باروری ابر ـ باران‌زا

قبل از پایان نیمه اول قرن بیستم (۱۹۴۶) آگاهی‌های علمی بشر در زمینه تعدیل وضعیت هوا هنوز به حد مطلوب نرسیده بود تا ینکه در سیزدهم نوامبر ۱۹۴۶ آقای وینسنت جی شیفر در مجاورت ارتفاعات …

قبل از پایان نیمه اول قرن بیستم (۱۹۴۶) آگاهی‌های علمی بشر در زمینه تعدیل وضعیت هوا هنوز به حد مطلوب نرسیده بود تا ینکه در سیزدهم نوامبر ۱۹۴۶ آقای وینسنت جی شیفر در مجاورت ارتفاعات برکشایر در غرب ماساچوست به‌صورت آزمایشی در حدود ۵/۱ کیلوگرم از قرص‌های یخ خشک را از یک هواپیمای سبک به درون یک ابر استراتوکوملوس عدسی شکل فوق سرد (Supercold) رها کرد. پس از ۵ دقیق مشاهده نمود که ابر مذکور، به پاره برف‌هائی تبدیل شده که این برف‌ها قبل از اینکه کاملاً تصعید و محو گردند، حدود ۶۰۰ متر در هوای خشک زیر پایه ابر نزول کردند. لازم به اشاره است که کارشیفر یک حادثه ناگهانی نبود، بلکه قبل از آن دانشمندان و متخصصین برجسته فیزیک، ابر، مانند واگنر، برژرون، فندیسین در این زمینه و بر روی خصوصیات ساختار خرد فیزیکی ابرها تحقیقات زیادی انجام داده بودند به‌طوری‌که در همین راستا در سال ۱۹۳۲ در شوروی سابق یک مؤسسهٔ تولید باران مصنوعی به‌منظور بررسی شرایط و امکان تعدیل اوضاع جوی تأسیس شده بود. بعد از آزمایش شیفر، تحقیقات وسیعی در این زمینه شروع و توجه جوامع علمی، به‌خصوص در کشورهای دارای شرایط سخت و نامساعد جوی به این موضوع جلب شد، به‌طوری‌که در طول جنگ جهانی دوم نیز این تحقیقات ادامه یافت و حتی فندیسین در یک پرواز پرهیاهور از درون هواپیما ماسه‌های ریزی را به‌عنوان هسته‌های انجماد در داخل توده‌های ابر رها نمود. اما این ذرات به‌عنوان هسته‌های یخ‌ساز در تولید باران مصنوعی چندان مؤثر واقع نشدند و این آغازی بود که تحقیقات وسیع‌تری پیرامون یافتن مواد شیمیائی به عنوان هسته‌های یخ‌ساز یا هسته‌های انجماد (تراکم) برای تولید باران مصنوعی صورت گیرد.

شیفر بار دیگر در ادامه آزمایشات قبلی خود در یک جعبه سرد (Cold Box) مقادیری از قرص‌های یخ خشک را رها نمود و مشاهده کرد که پس از ایجاد یک سرمایش شدید، رشته‌هائی از بلورهای یخ در امتداد سیر حرکت قرص‌ها تولید شد. پس از این تجربه آزمایشگاهی وی این کار را در برخی از سیستم‌های طبیعی مانند ابرهای لایه‌ای یا توده‌ای انجام داد و به نتیجه مشابه دست یافت. بدین ترتیب اولین گام مهم بشر در تشخیص یخ خشک به‌عنوان هسته یخ‌ساز تحقیقات بعدها دانشمندان دیگری چون ونگوت جهت یافتن مواد شیمیائی دیگر به‌عنوان هسته‌های انجماد زحمات زیادی را متحمل شدند و بالاخره به این نتیجه رسیدند که علاوه بر یخ برداشته شد. در ادامه همین خشک بخار تصعید شده یدور نقره نیز می‌تواند به‌عنوان مناسب‌ترین هسته‌های یخ‌ساز در درون ابرهای فوق سرد به‌کار رود. ونگوت با استفاده ژنراتورهای تصعید یدور نقره که می‌تواند ذرات ریز یدور نقره را به‌عنوان هسته انجماد در شرایط مناسب صعود و ناپایداری جوی به پایه ابر برساند این تجربه را در طبیعت آزمایش کرد.

پس از آن محققان دیگری چون لانگ مؤثر نیز این تحقیقات را پی‌گر فته و نه تنها در ایالات متحده بلکه در دیگر کشورهای جهان گام‌های بلندی در زمینه تعدیل شرایط جوی چون نابودی تگرگ جهت جلوگیری از رساندن خسارت به محصولات کشاورزی و پراکنده ساختن مه به‌خصوص در فرودگاه‌ها و یا ایجاد انگیزش در ابرهای مستعد برای باروری در کشورهای خشک و نیمه خشک جهان برداشته شد به تدریج نه تنها مراکز علمی و دانشگاهی بلکه مؤسسات فنی و تکنولوژیک نیز چه به‌صورت خصوصی و چه به‌شکل دولتی و بین‌المللی سازمان W.M.O نیز فعالیت‌هائی را در این زمینه انجام داده و یا به‌صورت نظارت آنرا مورد ارزیابی قرار داده‌اند. در حال حاضر نه تنها در زمینه‌های کاربردی مانند استفاده از تکنیک باروری ابرها به‌عنوان منبع جدید استحصال آب بلکه از دیدگاه‌های علمی نیز این موضوع مورد توجه قرار گرفته است. به‌طوری‌که تجهیزاتی چون کامپیوتر و هواپیما و سیستم‌های خودکار ارزیابی و ماهواره و رادیومترهای با موج کوتاه و ایستگاه‌های خودکار باران سنجی در خدمت پروژه‌های باروری ابرها جهت افزایش بارش قرار گرفته است.

باروری ابرها

باروری یا تلقیح ابرها که با هدف ایجاد بارش مصنوعی صورت می‌گیرد در واقع ایجاد انگیزش (Exciting) در ابر برای از دست دادن بخار آب موجود در آن و یا به‌عبارت دیگر تسریع (Acceleration) در فرآیند بارش است. اساس این‌گونه فعالیت‌های مبتنی بر نظریه بر ژرون (هواشناسی سوئدی) است. در روش باروری ابرها در حقیقت با پاشیدن یا تلقیح (diffusion seeding or گرده‌های سرد، مانند یخ خشک (انیدرید کربنیک ۸۰) و یا مواد شیمیائی دیگر نظیر یدور نقره (Agi) به‌داخل ابرها و یا در پایه‌ آنها موجب انگیزش ابر و تسریع در وقوع بارش می‌شود. به‌عبارت دیگر ابرهای مذکور پتانسیل و همه شرایط لازم برای بارش را دارا هستند ولی کمبود هسته‌های انجماد مانع وقوع بارش می‌باشد.

تکنیک‌های باروری ابر

در حال حاضر تقریباً اکثر تکنیک‌های تغییر شرایط جوی به‌منظور افزایش بارش مبتنی بر انتشار هسته‌های انجماد در برون یا در زیر ابرهاست که این عمل به سه روش اجراء می‌شود.

۱) تکنیک‌های روسی: که در آنها از راکت برای پرتاب از سطح زمین تا ارتقاع ۷۰۰۰ تا ۸۰۰۰ متر استفاده می‌شود.

۲) تکنیک‌های هوابری (Airbormnethods): که با استفاده از انواع هواپیماها ابتدا با نصب دکل تجهیزات اندازه‌گیری و سنجش، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیائی، ارتقاع، عمق و... ابرها سنجیده و سپس با کاربرد وسایل دیگری چون انواع فشنگ یا مشعل‌های سوزاننده مواد شیمیائی چون نقره و محلول استون یا زغال‌هیا مخصوص حاوی استون یا زغال‌های مخصوص حاوی یدور نقره را سوزانده و بخار حاصله از تصعید و احتراق را به داخل ابرها منتشر می‌نمایند. یدور نقره در واقع نقش هسته‌های انجماد را ایفا می‌کند.

۳) تکنیک‌هائی که: در آنهاسیستم‌های تولید هسته‌های انجماد به‌عنوان ژنراتورهای تصعید یدور نقره در سکوهای زمینی نصب شده و با سوزاندن محلول‌های یدور نقره یا زغال‌های حاوی Agi را در زیر ابرها منتشر می‌کنند. البته در برخی از کشورها ممکن است از کلیه تکنیک‌ها به‌صورت تلفیقی استفاده شود. ضمناً روش‌های روسی و هوابری مؤثر، کاراتر ولی پرهزینه و پیچیده بوده ولی تکنیک‌های زمینی به‌خاطر سادگی نسبی و هزینه کمتر رواج بیشتری دارد.