بانک مقالات علمی و اطلاعات عمومی

بانک مقالات و اطلاعات و دانلود کتاب و جزوات علمی

تعدیل آب و هوا به روش بارورسازی ابرها

تعدیل آب و هوا به شیوه بارورسازی ابرها

تعدیل آب و هوا به عنوان شاخه جدیدی در علوم جو برای کنترل محدود و مقطعی بارش ، مه زدایی و کاهش خسارات تگرگ برای محققان و دانشمندان مطرح است.
دانشمندان علوم جو براساس کشفیات اولیه ، آزمایش های علمی گسترده ای را برای فناوری بارورسازی ابرها به عنوان روشی موثر در جهت تعدیل آب و هوا به اجرا درآوردند به طوری که اگر این فناوری بدرستی مورد استفاده قرار گیرد، به نتایج شگفت آوری می توان دست یافت. تاکنون هدف از بارورسازی ابرها و اقداماتی که در این زمینه صورت گرفته تعدیل مه ، تگرگ ، باد و رعدوبرق بوده ؛ اما هدف عمده از اجرای طرح ها در این خصوص افزایش بارش باران و برف است.
طبق اطلاعات به دست آمده از کشورهای عضو سازمان هواشناسی جهانی ، هم اکنون طرح های بارورسازی ابرها در بیش از 40 کشور جهان انجام می شود.

تعدیل آب و هوا به عنوان شاخه جدیدی در علوم جو برای کنترل محدود و مقطعی بارش ، مه زدایی و کاهش خسارات تگرگ برای محققان و دانشمندان مطرح است.
دانشمندان علوم جو براساس کشفیات اولیه ، آزمایش های علمی گسترده ای را برای فناوری بارورسازی ابرها به عنوان روشی موثر در جهت تعدیل آب و هوا به اجرا درآوردند به طوری که اگر این فناوری بدرستی مورد استفاده قرار گیرد، به نتایج شگفت آوری می توان دست یافت. تاکنون هدف از بارورسازی ابرها و اقداماتی که در این زمینه صورت گرفته تعدیل مه ، تگرگ ، باد و رعدوبرق بوده ؛ اما هدف عمده از اجرای طرح ها در این خصوص افزایش بارش باران و برف است.
طبق اطلاعات به دست آمده از کشورهای عضو سازمان هواشناسی جهانی ، هم اکنون طرح های بارورسازی ابرها در بیش از 40 کشور جهان انجام می شود.

سال 1946 در آزمایشگاه های تحقیقاتی جنرال الکتریک نیویورک تحقیقاتی انجام شد که به تعدیل حجم عظیمی از ابرها با هزینه مناسب منجر شد. از افرادی که در این زمینه نقش بسزایی ایفا کرده اند، می توان به برنارد ونگوت و وینست شیفر اشاره کرد.
دانشمندان علوم جو براساس کشفیات اولیه ، آزمایش های علمی گسترده ای را برای کاربرد فناوری بارورسازی ابرها به عنوان روشی موثر در جهت تعدیل آب و هوا به اجرا درآورده اند.

فرآیندهای طبیعی ابر و بارش

جو علاوه بر اکسیژن ، نیتروژن و گازها حاوی مقادیر متغیری از بخار آب است.
مقدار بخار آب موجود در جو، در یک حجم مشخص با بالا رفتن دما افزایش می یابد. رطوبت نسبی یکی از معیارهای اندازه گیری بخار آب است. می توان گفت رطوبت نسبی درصدی از بخار آب موجود در هوا در مقایسه با بیشترین مقدار بخار آبی است که هوا می تواند در خود نگاه دارد. به عنوان مثال ، اگر دمای مجاور سطح زمین 25 درجه سانتی گراد و تراکم بخار آب نصف بیشترین مقدار موجود در آن درجه حرارت باشد، رطوبت نسبی 50 درصد خواهد بود. وقتی حجم هوایی با مشخصات فوق سرد می شود، با صعود به ناحیه فشار هوای کمتر رطوبت نسبی افزایش می یابد. ضمن این که تراکم نسبی بخار آب و هوای خشک ثابت می ماند. در این حالت ، اگر دما به 12 درجه سانتی گراد برسد، رطوبت نسبی به صددرصد خواهد رسید که در این حالت می گوییم هوا اشباع شده است.
اگر سرد شدن ادامه یابد، میزان بخار اضافه به میزان مورد نیاز برای حفظ حالت اشباع به قطرات ابر تبدیل می شوند. قطرات ابر در اطراف هسته های میعان ابر به وجود می آید. ذرات هوا و نیز میکروسکوپی معلق در جو همیشه وجود دارند، آنهایی که نسبتا بزرگ و جاذبه الرطوبه هستند، به عنوان هسته های میعان ابر، مناسب تر هستند. از آنجایی که جو حاوی هسته های میعان زیادی است ، بنابراین بیشتر ابرها از قطرک های کوچک با تراکم زیاد تشکیل شده اند.

بارورسازی ابرها در ایران

حدود 10 سال از راه اندازی مرکز ملی بارورسازی ابرها می گذرد که مسوولان این مرکز معتقدند، تاکنون اقدامات فراوانی در زمینه کسب دانش فنی باروری ابرها، ایجاد مرکزی با عنوان مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها، خرید هواپیما و تجهیزات مخصوص بارور کردن ابرها و تهیه رادارهای هواشناسی انجام شده است.
مسوولان این امر معتقدند، در این سالها موضوع باروری ابرها از جایگاهی ویژه در کشور و منطقه برخوردار است. به طوری که از سوی مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در سال آبی 85 - 86 در مساحتی حدود یک سوم کشور این فعالیت انجام شد. وزارت نیرو براساس ماده 19 قانون ملی شدن آب ها و ماده 29 قانون توزیع عادلانه آب وظیفه استحصال آب از طریق باروری ابرها را به عهده دارد. جز این ماده قانونی ، صورتجلسه ای نیز با سازمان هواشناسی مبادله شده که براساس آن وظیفه تحقیقات درخصوص باروری ابرها به عهده سازمان هواشناسی است و وظیفه انجام مطالعات و اجرای طرح های باروری ابرها را وزارت نیرو عهده دار شده است.
براساس گزارش های منتشر شده ، طرح باروری ابرها در سال آبی 85 - 86 با استفاده از 2 فروند هواپیمای مجهز به تجهیزات مخصوص باروری ابرها از ابتدای آذر 1385 در محدوده ای به شعاع 400 کیلومتر از مرکز یزد که شامل استان های یزد،کرمان ، فارس ، اصفهان ، چهارمحال و بختیاری و کهگیلویه و بویراحمد و بخش هایی از استان های خراسان رضوی و جنوبی ، قم و سمنان می شود، به اجرا درآمده است که این فعالیت ها تداوم خواهد یافت. همچنین بر اساس گزارش مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها، در طول دوره عملیات به راه اندازی مجدد رادارهای هواشناسی مستقر در استان های یزد و کرمان اقدام شد و سایت راداری کوهپایه اصفهان نیز به بهره برداری رسید.

 

تعدیل مه

در جهان تعدیل مه برای بهبود بخشیدن به عملیاتی که در بسیاری از فرودگاه ها صورت می گیرد، کاربرد دارد. به طور خاص ، شرکت های خطوط هوایی از فناوری تعدیل آب و هوا بهره مند می شوند. هم اکنون سیستم های عملیاتی در چندین فرودگاه عمده و مهم کشور امریکا به کار برده می شود. در ابتدا تایید روی پراکنش مه سرد که شامل قطرک های آب ابر سرد در دمای زیر صفر درجه سانتی گراد است ، بود. در عین حال ، پیشرفت هایی در زمینه تعدیل مه گرم صورت گرفته ؛ اما هنوز فناوری کم هزینه ای جهت پراکنش مه گرم شناخته نشده است.
بارورسازی مه ابرسرد یا یک استراتوس یکی از کاربردهای فناوری تعدیل آب و هواست که تاثیر آن به طور واضح و آشکار نشان داده می شوند. هواپیماهای سبک بیشتر برای پرواز بالای مه فرستاده می شوند و قرص های یخ خشک را روی مه رها می کنند. در نتیجه بلورهای یخ رشد می کنند و طی 10 تا 15 دقیقه تبدیل به برف سبک شده و فرو می ریزند. بارش برف وضوح موقتی ایجاد می کند که می تواند روی باند فرودگاه تاثیر بگذارد.

این رادارها می توانند تمام سیستم های ورودی از غرب و جنوب غرب کشور به منطقه عملیاتی را رصد کنند و مشخصات دقیق آن را شامل ارتفاع ابر، ضخامت و تراکم آن ، برش های افقی و عمودی از ابرها، میزان بارش لحظه ای و تجمعی و نقاط حادثه زا در ابر را بررسی کرده و برای تصمیم گیری درخصوص عملیات باروری ابرها در اختیار بگذارند.
یکی از نکات مهم در طراحی و اجرای طرح های باروری ابرها، نیاز آبی منطقه و تاثیر اقتصادی اجرای طرح باروری ابرهاست که این نکات در طراحی منطقه اجرای عملیات باروری ابرها در نواحی مرکزی کشور نقش ویژه ای داشته است.
هم اکنون طرح باروری ابرها در قالب یک طرح مطالعاتی و اجرایی و در طول دوره اجرای عملیات ، ظرفیت بارورسازی ابرها در منطقه را بررسی می کند و سپس به نتایج به دست آمده به همراه تامین امکانات سخت افزاری و نرم افزاری ، بستری برای اجرای عملیات باروری ابرها در دیگر نقاط کشور فراهم می کند.

بارورسازی ابرها

گاهی اوقات با بارورسازی ابرها با استفاده از انواع و تعداد مناسب هسته ها در زمان و مکان مناسب ، می توان طبیعت را در کنترل فرآیند بارش یاری کرد. بارورسازی با استفاده از هسته های میعانی بزرگ مانند ذرات جاذبه الرطوبه ، مواد نمکی متداول و کپسول های اوره ، فرآیند بارش ابر گرم را تسریع می کند. بارورسازی با استفاده از هسته یخ مانند ذرات یدیدنقره ، یا با استفاده از ذرات یخ ابرها یا مواد بسیار خنک کننده مانند قرص های یخ خشک یا پروپان مایع می تواتند کارایی فرآیند بارش «ابرسرد» در برخی از ابرها را افزایش دهد. یدید نقره معمولا از دستگاه هایی که ژنراتورهای سوخت مایع ، یا فلزهای پیروتکنیک نامیده می شوند، آزاد می شوند. آنها می توانند تعداد 10 به توان 14 ذره از یک گرم یدیدنقره آزاد کنند.
توانایی هسته سازی یدیدنقره با کاهش دما افزایش یافته و با نوع دستگاه تغییر می کند. در بیشتر دستگاه های دمای آستانه ای که در دمای پایین تر از آن ، یدیدنقره هسته یخ موثر است 5 (منفی پنج) درجه سانتی گراد است.

بارورسازی ابرهای کوهساری و همرفتی

وقتی هوای مرطوب ضمن صعود از کوه ها سرد می شود، ابرها تشکیل می شوند. ابرهایی که از این طریق شکل می گیرند، ابرهای کوهساری نامیده می شود. بیشتر این ابرها در زمستان از انبوهی از قطرات ابر سرد به وجود می آیند؛ البته بسیاری از این ابرها در بارش بی تاثیرند. بیش از 90 درصد رطوبت مایع آنها آزاد هستند تا زمانی که با نزول هوا و گرم شدن در باد پناه کوه قطرک ها تبخیر می شوند. بعضی از این ابرها حاوی ذرات یخ کافی برای تبدیل قطرات ابر سرد به بارندگی نیستند. بارورسازی این نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعی هسته های یخ ، باعث افزایش کارایی بارندگی می شود. ابرهای کوهساری دیگری که حاوی مقادیر فراوان یخ و هسته های یخ مصنوعی افزوده شده هستند، سبب افزایش کارایی بارش نمی شوند.
بارورسازی چنین ابرهایی در واقع مقدار بارندگی را به کمتر از آنچه ممکن است تولید کنند، کاهش می دهد. هر چند شواهد کمی برای حمایت از این نظریه وجود دارد، متصدیان تعدیل آب و هوا باید درباره انواع مختلف ابرهایی که در زمستان از روی رشته کوه ها عبور می کنند، شناخت کافی داشته باشند.در بارورسازی این ابرها از مواد مختلفی استفاده شده است ، یدیدنقره که با ژنراتورهای زمینی یا از هواپیما بالای قله ابر آزاد می شود، بیشترین کاربرد را داشته است.
مطالعات آماری بارندگی و اطلاعات جریان رودخانه ای نشان می دهد که در برخی طرح های بارورسازی ابرهای زمستانی کوهساری 5 تا 15 درصد بارندگی فصلی در منطقه هدف افزایش یافته است.
ابرهای همرفتی در بارندگی تابستانی در سراسر جهان نقش مهمی ایفا می کنند و منبع عمده بارش در فصول مناطق حاره ای هستند. تعدیل ابرهای همرفتی بسیار پیچیده تر از ابرهای زمستانی کوهساری است. بارورسازی ابرهای همرفتی با هسته های 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 می توانند تحریک شوند تا این که بیشتر رشد کرده و دوام طولانی تری داشته باشند. تحقیقات نشان می دهد وارد کردن یدیدنقره یا یخ خشک به قسمت های ابر 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 می شود ابر بیشتر رشد کند.
هم اکنون انجمن تعدیل آب و هوا به نام weather modification Association در کشور امریکا با عنوان انجمن تحقیقات کنترل آب و هوا تاسیس شده است که 200 عضو را در 5قاره جهان مستقر کرده است که می تواند در ارائه دستاوردها و تجارب جهان به دیگر کشورها بسیار فعال و موثر عمل کند.
+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و سوم آبان 1389ساعت 15:46  توسط علم عمومی  |