باران مصنوعي
توليد باران با استفاده از هرعمل مصنوعي كه با تحريک و تغيير در فرآيندهاي دروني ابر همراه‌است، باروري ابر ناميده مي‌شود. معمولا باروري ابرها با اضافه‌کردن موادي خاص به‌نام عامل‌هاي باروري انجام مي‌شود.
مهم‌ترين هدف براي باروري ابرها، افزايش ميزان بارش، جلوگيري از بروز بلاياي طبيعي از قبيل سيل، تگرگ، رعد وبرق، انتقال زماني و مکاني بارش، زدودن مه مزاحم، تعديل آب وهوا، توليد برف در ارتفاعات و... است.
الان حدود 40 كشور جهان، برنامه‌هاي باروري ابرها را انجام مي‌دهند.جو زمين، حاوي مقادير متغيري از بخار آب است. مقدار اين بخار آب، رابطه مستقيمي با دماي هوا دارد.
مثلا اگر دماي هوا در سطح زمين 25 درجه و تراكم بخار آب، نصف بيشترين مقدار موجود در آن دما باشد، وقتي اين حجم هوا به ارتفاعات بالاتر صعود مي‌كند، ميزان حجم بخار آبي كه مي‌تواند درخود نگه‌دارد كمتر مي‌شود.
با رسيدن دما به 12 درجه، هوا از بخار آب اشباع مي‌شود. اگر سرد شدن ادامه يابد، ميزان بخار اضافه برميزان مورد نياز براي حفظ حالت اشباع، به قطرات ابر تبديل مي‌شوند.
قطرات ابر در اطراف هسته‌هاي ميعان ابر به‌وجود مي‌آيد. ذرات ميكروسكوپي معلق در جو كه نسبتا بزرگ و جذب‌كننده هستند، براي هسته‌هاي ميعان ابر، مناسب‌ترند.
بهترين روش براي بارور كردن ابرها، افزايش اين هسته‌هاي ميعان در ابر است. در باروري مصنوعي ابر، عامل باروركننده برحسب دماي ابر تفاوت دارد. در ابرهاي سرد (دماي ابر زير صفر درجه) از يخ خشك و يدور نقره استفاده مي‌شود و در ابرهاي گرم (دماي ابر بالاي صفر درجه) از قطرات آب و نمك طعام استفاده مي‌شود.
روش‌هاي باروري ابرها
براي باروري ابر از 2روش هوايي و زميني استفاده مي‌شود. روش هوايي، بيشتر مناسب براي فصل تابستان است كه به 3 طريق باروري در پايه ابر، باروري درون ابر و باروري تاج ابر صورت مي‌گيرد. البته در مناطق كوهستاني، درفصل زمستان هم مي‌توان از روش باروري زميني استفاده كرد.
در روش هوايي، مواد لازم براي توليد هسته‌هاي ميعان را با استفاده از هواپيما به ابر تزريق مي‌كنند. بعد از شلیك گلوله حامل یدید نقره توسط هواپیما یا راكت به داخل ابر، حدود ۴۵ تا ۵۰ دقیقه بعد، ابر شروع به باریدن می كند.
این مدت، زمانی است كه ابر از مكانی كه برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. براي همين مكان تزريق اين مواد بايد به دقت انتخاب شود تا با محل مورد نياز باران، درلحظه بارش تطبيق پيداكند. آب بارانی كه از این روش به‌دست می‌آید، مقداری نیترات به‌همراه دارد كه اضافه‌شدن آن به خاك، باعث حاصلخیزترشدن خاك می‌شود.
در ايران از 2روش براي باروركردن ابرها استفاده مي‌شود كه يكي روش باروري قله ابر و ديگري باروري درون ابر است. براي باروري قله ابر از گلوله‌هاي پرتابي يدور نقره استفاده مي‌شود. اين روش بر روش‌هاي ديگر ترجيح دارد.
چون هنگام اجراي عمليات، مي‌توان ابر و محل مناسب آن را ديد و عامل باروري، سريع‌تر و با دقت بيشتر به ابر تزريق مي‌شود. روش ديگر در كشورمان، تزريق افقي نيتروژن مايع است. اين دو روش عملكردهاي متفاوتي دارند.
گلوله‌هاي يدور نقره پرتابي، هسته‌هاي يخي مصنوعي را وارد منطقه فوق سرد ابري مي كنند و نيتروژن مايع با ايجاد سرمايش شديد در ابر، از بخار آب وآب فوق سرد هسته‌هاي يخي توليد مي‌كند.
سابقه باروري ابرها در ايران
نخستين بار، در سال 1353 طرح باروري ابرها توسط وزارت نيرو براي افزايش ذخيره آبي سدهاي لتيان و كرج، به‌وسيله يك شركت كانادايي و با استفاده از 30 دستگاه ژنراتور زميني تصعيد يدور نقره و يك هواپيما اجرا شد. ميزان متوسط افزايش بارندگي در اين طرح، 13درصد گزارش شد.
در سال 1367، تجهيزات به‌جا مانده از طرح جاجرود و كرج به يزد منتقل شد و سپس در سال‌هاي 75،74،73،70،69 عمليات باروري ابرها با استفاده از ژنراتور زميني در ارتفاعات شيركوه يزد اجرا شد.
با توجه به تاكيد رئيس جمهور وقت (آقاي هاشمي) در سمينار اقتصاد آب در آذر1375 مبني بر ايجاد مركز باروري ابرها، با ابلاغ وزير وقت نيرو (آقاي زنگنه) در بهمن 1375 مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها در يزد تاسيس شد.
آيا يدور نقره براي محيط زيست و سلامت خطرناك است؟
تاکنون تحقيقات وسيعي در مورد تاثيرات زيست محيطي باروري ابرها صورت گرفته است .چون در اين برنامه بيشتر از يدور نقره استفاده مي‌شود، لذا بر تاثير اين ترکيب مطالعات بيشتري مي‌شود.
يدورنقره جزء مواد سمي نيست و چون در آب غيرقابل حل است، مسموميت ايجاد نمي‌کند. غلظت يدور نقره در آب باران ناشي از عمليات باروري ابرها، بين 2 تا 48 واحد در تريليون گزارش شده است درحالي که اين مقدار کمتر از يک هزارم ميزان مجاز در آب آشاميدني است.
در هر عمليات باروري از مقدار ناچيزي يدورنقره استفاده مي‌شود و تحقيقات در دنيا، هيچ گونه عوارض زيست محيطي را نشان نداده‌است. در روش نيتروژن مايع هم چون نيتروژن پس از انتشار در هوا، به سرعت تبديل به گاز مي‌شود، هيچ گونه آلودگي ايجاد نمي‌کند.
بارورسازي ابرهاي كوهساري
هواي مرطوب، موقع صعود از كوه‌ها سرد مي‌شود و ابرها تشكيل مي‌شوند. اينها، ابرهاي كوهساري هستند. بيشتر اين ابرها ذرات يخ كافي براي تبديل قطرات ابر سرد به باران را ندارند.
بارورسازي اين نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعي، باعث افزايش كارايي بارندگي مي‌شود. زمان تأثير مواد باروري 20 تا 40 دقيقه بعد از تزريق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود 50-40 کيلومتري محل تزريق اثرات بارورسازي نمايان مي‌شود.
بارورسازي ابرهاي همرفتي
ابرهاي همرفتي در بارندگي تابستاني در سراسر جهان نقش مهمي دارند و منبع عمده بارش در مناطق حاره‌اي هستند. باروري ابرهاي همرفتي، بسيار پيچيده‌تر از ابرهاي زمستاني كوهساري است.
بارورسازي ابرهاي همرفتي با هسته‌هاي ميعان بزرگ امكان پذير است؛ اما از آنجايي كه ميزان مواد مورد نياز زياد است، اين روش به ندرت عملي است. اگر شرايط مناسب باشند، ابرهاي همرفتي مي‌توانند تحريك شوند تا اينكه بيشتر رشد كرده و دوام طولاني‌تري داشته‌باشند.
تحقيقات نشان مي‌دهد وارد كردن يدورنقره يا يخ خشك به قسمت‌هاي سرد يك ابر سبب انجماد قطرات مي شود. در اثر انجماد گرماي نهان انجماد به مقدار زيادي آزاد شده، گرماي آزاد شده شناوري ابر را بيشتر كرده و سبب مي‌شود ابر بيشتر رشد كند.
پاشيدن مواد ميعان‌زا
از ژنراتورهاي زميني و هواپيما به قطعات ابر همرفتي، باعث آزاد شدن گرماي نهان انجماد قطرات آب شده و اين گرما باعث شناوري بيشتر ابر و رشدكردن زياد آن مي‌شود، براي همين، كنترل كردن بارورسازي اين ابرها بسيار پيچيده‌تر است.
گهواره گربه
مهم‌ترين ماده درعمليات باروري ابرها، يدور نقره است. اين ماده است كه با پاشيدن آن در دل ابرها، باعث تشكيل هسته‌هاي ميعان شده و عامل باران‌زايي ابرهاست. ماجراي كشف اين ماده و ردپاي آن در ادبيات معاصر هم جالب است.
سال 1946 در آزمايشگاه هاي تحقيقاتي جنرال الكتريك نيويورك تحقيقاتي انجام شد كه به تعديل حجم عظيمي از ابرها با هزينه مناسب منجر شد. مهم‌ترين نقش را در اين تحقيقات دو شيمي- فيزيكدان فارغ‌التحصيل از دانشگاه MIT برعهده داشتند؛ برنارد وونه‌گات و وينست شيفر.
اين برنارد وونه‌گات، برادر بزرگ‌تر كورت وونه‌گات جونيور [كبير] نويسنده شهير رمان‌هاي هجو، طنزسياه و علمي-تخيلي آمريكايي است. از كورت، داستان‌هاي زيادي به فارسي ترجمه شده كه هركدام از آنها شاهكارهاي تاريخ ادبيات در نيمه دوم قرن بيستم هستند؛
آثاري مثل سلاخ‌خانه شماره 5، شب‌مادر، مجمع‌الجزاير گالاپاگوس، اسليپ‌استيك، زمان‌لرزه‌و...اما يكي از اين داستان‌ها، يعني گهواره گربه، ماجراي ماده‌اي است كه وارد آب شده و باعث جامد شدن‌آن در يك حالت غيرطبيعي مي‌شود.
اين ايده را كورت از اين كشف برادرش گرفته است. كورت، نه‌تنها در اين كتاب بلكه در بسياري از آثار ديگرش به اين كشف بزرگ برادرش اشاره مي‌كند. اما اين كتاب صرفا حول ماده‌اي مي‌گردد كه سرانجام با خواص غيرطبيعي خود دنيا را نابود مي‌كند.
برنارد وونه‌گات، كاشف اين اثر يدور نقره، غير از اين، 28 پتنت ديگر هم به‌نام خود ثبت‌كرده‌است. او همچنين در سال‌هاي پاياني عمرش، برنده جايزه «ايگ‌نوبل» شد.
اين جايزه به كشفيات و مقالات نبوغ‌انگيز دانشمندان داده‌مي‌شود كه البته ته‌مايه‌هاي طنز هم در آنها باشد. برنارد برنده ايگ‌نوبل هواشناسي 1997 به‌خاطر مقاله«اندازه سرعت توفان‌هاي مركزي آمريكا با استفاده از شدت صداي مرغ‌ها» شد!
مهم‌ترين هدف براي باروري ابرها، افزايش ميزان بارش، جلوگيري از بروز بلاياي طبيعي از قبيل سيل، تگرگ، رعد وبرق، انتقال زماني و مکاني بارش، زدودن مه مزاحم، تعديل آب وهوا، توليد برف در ارتفاعات و... است.
الان حدود 40 كشور جهان، برنامه‌هاي باروري ابرها را انجام مي‌دهند.جو زمين، حاوي مقادير متغيري از بخار آب است. مقدار اين بخار آب، رابطه مستقيمي با دماي هوا دارد.
مثلا اگر دماي هوا در سطح زمين 25 درجه و تراكم بخار آب، نصف بيشترين مقدار موجود در آن دما باشد، وقتي اين حجم هوا به ارتفاعات بالاتر صعود مي‌كند، ميزان حجم بخار آبي كه مي‌تواند درخود نگه‌دارد كمتر مي‌شود.
با رسيدن دما به 12 درجه، هوا از بخار آب اشباع مي‌شود. اگر سرد شدن ادامه يابد، ميزان بخار اضافه برميزان مورد نياز براي حفظ حالت اشباع، به قطرات ابر تبديل مي‌شوند.
قطرات ابر در اطراف هسته‌هاي ميعان ابر به‌وجود مي‌آيد. ذرات ميكروسكوپي معلق در جو كه نسبتا بزرگ و جذب‌كننده هستند، براي هسته‌هاي ميعان ابر، مناسب‌ترند.
بهترين روش براي بارور كردن ابرها، افزايش اين هسته‌هاي ميعان در ابر است. در باروري مصنوعي ابر، عامل باروركننده برحسب دماي ابر تفاوت دارد. در ابرهاي سرد (دماي ابر زير صفر درجه) از يخ خشك و يدور نقره استفاده مي‌شود و در ابرهاي گرم (دماي ابر بالاي صفر درجه) از قطرات آب و نمك طعام استفاده مي‌شود.
روش‌هاي باروري ابرها
براي باروري ابر از 2روش هوايي و زميني استفاده مي‌شود. روش هوايي، بيشتر مناسب براي فصل تابستان است كه به 3 طريق باروري در پايه ابر، باروري درون ابر و باروري تاج ابر صورت مي‌گيرد. البته در مناطق كوهستاني، درفصل زمستان هم مي‌توان از روش باروري زميني استفاده كرد.
در روش هوايي، مواد لازم براي توليد هسته‌هاي ميعان را با استفاده از هواپيما به ابر تزريق مي‌كنند. بعد از شلیك گلوله حامل یدید نقره توسط هواپیما یا راكت به داخل ابر، حدود ۴۵ تا ۵۰ دقیقه بعد، ابر شروع به باریدن می كند.
این مدت، زمانی است كه ابر از مكانی كه برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. براي همين مكان تزريق اين مواد بايد به دقت انتخاب شود تا با محل مورد نياز باران، درلحظه بارش تطبيق پيداكند. آب بارانی كه از این روش به‌دست می‌آید، مقداری نیترات به‌همراه دارد كه اضافه‌شدن آن به خاك، باعث حاصلخیزترشدن خاك می‌شود.
در ايران از 2روش براي باروركردن ابرها استفاده مي‌شود كه يكي روش باروري قله ابر و ديگري باروري درون ابر است. براي باروري قله ابر از گلوله‌هاي پرتابي يدور نقره استفاده مي‌شود. اين روش بر روش‌هاي ديگر ترجيح دارد.
چون هنگام اجراي عمليات، مي‌توان ابر و محل مناسب آن را ديد و عامل باروري، سريع‌تر و با دقت بيشتر به ابر تزريق مي‌شود. روش ديگر در كشورمان، تزريق افقي نيتروژن مايع است. اين دو روش عملكردهاي متفاوتي دارند.
گلوله‌هاي يدور نقره پرتابي، هسته‌هاي يخي مصنوعي را وارد منطقه فوق سرد ابري مي كنند و نيتروژن مايع با ايجاد سرمايش شديد در ابر، از بخار آب وآب فوق سرد هسته‌هاي يخي توليد مي‌كند.
سابقه باروري ابرها در ايران
نخستين بار، در سال 1353 طرح باروري ابرها توسط وزارت نيرو براي افزايش ذخيره آبي سدهاي لتيان و كرج، به‌وسيله يك شركت كانادايي و با استفاده از 30 دستگاه ژنراتور زميني تصعيد يدور نقره و يك هواپيما اجرا شد. ميزان متوسط افزايش بارندگي در اين طرح، 13درصد گزارش شد.
در سال 1367، تجهيزات به‌جا مانده از طرح جاجرود و كرج به يزد منتقل شد و سپس در سال‌هاي 75،74،73،70،69 عمليات باروري ابرها با استفاده از ژنراتور زميني در ارتفاعات شيركوه يزد اجرا شد.
با توجه به تاكيد رئيس جمهور وقت (آقاي هاشمي) در سمينار اقتصاد آب در آذر1375 مبني بر ايجاد مركز باروري ابرها، با ابلاغ وزير وقت نيرو (آقاي زنگنه) در بهمن 1375 مركز ملي تحقيقات و مطالعات باروري ابرها در يزد تاسيس شد.
آيا يدور نقره براي محيط زيست و سلامت خطرناك است؟
تاکنون تحقيقات وسيعي در مورد تاثيرات زيست محيطي باروري ابرها صورت گرفته است .چون در اين برنامه بيشتر از يدور نقره استفاده مي‌شود، لذا بر تاثير اين ترکيب مطالعات بيشتري مي‌شود.
يدورنقره جزء مواد سمي نيست و چون در آب غيرقابل حل است، مسموميت ايجاد نمي‌کند. غلظت يدور نقره در آب باران ناشي از عمليات باروري ابرها، بين 2 تا 48 واحد در تريليون گزارش شده است درحالي که اين مقدار کمتر از يک هزارم ميزان مجاز در آب آشاميدني است.
در هر عمليات باروري از مقدار ناچيزي يدورنقره استفاده مي‌شود و تحقيقات در دنيا، هيچ گونه عوارض زيست محيطي را نشان نداده‌است. در روش نيتروژن مايع هم چون نيتروژن پس از انتشار در هوا، به سرعت تبديل به گاز مي‌شود، هيچ گونه آلودگي ايجاد نمي‌کند.
بارورسازي ابرهاي كوهساري
هواي مرطوب، موقع صعود از كوه‌ها سرد مي‌شود و ابرها تشكيل مي‌شوند. اينها، ابرهاي كوهساري هستند. بيشتر اين ابرها ذرات يخ كافي براي تبديل قطرات ابر سرد به باران را ندارند.
بارورسازي اين نوع ابرها با استفاده از مواد مصنوعي، باعث افزايش كارايي بارندگي مي‌شود. زمان تأثير مواد باروري 20 تا 40 دقيقه بعد از تزريق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود 50-40 کيلومتري محل تزريق اثرات بارورسازي نمايان مي‌شود.
بارورسازي ابرهاي همرفتي
ابرهاي همرفتي در بارندگي تابستاني در سراسر جهان نقش مهمي دارند و منبع عمده بارش در مناطق حاره‌اي هستند. باروري ابرهاي همرفتي، بسيار پيچيده‌تر از ابرهاي زمستاني كوهساري است.
بارورسازي ابرهاي همرفتي با هسته‌هاي ميعان بزرگ امكان پذير است؛ اما از آنجايي كه ميزان مواد مورد نياز زياد است، اين روش به ندرت عملي است. اگر شرايط مناسب باشند، ابرهاي همرفتي مي‌توانند تحريك شوند تا اينكه بيشتر رشد كرده و دوام طولاني‌تري داشته‌باشند.
تحقيقات نشان مي‌دهد وارد كردن يدورنقره يا يخ خشك به قسمت‌هاي سرد يك ابر سبب انجماد قطرات مي شود. در اثر انجماد گرماي نهان انجماد به مقدار زيادي آزاد شده، گرماي آزاد شده شناوري ابر را بيشتر كرده و سبب مي‌شود ابر بيشتر رشد كند.
پاشيدن مواد ميعان‌زا
از ژنراتورهاي زميني و هواپيما به قطعات ابر همرفتي، باعث آزاد شدن گرماي نهان انجماد قطرات آب شده و اين گرما باعث شناوري بيشتر ابر و رشدكردن زياد آن مي‌شود، براي همين، كنترل كردن بارورسازي اين ابرها بسيار پيچيده‌تر است.
گهواره گربه
مهم‌ترين ماده درعمليات باروري ابرها، يدور نقره است. اين ماده است كه با پاشيدن آن در دل ابرها، باعث تشكيل هسته‌هاي ميعان شده و عامل باران‌زايي ابرهاست. ماجراي كشف اين ماده و ردپاي آن در ادبيات معاصر هم جالب است.
سال 1946 در آزمايشگاه هاي تحقيقاتي جنرال الكتريك نيويورك تحقيقاتي انجام شد كه به تعديل حجم عظيمي از ابرها با هزينه مناسب منجر شد. مهم‌ترين نقش را در اين تحقيقات دو شيمي- فيزيكدان فارغ‌التحصيل از دانشگاه MIT برعهده داشتند؛ برنارد وونه‌گات و وينست شيفر.
اين برنارد وونه‌گات، برادر بزرگ‌تر كورت وونه‌گات جونيور [كبير] نويسنده شهير رمان‌هاي هجو، طنزسياه و علمي-تخيلي آمريكايي است. از كورت، داستان‌هاي زيادي به فارسي ترجمه شده كه هركدام از آنها شاهكارهاي تاريخ ادبيات در نيمه دوم قرن بيستم هستند؛
آثاري مثل سلاخ‌خانه شماره 5، شب‌مادر، مجمع‌الجزاير گالاپاگوس، اسليپ‌استيك، زمان‌لرزه‌و...اما يكي از اين داستان‌ها، يعني گهواره گربه، ماجراي ماده‌اي است كه وارد آب شده و باعث جامد شدن‌آن در يك حالت غيرطبيعي مي‌شود.
اين ايده را كورت از اين كشف برادرش گرفته است. كورت، نه‌تنها در اين كتاب بلكه در بسياري از آثار ديگرش به اين كشف بزرگ برادرش اشاره مي‌كند. اما اين كتاب صرفا حول ماده‌اي مي‌گردد كه سرانجام با خواص غيرطبيعي خود دنيا را نابود مي‌كند.
برنارد وونه‌گات، كاشف اين اثر يدور نقره، غير از اين، 28 پتنت ديگر هم به‌نام خود ثبت‌كرده‌است. او همچنين در سال‌هاي پاياني عمرش، برنده جايزه «ايگ‌نوبل» شد.
اين جايزه به كشفيات و مقالات نبوغ‌انگيز دانشمندان داده‌مي‌شود كه البته ته‌مايه‌هاي طنز هم در آنها باشد. برنارد برنده ايگ‌نوبل هواشناسي 1997 به‌خاطر مقاله«اندازه سرعت توفان‌هاي مركزي آمريكا با استفاده از شدت صداي مرغ‌ها» شد!
+ نوشته شده در دوشنبه پانزدهم شهریور ۱۳۸۹ ساعت 14:52 توسط کیمیا
|