي دارند) مطرح گرديده است  و هر ساله در فصول مناسب طبق برنامه‌اي منظم، اقدام به اجراي عمليات باروري مي‌نمايند و در پايان دوره كاري، با استفاده از روشهاي آماري و رياضي، عمليات را مورد ارزيابي قرار مي‌دهند و راندمان افزايش بارش را محاسبه مي‌كنند.

تعریف

باروری ابرها نوعي رفتار هوشمندانه با ابرها و سيستمهاي ابري در جهت افزايش بارش در ابرهايي است كه فرايندهاي بارش در داخل آنها در حال شكل‌گيري و اجرا است. به عبارت دیگر توليد باران با استفاده از هرعمل مصنوعي كه با تحريک و تغيير در فرآيندهاي دروني ابر همراه‌است، باروري ابر ناميده مي‌شود.معمولاً باروري ابرها با اضافه‌کردن موادي خاص به‌نام عامل‌هاي باروري انجام مي‌شود.

فرآیند باروری ابرها

برای ایجاد باران مصنوعی باید عوامل ابر، رطوبت، دما و سایر شرایط جوی فراهم باشد. به هر حال با انجام باروری منظم ابرها، مقدار بارش را می‌توان به میزان 5 تا 25 درصد افزایش داد. می‌دانیم مقدار بخار آب موجود در جو، در يك حجم مشخص با بالا رفتن دما افزايش مي يابد. رطوبت نسبي يكي از معيارهاي اندازه گيري بخار آب است.

 رطوبت نسبي: درصدي از بخار آب موجود در هوا در مقايسه با بيشترين مقدار بخار آبي است كه هوا مي تواند در خود نگاه دارد. به عنوان مثال ، اگر دماي مجاور سطح زمين 25 درجه سانتي گراد و تراكم بخار آب نصف بيشترين مقدار موجود در آن درجه حرارت باشد، رطوبت نسبي 50 درصد خواهد بود.

وقتي حجم هوايي با مشخصات فوق سرد مي شود، با صعود به ناحيه فشار هواي كمتر رطوبت نسبي افزايش مي يابد. ضمن اين كه تراكم نسبي بخار آب و هواي خشك ثابت مي ماند. در اين حالت ، اگر دما به 12-16 درجه سانتي گراد برسد، رطوبت نسبي به صددرصد خواهد رسيد كه در اين حالت مي گوييم هوا اشباع شده است.
اگر سرد شدن ادامه يابد، ميزان بخار اضافه به ميزان مورد نياز براي حفظ حالت اشباع به قطرات ابر تبديل مي شوند. قطرات ابر در اطراف هسته هاي ميعان ابر به وجود مي آيد. ذرات هوا و نيز ميكروسكوپي معلق در جو هميشه وجود دارند، آنهايي كه نسبتا بزرگ و جاذبه الرطوبه هستند، به عنوان هسته هاي ميعان ابر، مناسب تر هستند. از آنجايي كه جو حاوي هسته هاي ميعان زيادي است ، بنابراين بيشتر ابرها از قطرك هاي كوچك با تراكم زياد تشكيل شده اند.

اهداف

  • مهم‌ترين هدف براي باروري ابرها، افزايش ميزان بارش.

  • جلوگيري از بروز بلاياي طبيعي از قبيل سيل، تگرگ، رعد وبرق: توسط باروری ابر با هسته يخ مي‌توان قبل از اينكه ابر به تگرگ تبديل شود آن را به آب تغيير شكل داد و تا حدي از اين طريق زيان حاصله از تگرگ را از بين برد.

  • باروری ابرها براي كاهش ظهور برق كه باعث آتش‌زدن جنگلها مي‌شود نيز مناسب است. در اين حالت با تبديل سريع ابرهاي رعد و برق‌دار به ابرهايي با بلورهاي يخ، برق را كاهش مي‌دهند و اين عمل به علت مكانيسم بار آنها و يا به سبب رشد كامل ابرهاي كومولونيمبوس محدود مي‌شود.

  • زدودن مه مزاحم:  در جهان تعديل مه براي بهبود بخشيدن به عملياتي كه در بسياري از فرودگاه ها صورت مي گيرد، كاربرد دارد. بارورسازي مه ابرسرد يا يك استراتوس يكي از كاربردهاي فناوري تعديل آب و هواست كه تاثير آن به طور واضح و آشكار نشان داده مي شوند. هواپيماهاي سبك بيشتر براي پرواز بالاي مه فرستاده مي شوند و قرص هاي يخ خشك را روي مه رها مي كنند. در نتيجه بلورهاي يخ رشد مي كنند و طي 10 تا 15 دقيقه تبديل به برف سبك شده و فرو مي ريزند. بارش برف وضوح موقتي ايجاد مي كند كه مي تواند روي باند فرودگاه تاثير بگذارد.

  • توليد برف در ارتفاعات:از عمليات باروري ابر مي‌توان براي ايجاد برف در سرشاخه‌هاي حوضه‌هاي آبريز استفاده نمود. به علاوه تجديد حيات منابع طبيعي اعم از مراتع و بوته‌زارها و جنگلها امكان‌پذير خواهد شد و مهمترين مزيت آن علاوه بر تغذيه مصنوعي آبها زيرزميني از طريق سدها و بندها اين است كه يكي از جديدترين روشهاي استحصال آب مي‌باشد.

  • انتقال زماني و مکاني بارش،

  • تعديل آب وهوا،

روش‌ها

در باروري مصنوعي ابر، عامل باروركننده برحسب دماي ابر تفاوت دارد. بارورسازي با استفاده از هسته هاي ميعاني بزرگ مانند ذرات جاذبه الرطوبه ، مواد نمكي متداول و كپسول هاي اوره ، فرآيند بارش ابر گرم را تسريع مي كند. بارورسازي با استفاده از هسته يخ مانند ذرات يدورنقره ، يا با استفاده از ذرات يخ ابرها يا مواد بسيار خنك كننده مانند قرص هاي يخ خشك يا پروپان مايع مي تواتند كارايي فرآيند بارش «ابرسرد» در برخي از ابرها را افزايش دهد.

 مهم‌ترين ماده درعمليات باروري ابرها، يدور نقره است. كه پاشيدن آن در دل ابرها، باعث انجماد آب فوق سرد در دمای 4- درجه سانتی گراد می شود. یدور نقره توسط ژنراتورهای دودی و یا از هواپیما پاشیده می شود و بنابراین بعنوان عامل باروری در ابرهای فوق سرد بکار می رود. عملیات باروری ابرها و مقادیر بزرگ در بعضی مناطق توسط این عامل انجام شده است.

یدور نقره (AgI): ترکیب نامحلول زرد رنگ و نامحلولتر از AgBr است و برای اصلاح وضعیت ابرها به منظور بارندگی (Cloud Seading) و در عکاسی کاربرد دارد.

  •     دو روند اصلی برای بارش از ابرها به نام روند باران گرم و روند باران سرد وجود دارد:

  1. روند باران گرم: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  و به این ترتیب شروع به بارش می‌کنند.                                            

  2. روند باران سرد: زمانی که دمای ابر یا قسمتی از آن پایین‌تر از صفر باشد،  بلورهای یخ با جذب رطوبت اطراف خود سریعا شروع به رشد می‌کنند تا اینکه وزن زیاد 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.                                            

براي باروري ابر از دوروش هوايي و زميني استفاده مي‌شود:

روش هوايي: بيشتر مناسب براي فصل تابستان است كه به سه طريق باروري در پايه ابر، باروري درون ابر و باروري تاج ابر صورت مي‌گيرد. در روش هوايي، مواد لازم براي توليد هسته‌هاي ميعان را با استفاده از هواپيما به ابر تزريق مي‌كنند. بعد از شلیك گلوله حامل یدید نقره توسط هواپیما یا راكت به داخل ابر، حدود ۴۵ دقیقه بعد، ابر شروع به باریدن می كند. این مدت، زمانی است كه ابر از مكانی كه برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. براي همين مكان تزريق اين مواد بايد به دقت انتخاب شود تا با محل مورد نياز باران، درلحظه بارش تطبيق پيداكند.

روش زمینی : در مناطق كوهستاني، درفصل زمستان هم مي‌توان از روش باروري زميني استفاده كرد. هواي مرطوب، موقع صعود از كوه‌ها سرد مي‌شود و ابرها تشكيل مي‌شوند. اينها، ابرهاي كوهساري هستند. 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.بارورسازي اين نوع ابرها با استفاده رها سازی هسته های یدور نقره توسط ژنراتورهای زمینی ، باعث افزايش كارايي بارندگي مي‌شود. زمان تأثير مواد باروري 20 تا 40 دقيقه بعد از تزريق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود 50-40 کيلومتري محل تزريق اثرات بارورسازي نمايان مي‌شود.

این روش ها هرکدام دارای مزایا ومعایبی می باشند :

هواپيما داراي مزيت امكان حمل مواد مورد استفاده و پاشيدن آن دقيقاً در محل انتخاب شده مي‌باشد ولي چون فقط زمان بسيار كوتاهي در محل مورد نظر قرار مي‌گيرد و به سرعت از آن دور مي‌شود براي اجراي يكسري عمليات كه داراي بازده اقتصادي قابل توجه باشد؛ بسيار گران تمام مي‌شود. ضمناً براي انجام عمليات، چندين هواپيما بايد شب و روز در پرواز باشند كه علاوه بر خطرات ناشي از ابرهاي رعد و برق‌دار؛ خطر پرواز بر نواحي كوهستاني به (ويژه در زمان عدم امكان ديد) نيز وجود دارد و ديگر اينكه با هواپيما فقط مي‌توان يخ خشك را به عنوان عامل هسته‌بندي به ابر رساند. بدين ترتيب استفاده از هواپيما فقط در موارد آزمايشي مقرون به صرف خواهد بود.

با توجه به موارد گفته شده و شعاع عملكرد و ظرفيت كم بالن‌ها و موشكها؛ ظاهراً ژنراتورها نسبت به سايرين برتري دارند گر چه داراي محدويت‌هايي نيز مي‌باشند بدين صورت كه براي رساندن هسته‌هاي رها شده از ژنراتورها (يدور نقره) به داخل ابر؛ بايد جريانات صعودي طبيعي از پايين به بالا در ابرها وجود داشته باشد. بدين ترتيب زمان و جهت خروج يدور نقره از ژنراتورها بايد به طور دقيق پيش‌بيني شود. با كمك جريانهاي عمودي كه هميشه به موازات نمو و توسعه ابرهاي بزرگ هستند همانند (ابرهاي كومولوس) هسته‌هاي اكتيو يدور نقره را بايد در مناسبترين مكانها قرار داد.

مطمئن‌ترين و با صرفه‌ترين راه براي بدست آوردن حداكثر نتيجه از اقدامات توليد ريزش جوي، تأسيس اداره مركزي عمليات است كه دائماً بايد از تحولات هواشناسي مطلع باشند و در زمان مناسب عمل تلقيح را انجام دهند. در اجراي عمليات باروري جهت رسيدن به نتايج قانع كننده قطعي كه لازمه آن اجراي كامل عمليات طي يك دوره زماني مناسب مي‌باشد بايد از سه موضوع مهم زير كمك گرفت:

  • متخصصين مجرب

  • اعتبارات مالي مورد نياز

  • مدت زمان كافي كه در نتيجه نهائي كار بسياز مؤثر مي‌باشند.

 در ايران از دو روش براي باروركردن ابرها استفاده مي‌شود كه يكي روش باروري قله ابر و ديگري باروري درون ابر است. براي باروري قله ابر از گلوله‌هاي پرتابي يدور نقره استفاده مي‌شود. چون هنگام اجراي عمليات، مي‌توان ابر و محل مناسب آن را ديد و عامل باروري، سريع‌تر و با دقت بيشتر به ابر تزريق مي‌شود. روش ديگر در كشورمان، تزريق افقي نيتروژن مايع است. گلوله‌هاي يدور نقره پرتابي، هسته‌هاي يخي مصنوعي را وارد منطقه فوق سرد ابري مي كنند و نيتروژن مايع با ايجاد سرمايش شديد در ابر، از بخار آب وآب فوق سرد هسته‌هاي يخي توليد مي‌كند.

تاريخچه باروري ابرها در جهان

 مطالعات مربوط به تحريك ابرها و ايجاد باران مصنوعي در دهه اول قرن حاضر شروع شده و كم‌كم مورد توجه كشورها قرار گرفته است درسالهاي 1932 دانشمندان روسي در مؤسسه باران مصنوعي در جهت كشف راهي براي تعديل مصنوعي آب و هوا سرگرم تحقيق و بررسي بودند در سال 1933 T.Bergeron مشخص كرد كه وجود بلورهاي يخ و قطرات كوچك بسيار سرد آب، يكي از عوامل اصلي تشكيل باران است. بدين منظور آقاي Findeisen در آلمان در ابرهاي بسيار سرد پودر يخ پاشيد و ملاحظه كرد ابرها به باران و برف مصنوعي تبديل مي‌شوند.  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. پس از مدتي دانشمندي به نام Vonnegut متوجه شد كه ذرات يدور سرب نيز مي‌تواند در ابرها عمل تحريك مصنوعي نظير عمل يخ خشك را انجام دهد ولي همه اينها عموماً به نتيجه مثبتي نرسيدند. سپس Longmuir از اكتشافات شفر و عده زيادي از دانشمندان و مؤسسات جهت مهار كردن رطوبت هوا استفاده كرد 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.

 تاریخچه باروری ابر ها در ایران

پس از محمد بن زكرياي رازي، ابن سينا، خيام، ابوريحان بيروني و انوري كه آثاري در زمينه مسائل جوي از خود به يادگار گذاشته اند؛ فعاليت هاي منظم هواشناسي اولين بار با اندازه گيري عناصر جوي توسط سفارتخانه هاي انگليس و روس در تهران و مناطق نفت خيز جنوب آغاز شد در سال ۱۲۹۸ نيز تدريس هواشناسي به عنوان يك واحد درسي در مدرسه برزگران كرج شروع و در همان محل اولين سكوي هواشناسي براي اندازه گيري دماي هوا، ميزان بارش و رطوبت احداث و ۱۰ سال بعد كامل شد.
 نخستين بار، در سال 1353 طرح باروري ابرها توسط وزارت نيرو براي افزايش ذخيره آبي سدهاي لتيان و كرج،  به‌وسيله يك شركت كانادايي و با استفاده از 30 دستگاه ژنراتور زميني تصعيد يدور نقره و يك هواپيما اجرا شد. در سال 1367، تجهيزات به‌جا مانده از طرح جاجرود و كرج به يزد منتقل شد و سپس در سال‌هاي 69 تا 75 عمليات باروري ابرها با استفاده از ژنراتور زميني در ارتفاعات شيركوه يزد اجرا شد. در هر عمليات باروري از مقدار ناچيزي يدورنقره استفاده مي‌شود و تحقيقات در دنيا، هيچ گونه عوارض زيست محيطي را نشان نداده‌است. در روش نيتروژن مايع هم چون نيتروژن پس از انتشار در هوا، به سرعت تبديل به گاز مي‌شود، هيچ گونه آلودگي ايجاد نمي‌کند.

در حال حاضر که حدود 10 سال از راه اندازي مركز ملي بارورسازي ابرها مي گذرد مسوولان اين مركز معتقدند، تاكنون اقدامات فراواني در زمينه كسب دانش فني باروري ابرها، ايجاد مركزي با عنوان مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها، خريد هواپيما و تجهيزات مخصوص بارور كردن ابرها و تهيه رادارهاي هواشناسي انجام شده است.
مسؤلان اين امر معتقدند، در اين سالها موضوع باروري ابرها از جايگاهي ويژه در كشور و منطقه برخوردار است. به طوري كه از سوي مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها در سال آبي 85 - 86 در مساحتي حدود يك سوم كشور اين فعاليت انجام شد. وزارت نيرو براساس ماده 19 قانون ملي شدن آب ها و ماده 29 قانون توزيع عادلانه آب وظيفه استحصال آب از طريق باروري ابرها را به عهده دارد. جز اين ماده قانوني ، صورتجلسه اي نيز با سازمان هواشناسي مبادله شده كه براساس آن وظيفه تحقيقات درخصوص باروري ابرها به عهده سازمان هواشناسي است و وظيفه انجام مطالعات و اجراي طرح هاي باروري ابرها را وزارت نيرو عهده دار شده است.
براساس گزارش هاي منتشر شده ، طرح باروري ابرها در سال آبي 85 - 86 با استفاده از 2 فروند هواپيماي مجهز به تجهيزات مخصوص باروري ابرها از ابتداي آذر 1385 در محدوده اي به شعاع 400 كيلومتر از مركز يزد كه شامل استان هاي يزد،كرمان ، فارس ، اصفهان ، چهارمحال و بختياري و كهگيلويه و بويراحمد و بخش هايي از استان هاي خراسان رضوي و جنوبي ، قم و سمنان مي شود، به اجرا درآمده است كه اين فعاليت ها تداوم خواهد يافت. همچنين بر اساس گزارش مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها، در طول دوره عمليات به راه اندازي مجدد رادارهاي هواشناسي مستقر در استان هاي يزد و كرمان اقدام شد و سايت راداري كوهپايه اصفهان نيز به بهره برداري رسيد.

 نکاتی مهم در مورد باروری ابرها

1.     تجربه 24 کشور در سطح جهان نشان داده است که باروری ابرها می‌تواند مقدار بارش 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.

3.      تا به حال نشانه‌ای وجود ندارد که باروری ابرهای منطقه باعث کاهش بارش در مناطق مجاور شده باشد.

4.      باروری ابرها هرگز عملی بر خلاف طبیعت نیست، زیرا گاهی حیات انسان و تولید مواد غذایی به این روش وابسته است.

منابع

سایت سازمان هواشناسی ،وب سایت جامع فیزیک،خبرگزاری ایسنا

جام جم آنلاين

http://www.wmir.ir/index.php?option=com_content&task=view&id=23&Itemid=1

http://www.magiran.com/npview.asp?ID=1815874

http://www.tafrihi.com/maghale/7.htm

http://tomyanh.blogfa.com/post-33.aspx

http://noorelm.mihanblog.com/post/6

http://www.daneshnameh.roshd.ir

http://www.tebyan.net/index.aspx?pid=78685&consultationid=619205

http://www.khorasannews.com/news.aspx?9_17349_10_1394.XML

 




   آیات و روایات
   در مكتب امام
   سد طالقان
   سدهاي بزرگ ايران
   سيل
   جمعيت ايران
   سونامی
   گیاهان داروئی
   دارواش
   فرسایش
   درختکاری
   مرتع و مرتعداری
   عطر و اسانس گیاهان
   نانو تکنولوژی
   انرژی های نو
   انرژی هسته ای
   کودهای شیمیایی
   سم
   باران اسیدی
   باران مصنوعی
   ممیزی مراتع
   مصالح ساختمانی
   پیوند
   قوانین
   حقوق آب
   بازیافت 1
   بازیافت 2
   حفظ یا تغییر اراضی کاربری
   حریم و مرتع حریم روستایی
   تاسیسات ساختمان