تولید باران مصنوعی با باروری ابرها
مهم‌ترین هدف برای باروری ابرها، افزایش میزان بارش، جلوگیری از بروز بلایای طبیعی از قبیل سیل، تگرگ، رعد وبرق، انتقال زمانی و مکانی بارش، زدودن مه مزاحم، تعدیل آب وهوا، تولید برف در ارتفاعات و… است.
الان حدود ۴۰ کشور جهان، برنامه‌های باروری ابرها را انجام می‌دهند.جو زمین، حاوی مقادیر متغیری از بخار آب است. مقدار این بخار آب، رابطه مستقیمی با دمای هوا دارد.
مثلا اگر دمای هوا در سطح زمین ۲۵ درجه و تراکم بخار آب، نصف بیشترین مقدار موجود در آن دما باشد، وقتی این حجم هوا به ارتفاعات بالاتر صعود می‌کند، میزان حجم بخار آبی که می‌تواند درخود نگه‌دارد کمتر می‌شود.
با رسیدن دما به ۱۲ درجه، هوا از بخار آب اشباع می‌شود. اگر سرد شدن ادامه یابد، میزان بخار اضافه برمیزان مورد نیاز برای حفظ حالت اشباع، به قطرات ابر تبدیل می‌شوند.
قطرات ابر در اطراف هسته‌های میعان ابر به‌وجود می‌آید. ذرات میکروسکوپی معلق در جو که نسبتا بزرگ و جذب‌کننده هستند، برای هسته‌های میعان ابر، مناسب‌ترند.
بهترین روش برای بارور کردن ابرها، افزایش این هسته‌های میعان در ابر است. در باروری مصنوعی ابر، عامل بارورکننده برحسب دمای ابر تفاوت دارد. در ابرهای سرد (دمای ابر زیر صفر درجه) از یخ خشک و یدور نقره استفاده می‌شود و در ابرهای گرم (دمای ابر بالای صفر درجه) از قطرات آب و نمک طعام استفاده می‌شود.
روش‌های باروری ابرها
برای باروری ابر از ۲روش هوایی و زمینی استفاده می‌شود. روش هوایی، بیشتر مناسب برای فصل تابستان است که به ۳ طریق باروری در پایه ابر، باروری درون ابر و باروری تاج ابر صورت می‌گیرد. البته در مناطق کوهستانی، درفصل زمستان هم می‌توان از روش باروری زمینی استفاده کرد.
در روش هوایی، مواد لازم برای تولید هسته‌های میعان را با استفاده از هواپیما به ابر تزریق می‌کنند. بعد از شلیک گلوله حامل یدید نقره توسط هواپیما یا راکت به داخل ابر، حدود ۴۵ تا ۵۰ دقیقه بعد، ابر شروع به باریدن می کند.
این مدت، زمانی است که ابر از مکانی که برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. برای همین مکان تزریق این مواد باید به دقت انتخاب شود تا با محل مورد نیاز باران، درلحظه بارش تطبیق پیداکند. آب بارانی که از این روش به‌دست می‌آید، مقداری نیترات به‌همراه دارد که اضافه‌شدن آن به خاک، باعث حاصلخیزترشدن خاک می‌شود.
در ایران از ۲روش برای بارورکردن ابرها استفاده می‌شود که یکی روش باروری قله ابر و دیگری باروری درون ابر است. برای باروری قله ابر از گلوله‌های پرتابی یدور نقره استفاده می‌شود. این روش بر روش‌های دیگر ترجیح دارد.
چون هنگام اجرای عملیات، می‌توان ابر و محل مناسب آن را دید و عامل باروری، سریع‌تر و با دقت بیشتر به ابر تزریق می‌شود. روش دیگر در کشورمان، تزریق افقی نیتروژن مایع است. این دو روش عملکردهای متفاوتی دارند.
گلوله‌های یدور نقره پرتابی، هسته‌های یخی مصنوعی را وارد منطقه فوق سرد ابری می کنند و نیتروژن مایع با ایجاد سرمایش شدید در ابر، از بخار آب وآب فوق سرد هسته‌های یخی تولید می‌کند.
نخستین بار، در سال ۱۳۵۳ طرح باروری ابرها توسط وزارت نیرو برای افزایش ذخیره آبی سدهای لتیان و کرج، به‌وسیله یک شرکت کانادایی و با استفاده از ۳۰ دستگاه ژنراتور زمینی تصعید یدور نقره و یک هواپیما اجرا شد. میزان متوسط افزایش بارندگی در این طرح، ۱۳درصد گزارش شد.
در سال ۱۳۶۷، تجهیزات به‌جا مانده از طرح جاجرود و کرج به یزد منتقل شد و سپس در سال‌های ۷۵،۷۴،۷۳،۷۰،۶۹ عملیات باروری ابرها با استفاده از ژنراتور زمینی در ارتفاعات شیرکوه یزد اجرا شد.
با توجه به تاکید رئیس جمهور وقت (آقای هاشمی) در سمینار اقتصاد آب در آذر۱۳۷۵ مبنی بر ایجاد مرکز باروری ابرها، با ابلاغ وزیر وقت نیرو (آقای زنگنه) در بهمن ۱۳۷۵ مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در یزد تاسیس شد.
آیا یدور نقره برای محیط زیست و سلامت خطرناک است؟
تاکنون تحقیقات وسیعی در مورد تاثیرات زیست محیطی باروری ابرها صورت گرفته است .چون در این برنامه بیشتر از یدور نقره استفاده می‌شود، لذا بر تاثیر این ترکیب مطالعات بیشتری می‌شود.
یدورنقره جزء مواد سمی نیست و چون در آب غیرقابل حل است، مسمومیت ایجاد نمی‌کند. غلظت یدور نقره در آب باران ناشی از عملیات باروری ابرها، بین ۲ تا ۴۸ واحد در تریلیون گزارش شده است درحالی که این مقدار کمتر از یک هزارم میزان مجاز در آب آشامیدنی است.
در هر عملیات باروری از مقدار ناچیزی یدورنقره استفاده می‌شود و تحقیقات در دنیا، هیچ گونه عوارض زیست محیطی را نشان نداده‌است. در روش نیتروژن مایع هم چون نیتروژن پس از انتشار در هوا، به سرعت تبدیل به گاز می‌شود، هیچ گونه آلودگی ایجاد نمی‌کند.
بارورسازی ابرهای کوهساری
هوای مرطوب، موقع صعود از کوه‌ها سرد می‌شود و ابرها تشکیل می‌شوند. اینها، ابرهای کوهساری هستند. بیشتر این ابرها ذرات یخ کافی برای تبدیل قطرات ابر سرد به باران را ندارند.
بارورسازی این نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعی، باعث افزایش کارایی بارندگی می‌شود. زمان تأثیر مواد باروری ۲۰ تا ۴۰ دقیقه بعد از تزریق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود ۵۰-۴۰ کیلومتری محل تزریق اثرات بارورسازی نمایان می‌شود.
بارورسازی ابرهای همرفتی
ابرهای همرفتی در بارندگی تابستانی در سراسر جهان نقش مهمی دارند و منبع عمده بارش در مناطق حاره‌ای هستند. باروری ابرهای همرفتی، بسیار پیچیده‌تر از ابرهای زمستانی کوهساری است.
بارورسازی ابرهای همرفتی با هسته‌های میعان بزرگ امکان پذیر است؛ اما از آنجایی که میزان مواد مورد نیاز زیاد است، این روش به ندرت عملی است. اگر شرایط مناسب باشند، ابرهای همرفتی می‌توانند تحریک شوند تا اینکه بیشتر رشد کرده و دوام طولانی‌تری داشته‌باشند.
تحقیقات نشان می‌دهد وارد کردن یدورنقره یا یخ خشک به قسمت‌های سرد یک ابر سبب انجماد قطرات می شود. در اثر انجماد گرمای نهان انجماد به مقدار زیادی آزاد شده، گرمای آزاد شده شناوری ابر را بیشتر کرده و سبب می‌شود ابر بیشتر رشد کند.
پاشیدن مواد میعان‌زا
از ژنراتورهای زمینی و هواپیما به قطعات ابر همرفتی، باعث آزاد شدن گرمای نهان انجماد قطرات آب شده و این گرما باعث شناوری بیشتر ابر و رشدکردن زیاد آن می‌شود، برای همین، کنترل کردن بارورسازی این ابرها بسیار پیچیده‌تر است.
نحوه اجرای عملیات بارورسازی ابرها در ایران
هرچند در دنیا روش های مختلفی جهت اجرای پروژه های تعدیل آب و هوا بکار گرفته می شود، لیکن مؤثرترین روش، استفاده از هواپیمای باروری ابرها می باشد که با هواپیما به سراغ ابرهای مناسب رفته و مواد باروری را در نقاط مؤثر ابر پخش می کنند. سیستم باروری ابرها در ایران نیز بیشتر با استفاده از هواپیما صورت می گیرد و به این منظور دو فروند هواپیما به تجهیزات باروری ابرها مجهز گردیده اند. یک شبکه رادار هواشناسی نیز در راستای اجرای پروژه طراحی و نصب گردیده است و این رادارها قادرند تا مشخصات کلی سیستم های ابری را تعیین و به مرکز کنترل عملیات باروری ابرها ارسال نمایند. این مشخصات شامل وضعیت ابر از لحاظ ارتفاع، گستردگی، تراکم، میزان آب موجود در ابر، سمت و سرعت حرکت سیستم است و می تواند پروفیل افقی و عمودی ابر را در مسیرهای مورد نظر ارائه نماید.
روش کار بدین ترتیب است که :
۱- با بررسی تصاویر ماهواره ای با طول موج های مختلف، کلیه سیستمهای جوی که به منطقه وارد می گردد، مورد بررسی قرار می گیرد.
۲- با متحرک سازی این تصاویر سمت و سرعت حرکت سیستم محاسبه می گردد.
۳- نقشه های پیش بینی جوی و همچنین اطلاعات ایستگاه های هواشناسی زمینی و جو بالا نیز جمع آوری می شود.
۴- سپس با وارد شدن سیستم ابری به منطقه عملیات، رادارهای هواشناسی مشخصات سیستم را تعیین می نمایند و در این حال اطلاعات هواشناسی زمینی بصورت دقیقتر بررسی می شود . سپس زمان و مکان مناسب اجرای عملیات باروری ابرها تعیین می گردد.
۵- با پرواز هواپیما و تعیین مسیر مورد نظر به سراغ ابرهای مناسب رفته و با تجهیزات نصب شده بر روی هواپیما، مشخصات دقیق ابر شامل دما، فشار، رطوبت، سرعت، میزان آب موجود در ابر و سایر پارامترهای مورد نظر تعیین می شود.
۶- متخصصین هواشناسی که در هواپیما وجود دارند نیز از نزدیک سیستم ابری را بررسی می نمایند و با کمک اطلاعات ماهواره ای و راداری که از مرکز کنترل عملیات مخابره می شود، مناسب ترین نقاط جهت باروری انتخاب کرده و نوع مواد باروری نیز تعیین می شود .
۷- سپس با انتخاب بهترین مسیر ورود به ابر، نسبت به تزریق مواد باروری در نقاط مورد نظر اقدام می نمایند.
زمان تاثیر مواد باروری حدوداً ۲۰ دقیقه بعد از زمان تزریق می باشد و با توجه به سرعت حرکت ابر در فاصله حدود ۴۰ تا ۵۰ کیلومتری محل تزریق ، اثرات بارور سازی نمایان می گردد. مدت تاثیر مواد باروری تا حدود ۲ ساعت و دامنه آن تا حدود ۲۵۰ کیلومتر از محل تزریق مواد باروری می باشد.