عصر اهواز

«مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها» طی سال آبی ۹۴-۹۳ با انجام ۱۰۶ سورتی عملیات پرواز، پرکارترین سال را از لحاظ تعداد پروازها پشت سرگذاشته که با ارزیابی بارورسازی ابرها در مناطق هدف، نتایج این عملیات به زودی اعلام خواهد شد.

به گزارش ایسنا، مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در یزد که زیرنظر موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو فعالیت دارد از سال ۱۳۷۷ با همکاری رصدخانه مرکزی آب و هواشناسی روسیه، پروژه های عملیاتی متعددی را در مناطق مرکزی و استان های شمالی کشور به اجرا درآورده که با گسترش تدریجی شعاع عملیاتی، ۳۰ درصد مساحت کشور تحت پوشش عملیات بارورسازی ابرها قرار گرفته اند.

در این گزارش با مروری گذرا بر تاریخچه و جنبه های فناوری باروری ابرها و میزان اثربخشی عملی این روش‌ها نگاهی داریم به آخرین روند اجرای پروژه باروری ابرها در سال آبی جاری.

باروری ابرها، رویایی به بلندای تاریخ

بحث باروری ابرها (Cloud Seeding) که به عنوان شاخه‌ای از علم تعدیل وضع هوا (Weather Modification) 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 گردد و با اضافه کردن موادی خاص که تحت عنوان عامل‌های باروری نامیده می‌شود به منظور افزایش یا کاهش بارش صورت پذیرد، باروری ابر نامیده می‌شود.

اگر چه از سالهای ۱۹۳۲ دانشمندان روسی در مؤسسه باران مصنوعی در جهت کشف راهی برای تعدیل مصنوعی آب و هوا سرگرم تحقیق و بررسی بودند، اما در سال ۱۹۴۶ یک دانشمند آمریکایی به نام Vincent j. Schaefer در آزمایشگاه جنرال الکتریک به صورت تصادفی پی برد یخ خشک می‌تواند قطرات آب ابر سرد (قطرات آب مایع با دمای زیر صفر درجه سلسیوس) را به کریستالهای یخ تبدیل کند. وی در آزمایشی در حدود یک و نیم 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.

البته قبل از شفر در سال ۱۹۴۲ یک دانشمند آلمانی به نام فندایزن (Findesen) نیز آزمایش مشابهی را توسط هواپیما انجام داده بود. او به جای یخ خشک از شن و ماسه استفاده کرد اما نتیجه کار او مانند آزمایش شفر موفقیت‌آمیز نبود. متأسفانه فندایزن در طول جنگ جهانی دوم کشته شد و نتوانست آزمایش‌های خود را ادامه دهد. به این ترتیب شفر و دیگران، آزمایشهای خود را ادامه دادند و در حدود سالهای ۱۹۵۰ باروری ابرها به صورت یک فن‌آوری آغاز شد و به این ترتیب بشر توانست همانند سایر زمینه‌های زندگی خود، به یکی دیگر از رویاهایش جامه عمل بپوشاند. رویایی که بعضاً در گذشته، با استفاده از روشهای غیر علمی و یا خرافی سعی در اجرای آن داشت.

از آن تاریخ تاکنون پروژه‌های باروری ابرها در بسیاری از کشورهای جهان اجرا شده است.

قابلیتهای فناوری باروری ابرها

● استحصال منابع جدید آب با هدف کاهش اثرات ناشی از خشکسالی

● افزایش بارش به صورت برف یا باران

● از بین بردن تگرگ

● رفع مه در فرودگاه ها و اتوبان ها

روش‌های اجرای باروری ابرها

طی بیش از نیم قرنی که کارایی روشهای بارورسازی ابرها اثبات شده روش ها و مواد مختلفی در بسیاری از کشورهای پیشگام در زمینه باروری ابرها، مورد آزمایش قرار گرفته و اکنون از مهم‌ترین و مؤثرترین این روش ها در بسیاری از عملیات اجرایی باروری ابرها استفاده می‌شود.

استفاده از تجهیزات زمینی

در بسیاری از پروژه‌های باروری ابرها از شبکه ژنراتورهای زمینی که در محل‌های مناسبی در مناطق کوهستانی نصب می‌شوند، استفاده می‌شود. از این ژنراتورها برای تبدیل مواد باروری به ذرات بسیار ریز (درحدود میکرون) و آزادسازی آن در هوا استفاده می‌شود. سپس این مواد با استفاده از جریانات باد به درون ابر وارد می‌شود.

استفاده از تجهیزات پرتابی زمین به هوا

در این روش از تجهیزاتی مانند موشک های ویژه، گلوله‌های توپ و … استفاده می‌شود. در حال حاضر انواع مختلفی از موشک های حاوی مواد باروری ابر وجود دارند که در پروژه‌های محدودی از آنها استفاده می‌شود. البته عمده کاربرد این موشک ها، در جلوگیری از بارش تگرگ می‌باشد. با شلیک این موشک ها در قسمت های مناسبی در درون ابرهای تگرگ‌زا و سلول های طوفان، می‌توان از بارش تگرگ و یا وقوع بعضی از بارش های مخرب جلوگیری کرد.

استفاده از هواپیما

عمده عملیات اجرایی باروری ابرها با استفاده از هواپیما انجام می‌شود. استفاده از هواپیما خود شامل روش های مختلفی است که با توجه به نوع ماده باروری، شرایط جغرافیایی و نوع ابر تعیین می‌شود و به طور کلی می‌توان آنرا به سه دسته مهم باروری در پای ابر، باروری در داخل ابر و باروری از قله ابر تقسیم کرد.

هر یک از روش‌ها باروری ابرها یا ترکیبی از آنها با درنظر گرفتن ملاحظات مربوط به نوع ابر و شرایط اقلیمی و جغرافیایی منطقه و نوع ماده باروری مورد استفاده و سایر پارامترهای دخیل در این امر انتخاب می‌شوند.

باروری ابرها در جهان

براساس گزارش جولای ۲۰۱۳ سازمان جهانی هواشناسی در حال حاضر بیش از ۴۲ کشور دنیا در حال اجرای پروژه‌های تحقیقاتی و اجرایی در زمینه تعدیل آب و هوا هستند که کشورهای روسیه و آمریکا به عنوان پیشگامان این حوزه تحقیقات مفصل و دامنه‌داری را در این زمینه انجام داده‌اند.

در دو کشور آمریکا و استرالیا برنامه های عملیاتی باروری ابرها بیش از ۵۰ سال است که بدون وفقه در حال انجام می‌باشد. در حال حاضر بعد از چین، آمریکا، تایلند و هند بیشترین سرمایه گذاری در زمینه برنامه‌های عملیاتی تعدیل آب و هوا را انجام داده‌اند. همچنین ۳۶ برنامه فعال عملیات تعدیل آب و هوای در حداقل ۹ ایالت واقع در غرب ایالات متحده آمریکا (کالیفرنیا، نوادا، یوتا، آیداهو، وایومینیگ، کلرادو، داکوتای شمالی، کانزاس و تگزاس) در حال انجام است. در سالهای اخیر کشورهای هند، تایلند، آمریکا و فلسطین اشغالی بیشترین سرمایه‌گذاریها را در زمینه تحقیقات تعدیل آب و هوا انجام داده‌اند و در این زمینه بسیار فعال می‌باشند.

شواهد علمی معتبری درباره اثربخشی باروری ابرهای زمستانه در مناطق کوهستانی (برای تولید برف) وجود دارد.

مطابق بیانیه ۲۰۰۵ انجمن تعدیل آب و هوا در حال حاضر بسیاری از آزمایشات تحقیقاتی نشان داده‌اند که سیستم های ابری کوهستانی زمستانه به طور موفقیت آمیزی قابلیت افزایش بارش دارند. به عنوان نمونه در چندین منطقه کوهستانی غرب ایالات متحده آمریکا، سیر تکاملی، رشد و سقوط ذرات یخ ناشی از باروری به ثبت رسیده و شدت بارش در مناطق بارورشده در دامنه یک صدم تا بزرگتر از یک میلیمتر بر ساعت افزایش یافته و گرچه این تحقیقات در مقیاس زمانی و مکانی کوچکی بوده اما نتایج آنها با ارزیابی رندوم سازگار بوده است. مضافاً آنکه تعداد قابل توجه و در حال رشد برنامه‌های عملیاتی همواره حاکی از افزایش ۵ تا ۱۵ درصد بارش فصلی می‌باشد. نتایج در مناطق قاره‌ای و ساحلی مشابه هستند اما بیشترین پتانسیل افزایش بارش در مناطق ساحلی متعلق به ابرهای کانوکتیو می‌باشد. با توجه به سازگاری اثرات در مناطق مختلف می‌توان نتایج ارزیابی را تعمیم داد.

این بیانیه توسط جوامع تخصصی از قبیل انجمن تعدیل آب و هوا، سازمان جهانی هواشناسی و انجمن آب و هواشناسی آمریکا تصدیق می‌شود. علاوه بر آن انجمن آب و هواشناسی آمریکا بیان می‌کند که مدارک قابل توجهی وجود دارد که تحت شرایط معین با تکنیکهای موجود، بارش از ابرهای کوهستانی ابرسرد افزایش می‌یابد. آنالیزهای آماری داده‌های بارش در بعضی پروژه‌های طولانی مدت حاکی از افزایش فصلی تقریباً ۱۰درصد می‌باشد.

سابقه باروری ابرها در ایران

در سال ۱۳۴۶ دولت ایران اجرای پروژه باروری ابرها را از کشور امریکا درخواست کرد که با توجه به عدم تحقق این موضوع، مجلس شورای ملی در ۲۷ تیرماه ۱۳۴۷ در ماده ۱۹ قانون آب و نحوه ملی شدن آن استحصال آب از طریق بارور کردن ابرها را از جمله وظایف وزارت آب و برق عنوان کرد. وزارت نیرو طی سال های ۱۳۵۳ تا ۱۳۵۷ با همکاری یک شرکت کانادایی و با استفاده از یک فروند هواپیما و ژنراتورهای زمینی تصعیدکننده یدور نقره مبادرت به اجرای پروژه باروری ابرها در حوزه آبریز سدکرج و جاجرود کرد.

پیگیری این پروژه با توجه به شرایط ویژه پس از انقلاب و جنگ تحمیلی سالها با وقفه مواجه شد و بین سال های ۱۳۶۷ تا ۱۳۷۵ به صورت پراکنده و با استفاده از ژنراتورهای زمینی در ارتفاعات شیرکوه یزد به اجرا درآمد.

در سال ۱۳۷۵ بنابر تاکید رییس جمهور وقت و با ابلاغ وزیر وقت نیرو مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها تاسیس شد.

این مرکز از سال ۱۳۷۷ با همکاری کشور روسیه (رصدخانه مرکزی آب و هواشناسی روسیه) چهار پروژه عملیاتی تحت عناوین یزد۱- ، یزد-۲ ، یزد-۳ و یزد-۵ را در مناطق مرکزی کشور و پروژه گیلان-۱ را در سال ۱۳۷۸ در استان های شمالی کشور به اجرا در آورد. طی این سال ها در مناطق مرکزی کشور هرساله شعاع عملیاتی و مساحت تحت پوشش پروژه باروری ابرها افزایش یافته است به طوری که در اولین پروژه، مساحت آن به مرکزیت شهر یزد دایره ای به شعاع ۲۰۰ کیلومتر و در پروژه های بعدی به ۳۰۰ ، ۳۵۰ و ۴۵۰ کیلومتر افزایش یافته است لذا ناحیه تحت پوشش عملیات بارورسازی ابرها حدود ۵۰۰ هزار کیلومتر مربع معادل با ۳۰ درصد مساحت کل کشورمان را شامل می شود .

مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها بر اساس موافقت نامه طرح ملی مطالعه و اجرای بارورسازی ابرها و در فاصله سال های ۱۳۷۸ تا ۱۳۸۵ نسبت به تجهیز دو فروند هواپیمای مخصوص باروری ابرها ، راه اندازی سه سایت رادار هواشناسی در استان های یزد، کرمان و اصفهان، آموزش کارشناسان ایرانی و انتقال فناوری و بومی سازی آن اقدام کرده است.

اجرای پروژه گیلان-۲ در اردیبهشت، خرداد و تیرماه سال ۱۳۸۷ اولین تجربه مستقل کارشناسان کشورمان در اجرای پروژه بارورسازی ابرها و بدون حضور کارشناسان خارجی بوده است که نقطه عطفی در تاریخ باروری ابرها در کشور به شمار می رود . از آن تاریخ تاکنون بیش از ۴۰۰ سورتی پرواز بر فراز سیزده استان کشور شامل استانهای یزد، کرمان، فارس، اصفهان، کهکیلویه و بویر احمد، چهار محال بختیاری، آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی ، قم ، مرکزی ، زنجان، اردبیل و تهران انجام شده که در نتیجه این پروازها میلیاردمترمکعب آب از بارورسازی ابرها استحصال شده است.

نحوه اجرای عملیات بارورسازی ابرها در ایران

استفاده از هواپیمای بارورسازی ابرها موثرترین روش جهت اجرای پروژه‌های تعدیل آب و هوا به شمار می رود که طی آن با هواپیما به سراغ ابرهای مناسب رفته و مواد باروری را در نقاط مؤثر ابر پخش می‌کنند.

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 شده اند. یک شبکه رادار هواشناسی نیز در راستای اجرای پروژه طراحی و نصب شده که قادرند مشخصات کلی سیستم های ابری را تعیین و به مرکز کنترل عملیات باروری ابرها ارسال کنند. این مشخصات شامل وضعیت ابر از لحاظ ارتفاع، گستردگی، تراکم، میزان آب موجود در ابر، سمت و سرعت حرکت سیستم است و می‌تواند پروفیل افقی و عمودی ابر را در مسیرهای مورد نظر ارائه کند.

روند اجرای عملیات باروری در ایران بدین ترتیب است که در ابتدا با توجه به خروجی مدل‌های پیش‌بینی، نقشه‌های پیش‌یابی و واقعی، بولتن‌های پیش‌بینی سازمان هواشناسی و تصاویر باندهای مختلف ماهواره هواشناسی، مشخصات کلی و زمان تقریبی ورود سیستمهای جوی به منطقه عملیاتی پروژه توسط کارشناسان هواشناسی مرکز عملیات مشخص می شود.

مرحله بعد، اعلام آماده باش توسط مدیریت راهبردی عملیات باروری به گروه پرواز جهت آماده‌سازی و شارژ هواپیما به مواد باروری و گروه رادار و تجهیزات جهت بررسی سنجنده‌های اندازه‌گیر پارامترهای هواشناسی داخل هواپیما و در ادامه آغاز به کار رادارهای هواشناسی وزارت نیرو با مدیریت و نظارت گروه رادار و تجهیزات مرکز با درخواست مدیریت راهبردی عملیات پروازی به علاوه دریافت داده‌ها و محصولات رادارهای متعلق به سازمان هواشناسی است.

پس از آن ضمن رصد همزمان نوع، رفتار و جزئیات سیستم بارش‌زا و مکانهای تحت تأثیر آن از طریق تصاویر ماهواره‌ای، رادارهای هواشناسی و با استفاده ازگزارش‌های متار و هوای حاضر، مشخصات کامل ابر با بررسی محصولات راداری از قبیل ضخامت ابر، شدت بارش لحظه‌ای، بارش تجمعی، بررسی مشخصات فیزیکی مقطع عمودی سیستم ابری، رفلکتیویتی سیستم ابری در سطوح مختلف افقی، شناسایی پدیده‌های خطرناک مانند ابر کمولونیمبوس، رعد و برق و تگرگ مشخص می شود.

پس از بررسی علمی و تخصصی سیستمهای ابری و مناسب تشخیص دادن شرایط سیستم ابری جهت باروری و در نظر گرفتن ضوابط تعلیق یا توقف پروژه در خصوص اجرای عملیات تصمیم گیری می شود.

تهیه پلان پروازی و ارسال آن به دفتر هواپیمایی پشتیبانی پروازها و تامین هواپیماها، ارائه مشخصات سیستم جوی از قبیل ضخامت و گستردگی سیستم ابری، سرعت و جهت سیستم، شرایط هوای حاضر سیستم از قبیل دما، رطوبت نسبی، ارتفاع پایه ابرها، نوع ابرها، نوع پدیده، سرعت و جهت باد در سطوح مختلف و در نهایت تعیین مکان اجرای عملیات با مختصات و علائم خاص بر روی نقشه‌های استاندارد و ارائه آن به رهبر عملیات، اعزام کروی خلبانی و کروی پروازی مرکز به فرودگاه، برخاست هواپیما و طی مسیر به مناطق از پیش تعیین شده، هدایت کروی عملیاتی به مناطق مستعد با برقراری ارتباط مرکز کنترل عملیات زمینی با هواپیما، انجام باروری و ثبت اطلاعات سنجنده‌های اندازه‌گیر پارامترهای جوی نصب شده بر روی هواپیما و اطلاعات مسیر پرواز و نقاط شلیک مواد باروری از دیگر مراحل عملیات باروری ابرهاست که با دستور خاموش کردن رادارهای هواشناسی در صورت خارج شدن سیستم باروری از منطقه و در نهایت تحویل اطلاعات و داده‌ها به واحد مطالعات و ارزیابی جهت ارزیابی عملیات و محاسبه نتایج اجرای پروژه پایان می‌یابد.

بدین ترتیب فرآیند اجرای عملیات بارورسازی ابرها نه تنها منوط به بررسیهای فنی و تخصصی و تطابق پارامترهای مختلف با معیارها و ضوابط تعریف شده جهانی می‌باشد که لازمه آن پشتیبانی گروهها و ارگانهای مختلف در فراهم آوردن امکانات و مقدمات اجرای پروژه است.

باروری سازی ابرها در سال آبی ۹۳- ۹۴

از تاریخ ۱۶ دی‌ماه ۱۳۹۳ تا ۲۰ اردیبهشت ۱۳۹۴، یکصد وشش سورتی پرواز عملیاتی شامل تست و شناسایی صورت گرفته است که از این تعداد، ۷۳ پرواز عملیاتی در پلیگون‌های عملیاتی شمال غرب، ایران مرکزی و تهران و دیگر پروازهای غیرعملیاتی شاملتست سنجنده‌های هواشناسی و شناسایی بوده است.

پلیگون‌های عملیاتی شمال غرب، ایران مرکزی و تهران توسط گروه عملیات پروازی “مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها” و با توجه به تجربیات کسب‌شده از پروژه‌های انجام‌شده در سال‌های گذشته و بررسی‌های لازم در مورد جهت غالب حرکت سامانه‌های جوی، توپوگرافی منطقه، حوزه‌های آبریز، روخانه‌های دائمی و سایر مشخصات استان‌ها قبل از شروع پروژه سال آبی ۹۴-۹۳ تعیین شد.

منطقه تحت‌تاثیر مواد بارورسازی در هر پرواز متناسب با سرعت باد، حمل دو ساعته مواد در راستای باد از لحظه تزریق تعریف می‌شود.

تعداد پروازهای عملیاتی در سال ۸۸-۸۷ نسبت به دیگر سال‌های اجرای پروژه بیشتر است. البته تعداد کل پروازها در سال آبی جاری (۹۴-۹۳) نسبت به سال‌های گذشته بیشتر است که ۷۳ مورد از پروازهای این سال؛ عملیاتی و بقیه پروازهای شناسایی در استان‌های خراسان رضوی، خراسان شمالی و کرمانشاه و همچنین تست سنجنده‌های هواشناسی دو فروند هواپیمای باروری ابر بوده است.

بنابر اعلام مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها یزد در حال حاضر، پروژه ارزیابی بارورسازی ابرها در مناطق هدف در سال آبی ۹۳-۹۴ در دست انجام می‌باشد که پیش‌بینی می‌شود طی سه، چهار ماه آینده امکان اعلام نتایج ارزیابی وجود فراهم شود.