مروری بر تاریخچه بارورسازی ابرها در ایران و جهان

به گزارش ایسنا، در این نوشتار با مروری گذرا بر تاریخچه باروری ابرها و میزان اثربخشی عملی این روش‌ها نگاهی داریم به آخرین روند اجرای پروژه باروری ابرها در کشورهای مختلف.

در قرن نوزدهم میلادی برخی کوشش کردند با توپ، موشک و دینامیت ابرها را به بارش وادارند. برخی آتش بزرگی می‌افروختند تا جریان هوای گرم و بالارونده را پدید آورند و برخی با ساختن دستگاه‌های بزرگ سرماساز به دنبال این بودند که هوا را به اندازه‌ای سرد کنند تا رطوبت درون خود را آزاد کند اما همه‌ آن کارها به دلیل نبود دانش کافی از فرآیند بارش باران و برف بی‌نتیجه بود.

از آغاز قرن بیستم میلادی که دانش بشر درباره‌ چگونگی بارش ابرها و مکانیسم بارش افزایش یافت، کوشش‌های علمی برای تأثیرگذاری بر ابرها و تغییر روند طبیعی بارندگی آغاز شد. در آن سال‌ها دانشمندان دریافتند که هنگام بارندگی بلورهای بسیار ریزی از یخ درون ابرها تشکیل می‌شود و مولکول‌های آب به آن‌ها می‌چسبند. این روند ادامه می‌یابد تا با رشد بلورها بر وزن آن‌ها افزوده می‌شود و سرانجام به اندازه‌ای سنگین می‌شوند که به سوی زمین فرود می‌آیند. در این حالت اگر هوا به اندازه‌ کافی سرد باشد، بلورها به شکل برف می‌بارند و اگر هوا به نسبت گرم‌تر باشد، همان دانه‌ها در هوا ذوب می‌شوند و باران می‌بارد.

در بعضی نقاط دنیا که با کم آبی روبرو هستند حتی ریزش چند میلی‌متر باران هم می‌تواند در فصل رشد محصول، حیاتی باشد و در برخی از دیگر نقاط کوچکتر شدن دانه‌های تگرگ می‌تواند به میزان قابل توجهی زیان‌های وارده به محصولات کشارزی را بکاهد. در همین جاست که «برنامه تعدیل آب و هوا» و دیگر عملیات بارور کردن ابرها وارد عمل می‌شود.

پیشینه و تاریخچه بارورسازی ابرها

در سال ۱۹۳۲ 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 ۱۹۳۷ در هلند به وسیله یخ خشک صورت گرفت. در سال ۱۹۴۲ 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 موفقیت‌آمیز نبود. متأسفانه فندایزن در طول جنگ جهانی دوم کشته شد و نتوانست آزمایشهای خود را ادامه دهد اما فعالیت‌های جدی در این زمینه پس از جنگ جهانی دوم آغاز شد. در سال ۱۹۴۶ میلادی دکتر برنارد ونگوت  کشف کرد که بلورهای بسیار ریز یدید نقره باعث تشکیل بلورهای یخ در بخار آب می‌شوند. ونگوت به این دلیل یدید نقره را برگزید که فاصله‌ مولکول‌ها در شبکه‌ بلوری آن با فاصله‌ مولکول‌های آب در شبکه‌ بلور یخ بسیار نزدیک است همچنین او روشی را ابداع کرد تا بتوان ذره‌های 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 (دی‌اکسیدکربن جامد) کار می‌کردند. آن‌ها مقدار زیادی یخ خشک را با هواپیما در میان ابرها پاشیدند و بارش مصنوعی ایجاد کردند. شفر در آزمایشگاه جنرال الکتریک برای اولین بار موفق به ایجاد باران مصنوعی شد وی پی برد یخ خشک می‌تواند قطره‌های آب ابر سرد (قطره‌های آب مایع با دمای زیر صفر درجه سانتی‌گراد) را به کریستال‌های یخ تبدیل کند. او در آزمایشی در حدود ۱.۵ 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، آزمایش‌های خود را ادامه دادند و در حدود سال‌های ۱۹۵۰ باروری ابرها بصورت یک فن‌آوری آغاز شد. از آن تاریخ تاکنون پروژه‌های باروری ابرها در بسیاری از کشورهای جهان اجرا شده است.

براساس گزارش‌های منتشر شده از طرف سازمان جهانی هواشناسی در حال حاضر بیش از ۵۰ کشور دنیا در حال اجرای پروژه‌های تحقیقاتی و اجرایی در زمینه تکنولوژی باروری ابرها هستند.در این میان می‌توان به کشورهای روسیه و آمریکا به عنوان دو کشور پیشگام که تحقیقات مفصل و دامنه‌داری در این زمینه انجام داده‌اند و دارای سابقه طولانی در اجرای پروژه‌های تحقیقاتی و اجرایی در این زمینه هستند، اشاره کرد.

در آمریکا، بخش اعظم برنامه‌های تعدیل هوا بطور مستقل توسط ایالات و بخش‌ها انجام می‌گیرد اما لایحه‌ای که در سنای آمریکا مطرح شده، قرار است سالانه ۱۰ میلیون دلار به ایجاد هیأت مشاوره تعدیل و تحقیقات آب و هوایی اختصاص یابد. وظیفه این هیأت، مطالعه برنامه‌های تعدیل هوا و سیاستگذاری در این زمینه است. در اروپا مانند اسپانیا و ایتالیا جهت مبارزه با محدودیت‌های 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 پروژه‌هایی در دست اجرا است.

چین از این فن‌آوری از جهات گوناگون استفاده می‌کند. به عنوان مثال چندی پیش برای اطفای آتش‌سوزی‌های وسیع جنگل‌های تبت و برای اداره بارندگی در جریان برگزاری المپیک سال   ۲۰۰۸  پکن از این فن‌آوری بهره جست. برخی 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 داده‌اند و اندونزی برای مقابله با آتش‌سوزی جنگل‌ها این شیوه را به کار برده است.

گزارش سالانه ثبت پروژه‌های تعدیل آب و هوای ملی که توسط سازمان هواشناسی جهان تألیف می‌شود، نشان می‌دهد که بطور مثال در طول دهه ۱۹۹۰ بیش از ۵۰ کشور نسبت به فعالیت‌های تعدیل آب و هوا ابراز علاقه کرده‌اند. بطور متوسط در هر سال در بخش‌های مختلف دنیا بین ۱۰۰ تا ۱۳۰ 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 ۱۳۵۳ تا ۱۳۵۷ به منظور افزایش ذخیره آبی سدهای لتیان و کرج در رودخانه های جاجرود و کرج همچنین ازسال ۱۳۶۸ با استفاده از ژنراتورهای زمینی در شیرکوه اجرا شد. مرحله جدید اجرای این طرح با استفاده از هواپیمای مخصوص از بهمن سال ۱۳۷۷ آغاز شد و تاکنون چندین پروژه در بخش‌های مرکزی ایران و استان‌های گیلان ، مازندران، اردبیل، آذربایجان های غربی و شرقی، تهران و کرمانشاه به اجرا در آمده است.

باروری ابرها که به عنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا شناخته می‌شود، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستم‌های ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل‌گیری و اجرا است. به عبارت دیگر هر عملی که باعث تحریک ابر و تغییر در فرآیندهای درونی ابر شود با پاشیدن یا تلقیح گرده‌های 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 می‌شود باروری ابر نامیده می‌شود.

به گزارش وب سایت جامع هوا و اقلیم شناسی، در حال حاضر بارورسازی ابرها، به سه روش ذیل اجراء می‌شود: الف) تکنیک‌های پرتاب موشک: راکت‌های حاوی بذرهای بارور کننده برای پرتاب از سطح زمین تا ارتفاع ۷۰۰۰ تا ۸۰۰۰ متری استفاده می‌شود. ب) تکنیک‌های هوائی: استفاده از انواع هواپیماها و تزریق مواد شیمیائی چون یدور نقره، نیتروژن مایع و... در ابرهایی که که دمای آن‌ها بین ۵- تا ۲۵-  درجه سلسیوس باشد. ج) تکنیک‌های ژانراتورهای زمینی: در این روش سیستم‌های تولید هسته‌های انجماد به‌عنوان ژنراتورهای تصعید یدور نقره در سکوهای زمینی نصب می‌شود و با سوزاندن محلول‌های یدور نقره یا مواد دیگر را  در زیر ابرها منتشر می‌کنند.در این روش نیز محدویت‌هایی وجود دارد. بدین صورت که برای رساندن هسته‌های 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 پیش‌بینی شود.

نکاتی که در باروری ابرها باید دانست:

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

۲- به دلخواه نمی‌توان در هر زمان و مکان با باروری ابرها به بارش دست یافت.

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

۴- تاکید می‌شود انرژی موجود در سیستم‌های آب و هوایی به قدری زیاد است که خلق سیستم‌های ابری بارانزا، تغییر الگوی باد به منظور آوردن بخارآب به یک منطقه و یا حذف کامل پدیده‌های جوی شدید غیرممکن است و لذا تکنولوژی‌های 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 آن‌ها برخورد کرد.

۵- پیامدهای ناخواسته باروری ابرها از جمله اثرات پایین دست باد و یا اثرات زیست محیطی و اکولوژیک آن ثابت نشده‌اند.

موادی که در باروری ابرها استفاده می‌شود مثل نمک ، یخ خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی‌شود و خطری ایجاد نمی‌کند زیرا مقدار این مواد بسیار ناچیز است. در این میان، برخی از مخالفان این روش از پیآمدهای زیست‌محیطی یدید نقره و سایر مواد بارورکننده بر روی آب ، خاک ، انسان ، گیاهان و... سخن می‌گویند 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 ۴۰ 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 پایین‌تر از غلظتی است که سازمان‌های بهداشتی به عنوان میزان عادی پذیرفته‌اند این درحالی است که غلظت نقره در خاک برخی نواحی، بسیار بیشتر از آن چیزی است که در بارش‌های ابرهای بارور شده یافت می‌شود.

۶- تجربه کشورهای صاحب این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است، مناطقی که متوسط بارش سالانه کم تر از ۲۵۰ میلی‌متر دارند، برای انجام پروژه های بارورسازی مقرون به صرفه نیستند.

۷- تجربه کشورهای صاحب این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است باروری ابرها می‌تواند در شرایط ایده ال با تکنولوژی پیشرفته نهایتاً مقدار بارش را بین ۱۰ تا ۱۵ درصد افزایش دهد.