باران های مصنوعی و تبعات آن

یکی از جنبه های مورد بحث هواشناسی، باران مصنوعی است. با توجه به شرایط احتمالی خشکسالی های طولانی مدت و افزایش تعداد خشکسالی ها و شدت آن ها که ناشی از تغییرات اقلیمی است، سعی در ایجاد باران مصنوعی برای رفع عواقب خشکسالی و تامین منابع آب برای جمعیت ها می باشد. آب یکی از گرانبهاترین منابع طبیعی روی کره زمین و در برخی مناطق یکی از کمیاب ترین منابع طبیعی است. اخیراً به دلیل تأثیرات تغییرات آب و هوایی، طول خشکسالی ها طولانی تر شده است. به همین دلیل است که دانشمندان در سراسر جهان از سال 1940 بر روی باران مصنوعی مطالعه می کنند، اگرچه هنوز روش های موثری برای ایجاد وکنترل آن کشف نشده است. با این حال، چندین کشور مانند چین و امارات متحده عربی و عربستان به آزمایش باروری ابرها ادامه می دهند. تکنیک‌های مورد استفاده تا کنون بر پاشش ابرها با مواد شیمیایی مانند یدید نقره یا دی‌اکسید کربن منجمد برای ایجاد چرخه‌ای از تراکم در ابرها که منجر به بارش می‌شود، متکی است. با این حال، اثربخشی این روش ثابت نشده است. پس از سال ها تحقیق و توسعه فناوری، مرکز ملی هواشناسی امارات متحده عربی برای اولین بار موفق به تولید باران مصنوعی بدون مواد شیمیایی شده است. برای انجام این کار، آنها از ناوگانی از پهپادها استفاده کردند که تخلیه الکتریکی را به داخل ابرها پرتاب کردند و باران را ایجاد کردند. این فرآیند باید به خوبی کنترل شود، زیرا دمای بالا در منطقه می تواند هوا را گرم و مرطوب کند. از هوای خنک‌تر اتمسفر بالا می‌آید و بادهایی با سرعت 40 کیلومتر در ساعت ایجاد می‌کند. در نتیجه شدت باران مصنوعی که برای مثال در دبی حاصل می شود شدید است و تردد وسایل نقلیه را در برخی مناطق با مشکل مواجه می کند. باروری ابرها یک روش دستکاری آب و هوا است که 80 سال است که وجود دارد و نوعی از مهندسی زمین است که اغلب موضوع بحث و مناقشه است زیرا اثربخشی آن همچنان مشکوک است. در این فرایند موادی مانند یدید نقره در ابر آزاد می شود که تراکم قطرات آب را کاتالیز می کند و باران مصنوعی تولید می کند.

باران مصنوعی و نحوه ایجاد آن

روشی مصنوعی برای القای رطوبت در ابرها برای ایجاد باران، بارور سازی ابرها می باشد. به فرایند بارور سازی ابرها، اصلاح هوا هم گفته می شود. آسمان صاف قابل بارور شدن نیست و برای انجام این کار نیاز به شرایط جوی مناسب با ابرهای با توانایی باروری داریم. در ابرها هسته های حاصل از گرده، غبار و نمک اقیانوس وجود دارد که طی فرایند باروری این هسته ها افزایش می بایند. همین هسته ها به تشکیل باران کمک میکنند.

باران مصنوعی فرایندی است که در آن میزان یا نوع بارش در یک منقطه ی خاص را با بارور سازی ابرها تغییر می دهند. در این فرایند از پاشیدن ترکیباتی مانند یدید نقره، دی اکسید کربن جامد، و یا کلرید سدیم کمک می گیرند. در واقع این پدیده به عنوان خنک کننده ابر در شرایطی که ابر در آسمان وجود دارد اما بارشی ندارد استفاده می شود. در این گونه ابرها بخار آب نمی تواند به صورت آب مایع و سپس باران متراکم شود با اینکه ممکن است دمای آن ها نزدیک به صفر باشد یا حتی بلورهای یخ درونشان وجود داشته باشد.

با استفاده از هواپیما مواد شیمیایی ذکر شده را روی چنین ابرهایی می ریزند و باعث سردتر شدن آن ها می شوند، در این صورت قطرات آب متراکم شده و به شکل باران در می آیند. تشکیل باران مصنوعی در سه مرحله ی تحریک، ساخت، و بمباران با مواد شیمیایی انجام میشود. مواد شیمیایی توده ی هوای منطقه را برای تشکیل ابرهای بارانی تحریک می کنند؛ تحریک فرایند چگالش در ابرها. سپس توده ی ابر با استفاده از نمک آمونیوم، و کلرید کلسیم بارور می شود و در نهایت با ترکیبات خنک کننده نظیر یخ خشک قطره های باران تشکیل شده و تحت تاثیر نیروی جاذبه روی زمین سقوط میکنند. ترکیبات شیمیایی خنک کننده در این فرایند مانند بذرهایی عمل میکنند که کشاورزان در مزرعه می کارند و بعدا گیاهان زراعی حاصله از آنان را برداشت میکنند. به عنوان مثال یدید نقره به عنوان یک "داربست" عمل می کند که مولکول های آب می توانند به آن بچسبند تا زمانی که آنقدر سنگین شوند که به سطح زمین بیفتند. به این ترتیب، ابرهای ساده از نظر تئوری می توانند به طوفان های واقعی تبدیل شوند که قادر به مقاومت در برابر خشکسالی هستند

باران مصنوعی در کشورهای مختلف

چین اعلام کرده است که باروری ابرها را افزایش خواهد داد. قدرت‌های آسیایی دهه‌ها در تلاش برای دستکاری آب‌وهوا بوده‌اند و در اوایل سال 2021 اعلام کردند که بارورسازی ابرها را به 5.5 میلیون کیلومتر مربع افزایش خواهند داد. این می تواند اثرات غیرقابل پیش بینی بر محیط زیست داشته باشد. از سوی دیگر، هر چیزی که در این فرآیند استفاده می‌شود به سطح زمین می‌ریزد و در بارشی که تولید می‌کند حل می‌شود و به طور بالقوه تنوع زیستی منطقه را تغییر می‌دهد. دانشمندان همچنین می ترسند که این ابتکار چین بر سرزمین های همسایه مانند باران های موسمی تابستانی در هند تأثیر بگذارد. دانشگاه تایوان اعلام کرده که این آزمایش‌ها می‌تواند به معنای "دزدی باران" باشد. اگرچه کارایی باروری ابرها ثابت نشده است، دانشمندان هشدار می دهند که دستکاری بارندگی راه حلی برای مشکل واقعی که تغییرات آب و هوایی ست نمی باشد. دمای هوا در خاورمیانه در تابستان امسال از 50 درجه سانتیگراد فراتر رفته است. علاوه بر چین، در امارات متحده عربی، موج گرما بالاترین دمای ثبت شده در آن دوره از سال را به همراه داشت و میزان بارندگی به چند میلی متر در سال محدود می شود. با این حال، ویدئوهای متعددی در شبکه های اجتماعی منتشر شده است که بارش باران در این منطقه را نشان می دهد. به همین دلیل است که بسیاری پیشنهاد کرده اند که امارات متحده عربی بارندگی مصنوعی ایجاد کرده است.

در ایالات متحده نیز، تولید باران مصنوعی قبل از اینکه توسط سازمان ملل متحد ممنوع شود، در ارتش نیز مورد استفاده قرار می گرفت. با این حال، اثربخشی آن ثابت نشده است. دستکاری آب و هوا برای جلوگیری از نفوذ طوفان های شدید از میان ابرها استفاده می شود. از آنجاییکه بسیاری از مناطق ایران خشک است و میزان بارندگی ها نیز چند سالی به شدت کاهش یافته بود زمزه هایی از همکاری سپاه برای بارورسازی ابرها و باران مصنوعی به گوش می رسید. تاریخچه تولید باران مصنوعی در ایران به سال ۱۳۴۷برمی گردد که این طرح تصویب شد. البته بین سال های ۱۳۵۳ تا ۱۳۵۷ وزارت نیرو با همکاری یک شرکت کانادایی ابرهای اطراف تهران را بارورسازی کرد و در سال ۱۳۷۷ سه پروژه مشترک در این زمینه با روسیه در مناطق مرکزی ایران و استان گیلان انجام شد. با این حال در حال حاضر هنوز سرانجام این پروژه و جزئیات دقیقی در رابطه با آن در دسترس نیست. ولی کشورهایی مانند چین، عربستان، روسیه، کانادا و مناطقی از هند با موفقیت از این روش برای تولید باران مصنوعی استفاده می کنند.

اثرات باران مصنوعی

اگرچه باران مصنوعی می تواند یک راه حل مناسب برای کم کردن خشکسالی در زمین باشد اما هزینه آن زیاد است و از طرف دیگر ممکن است آلودگی زیست محیطی ایجاد کند که هنوز عوارض آن برای اکوسیستم های مختلف به خوبی مطالعه نشده است. باران مصنوعی علاوه بر رفع خشکسالی می تواند برای کاهش آلودگی هوا نیز موثر باشد ولی هنوز مشخص نیست که این روش الگوهای آب و هوایی را تغییر می دهد یا خیر. در هر صورت می توان با استفاده گهگاه از این روش میزان بارش یک منطقه را تاحدودی افزایش داد.

مزایای باران مصنوعی و بارور کردن ابرها

بارورسازی ابرها انعطاف‌پذیری زیادی را ارائه می‌دهد زیرا سه روش مختلف وجود دارد که نشان داده‌اند حداقل تا حدی مؤثر هستند. کاشت استاتیک شامل پخش یدید نقره در ابرها برای ایجاد کریستال هایی است که رطوبت در اطراف آن ها متراکم می شود. این باعث می شود که ابر در پراکندگی آب موثرتر باشد. بارورسازی ابرهای دینامیکی سعی در تقویت جریان هوای عمودی دارد. این فرآیند پیچیده‌تر از مدل استاتیک است زیرا رطوبت بیشتری را برای عبور از ابرها تحریک می کند. سپس بذرکاری Hygroscopic نمک ها را از طریق مواد منفجره در قسمت پایینی ابر پخش می کند. همانطور که آب به آنها می پیوندد، اندازه آنها افزایش می یابد تا بارندگی بیشتری داشته باشند.
تلاش برای باروری ابرها می تواند به تولید بارندگی بیشتر کمک کند. هنگامی که شرایط برای باران مناسب است اما ابرها به اندازه کافی قوی نیستند که آن را تولید کنند، این کار می تواند تأثیر مثبتی بر مناطقی از جهان ما بگذارد که شاهد مشکلات مداوم خشکسالی هستند. این تکنیک به کشاورزان کمک می کند تا محصولات بیشتری با کیفیت بهتر تولید کنند. همچنین اجازه می دهد تا اکوسیستم های آب زیرزمینی دوباره شارژ شوند. هنگامی که ما در توزیع این فناوری موثر باشیم، شروع به کاهش خطرات قحطی در زمین می کنیم.

باروری ابرها می تواند زمین را برای زندگی مناسب تر کند. مناطقی از سیاره زمین داریم که برای بقای انسان مناسب نیستند زیرا کمبود رطوبت وجود دارد. اگرچه ما نمی خواهیم هر بیابانی را سبز کنیم، کار باروری ابرها پتانسیل بارش بیشتر را ایجاد می کند. اگر از این روش در امتداد رشته‌کوه‌ها استفاده کنیم، جایی که برف به‌عنوان منبع تامین آب برای جوامع محلی عمل می‌کند، آنگاه می‌توان زمین‌های بیشتری را برای زندگی مناسب کرد زیرا منابع اضافی برای استفاده مداوم در دسترس داریم.

این کار به تنظیم الگوهای آب و هوا در مکان های خاص کمک می کند. فرودگاه ها اغلب از بارورسازی ابرها به عنوان راهی برای ایجاد شرایط ثابت در اطراف باند خود استفاده می کنند. هنگامی که مه، تگرگ، یا یخ وجود دارد، آنگاه تاثیرات روی هواپیما می‌تواند توانایی برخاستن یا فرود را محدود کند. فرآیندهای مورد استفاده در این شرایط به تغییر بارندگی یا تغییر تأثیر بصری آن برای خلبانان کمک می کند تا سفر مسافران ایمن تر شود. این انطباق با شرایط آب و هوایی محلی می تواند در صورت وجود شرایط خاص در آسمان، معکوس عمل کند. بارور کردن ابرهایی که از قبل برای ایجاد باران یا برف آماده شده اند به ما امکان می دهد تأثیر یک رویداد بارشی را به حداکثر برسانیم.

پیشرفت های اقتصادی با باروری ابرها رخ می دهد. اگر کشاورزان بتوانند کیفیت محصول و عملکرد خود را بهبود بخشند، آنگاه پول بیشتری برای حمایت از خانواده خود به دست خواهند آورد. گردشگری زمانی بهبود می یابد که آب های تفریحی و دامنه های برفی بیشتری برای استفاده وجود داشته باشد. منابع اضافی مشاغل جدیدی ایجاد می کند که دستمزدها و هزینه ها را در جوامع افزایش می دهد تا مشاغل پشتیبانی جدید (مانند رستوران ها، فروشگاه های مواد غذایی یا مقاصد تفریحی) رونق گیرند. باروری ابرها فرصت هایی را برای محدود کردن قحطی، کاهش خشکسالی و ایجاد منابع آب شیرین بهتر ارائه می دهد که هر کدام یک فرصت اقتصادی است که می تواند کیفیت زندگی جامعه آسیب دیده را بهبود بخشد.

می توانیم از بارورسازی ابرها برای کاهش تاثیر خشکسالی استفاده کنیم. باروری ابرها، تراکم رطوبت در اطراف گرد و غبار و ذرات یخ در هر ابر را افزایش می دهد. کمبود رطوبت در منطقه می تواند باعث تبخیر باران قبل از برخورد با زمین شود. افزودن هسته‌های بیشتر به ابرها می‌تواند باعث ایجاد برف یا باران شدیدتر شود و احتمال رسیدن مقداری از رطوبت به زمین خشک زیر را افزایش دهد. این مزیت تضمینی نیست، اما می تواند تراکم آب بیشتری را به الگوهای آب و هوایی اضافه کند تا حوادثی مانند خشکسالی کمتر باشد.

بارور کردن ابرها می تواند به ما کمک کند تا مشکلاتی را که با خسارت بارندگی رخ می دهد کاهش دهیم. خسارت ناشی از تگرگ در ایالات متحده می تواند سالانه بیش از 20 میلیارد دلار به خودروها، خانه ها، مردم و محصولات زراعی آسیب بزند. موسسه بیمه گزارش می دهد که بیش از 4600 طوفان تگرگ قابل توجه در سال 2018 رخ داد. 508 تگرگ در تگزاس، 493 در کانزاس و 332 در کلرادو رخ داد. بیش از 10 میلیون ملک به دلیل این یک شکل خاص از بارش آسیب می بینند. بارورسازی ابرها جایگزینی را به ما ارائه می دهد که می تواند در هزینه ها صرفه جویی کند زیرا می تواند مشخصات بارش ابر را تغییر دهد. با ارائه هسته های بیشتر، فرصت های کمتری برای تگرگ وجود دارد. برخی تلاش ها حتی می تواند تگرگ را به باران یا برف تبدیل کند.

معایب باران مصنوعی و بارور کردن ابرها

برای اینکه بارورسازی ابرها کار کند باید شرایط جوی خاصی وجود داشته باشد. در صورت وجود آسمان صاف در پیش بینی، بارورسازی ابرها کارساز نخواهد بود. ابرهایی که قابلیت بارندگی دارند تنها ابرهایی هستند که به خوبی به این فرایند پاسخ می دهند. هنگامی که هواپیماها از میان آنها پرواز می کنند، ترکیباتی که آزاد می کنند هسته های بیشتری ایجاد می کنند که به تراکم ابرها کمک می کند که می تواند منجر به باران یا برف شود. اگر قرار بود در یک روز صاف پرواز کنند تا نقره یا یدید پتاسیم آزاد کنند، مواد شیمیایی آزاد شده به سادگی روی زمین می افتادند.
بارورسازی ابرها مستلزم استفاده از مواد بالقوه خطرناک است. باروری ابرها زمانی اتفاق می‌افتد که مواد شیمیایی یا مواد خاصی را در ابرها رها کنیم. هدف ایجاد هسته هایی است که می توانند ایجاد بارش کنند، اما این روند همیشه کار نمی کند. مواقعی وجود دارد که هواپیماها می توانند ابرها را بارور کنند و هیچ اتفاقی نمی افتد. اگر دی اکسید کربن جامد یا پروپان مایع را در آسمان آزاد کنیم، این عناصر می توانند بخشی از محیط محلی شوند و به محیط زیست آسیب بزنند. یدید نقره در حال حاضر به عنوان ترکیبی مضر برای سلامت انسان در مقادیر مورد استفاده برای باروری ابرها ذکر نشده است. ما همچنین اطلاعات زیادی در مورد این فعالیت نداریم و دانشمندان در مورد اثربخشی کلی آن اختلاف نظر دارند. این مجهولات نقطه ضعفی است که باید در نظر گرفته شود.
اثربخشی بارورسازی ابرها هنوز در دست بررسی است و بارورسازی 100 درصد تضمینی نیست. اگر سعی کنید هسته های باران زا را به ابرهای سفید کرکی معمولی که در زیر آسمان آبی شناور هستند اضافه کنید، در بهترین حالت شانس 50/50 برای یک نتیجه مثبت دارید. از آنجایی که برخی از مناطق جهان ممکن است فرصت های زیادی برای استفاده از این فناوری نداشته باشند این یک چالش به شمار می رود. برخی از مناطق بیشتر رویدادهای بارشی را از طریق رعد و برق دریافت می کنند، رویدادی که به دلیل وجود رعد و برق، همیشه به هواپیماها توصیه نمی شود از آن عبور کنند.
بارورسازی ابرها یک سرمایه گذاری و فناوری گران قیمت است. هنگامی که بارورسازی ابرها در شرایط ایده آل انجام می شود، می تواند سطح بارندگی را به صورت محلی تا 15 درصد افزایش دهد. با توجه به مجله اسمیتسونیان در سال 2014، هزینه یک فرایند باروری می تواند تا 427 دلار در هر هکتار فوت باشد. این بدان معناست که هزینه تولید بارندگی اضافی بیشتر از مزایای اقتصادی آن خواهد بود. حتی اگر بخواهیم کمترین برآورد هزینه منتشر شده را در نظر بگیریم، چیزی بین 27 تا 53 دلار در هر فوت برای تولید بارندگی اضافی خواهد بود. نتایج این مطالعه نشان می دهد که بارورسازی ابر همه مشکلات را حل نمی کند بلکه می تواند ابزاری باشد که بتوانیم از آن استفاده کنیم و یک سال بد را به یک سال متوسط تبدیل کند.
این کار می تواند الگوهای آب و هوا را در مناطق دیگر تغییر دهد. هنگامی که ابرها ترکیباتی را دریافت می کنند که بارندگی بیشتری را در یک منطقه خاص تحریک می کند، آنگاه این فعالیت می تواند رطوبتی را که معمولاً مناطق دیگر دریافت می کنند محدود کند. مواقعی وجود دارد که این فناوری به تنظیم آب و هوا به صورت محلی کمک می کند، اما همچنین می تواند الگوهای دریافتی مناطق دیگر را در صدها مایل دورتر تغییر دهد. اگر مشکل خشکسالی را در یک منطقه حل کنیم، ممکن است در جایی دیگر مشکل خشکسالی ایجاد کنیم.

تأثیر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض باروری ابرها ناشناخته است. بیشتر مردم در معرض سطوح پایینی از نقره از طریق آب آشامیدنی و غذا هستند که در ذخایر آب و خاک در سراسر جهان وجود دارد. این عنصر همچنین می تواند از ترکیبات ضد باکتری، داروها و حتی فیلم های عکاسی منتقل شود. قرار گرفتن در معرض سطوح بالای آن در طول زمان می تواند منجر به تغییر رنگ دائمی پوست شود. بارورسازی ابرها غلظت یدید نقره را در سطح زمین دو برابر می کند. این نتیجه می تواند زندگی گیاهان و زیستگاه حیوانات را به روش های غیر قابل پیش بینی تحت تاثیر قرار دهد.
باروری ابرها می تواند اشکال مختلفی از آسیب های مربوط به آب و هوا ایجاد کند. هدف از بارورسازی ابرها جلوگیری از بارش تگرگ و سایر اشکال بارش های مخرب در برخی مناطق است. سیل رویداد مهمی است که می تواند از این طریق اتفاق بیفتد. زمین های خشک به راحتی رطوبت را جذب نمی کنند، به همین دلیل است که سیلاب های ناگهانی می توانند مشکل مهمی در بیابان ها باشند. جوامع در مناطقی که کمبود آب مزمن را تجربه می کنند، اغلب برای مدیریت افزایش ناگهانی دسترسی به آب، مجهز نیستند. سیل می تواند به راحتی به محصولات کشاورزی آسیب برساند. برف بیش از حد می تواند فعالیت های اقتصادی را متوقف کند. مضرات بارورسازی ابرها این است که یک مشکل را با ایجاد مشکل دیگری که نیاز به مدیریت در آینده دارد حل می کنید.
در میان بسیاری از معایب باران مصنوعی، تنها محدودیت طبیعی، نیاز به ابرها است. تا زمانی که ابرهایی برای تقویت کننده های بارش وجود نداشته باشد، این تکنیک نمی تواند کار کند. برای روزهای با آسمان صاف، کل فرآیند با شکست مواجه می شود زیرا روش مصنوعی نمی تواند مانند ابر طبیعی عمل کند.