مقدمه

تحت اختيار درآوردن پديده‌هاي جوي و تغييرات آن (از rبيل ايجاد باران مصنوعي در سالهاي كم باراني و خشكسالي و جلوگيري از تگرگهاي مضرومه و تقليل شدت طوفانها) از ديرباز آمال و آرزوي انسان بوده است.

بدين ترتبيب كه در نيم قرن گذشته تكنولوژي باروري ابر دريچه‌هاي اميدي بر روي آمال و آرزوهاي او گشوده است. پژوهش‌هاي اوليه براي تحريك ابر و ايجاد باران در آلمان توسط Wegener، در اتحاد جماهير شوروي سابق به وسيله Vikevitch و در هلند توسط Vera art صورت گرفته است. توليد باران  مصنوعي كم‌كم مورد توجه ساير كشورها قرار گرفت و در سال 1933، T.Bergeron وجود بلورهاي يخ و قطرات كوچك بسيار سرد را يكي از عوامل اصلي باران تشخيص داد و پژوهشهاي زيادي متعاقب آن انجام گرفت. از اين رو بارور نمودن ابرها و توليد باران مصنوعي در بسياري از كشورهاي جهان مورد آزمايش قرار گرفت و تكنولوژي مذكور به عنوان يكي از راههاي استحصال آب در بسياري از كشورها، حاصه آناني كه بحران آب در پيش‌ روي دارند؛ مطرح گرديد و هر ساله در فصول مناسب طبق برنامه‌اي منظم، اقدام به اجراي عمليات باروري مي‌نمايند و در پايان دوره كاري، با استفاده از روشهاي آماري و رياضي، عمليات را مورد ارزيابي قرار مي‌دهند و راندمان افزايش بارش را محاسبه مي‌كنند. به علاوه پژوهش‌هاي بيشتر پيرامون سيستم‌هاي جوي؛ فيزيك ابرها؛ رفتار ابر؛ اهميت اقتصادي و اجتماعي تحريك مصنوعي ابرها و ايجاد باران؛ مواد شيميايي مختلف مورد استفاده براي تزريق در ابرها؛ روشهاي اجراي كار و شناخت موقعيت و شرايط جوي مناسب اجراي عمليات باروري ابر و افزايش راندمان عمليات نيز در راستاي اهداف مطالعات مذكور مي‌باشد.

تاريخچه باروري ابر

عمل تلقيح ابر تحريك خفيفي است كه با همكاري و مشاركت مكانيسم طبيعي ابر؛ موجب افزايش ريزشهاي جوي مي‌شود. در نتيجه تلقيح ابرهاي فوق سرد مايع با يخ خشك و يا يدور نقره ماهيت ابر تغيير مي‌كند و به ابر يخي تبديل مي‌شود كه عمل مذكور به شرايط جوي بستگي دارد.

باروري ابر يا تهيه باران مصنوعي تكنولوژي جديدي است كه از عمر آن بيش از چند دهه نمي‌گذرد. مطالعات مربوط به تحريك ابرها و ايجاد باران مصنوعي در دهه اول قرن حاضر شروع شده و كم‌كم مورد توجه ساير كشورها قرار گرفته است در سال 1933 T.Bergeron مشخص كرد كه وجود بلورهاي يخ و قطرات كوچك بسيار سرد آب، يكي از عوامل اصلي تشكيل باران است. بدين منظور آقاي Findeisen در آلمان در ابرهاي بسيار سرد پودر يخ پاشيد و ملاحظه كرد ابرها به باران و برف مصنوعي تبديل مي‌شوند. در سال 1946 Schaerer متوجه اين نكته شد كه اكسيد دو كربن جامد در درجه حرارت -70 درجه سانتگراد يخ خشك، در ابرهاي با قطرات كوچك آب فوق سرد، باعث ايجاد بلورهاي يخ به مقدار زياد مي‌شود.

پس از مدتي دانشمندي به نام Vonnegut متوجه شد كه ذرات يدور سرب نيز مي‌تواند در ابرها عمل تحريك مصنوعي نظير عمل يخ خشك را انجام دهد ولي همه اينها عموماً به نتيجه مثبتي نرسيدند. سپس Longmuir از اكتشافات شفر و عده زيادي از دانشمندان و مؤسسات جهت مهار كردن رطوبت هوا استفاده كرد و بدين ترتيب متداول كردن همه جانبه و اهميت اقتصادي – اجتماعي تحريك مصنوعي ابرها و ايجاد بارش جزء اولين دستورالعمل‌هاي فني سازمان جهاني هواشناسي WMO قرار گرفت.

فن‌آوري و فرآيند باروري ابر

جهت تشكيل پديده بارش ميزان دماي بخار آب موجود در ابر بايد از 12- تا 16- درجه سانتيگراد تجاوز كند و شكل كار بدينگونه است كه در قسمت پايين ابر كه گرمترين و مرطوبترين قسمت ابر است موادي داخل كنيم تا عمل تراكم به ميزان زياد و سريعتر انجام شود. بدين منظور بايد يا:

-    از ذراتي كه درجه حرارت ابر را پايين‌تر از 25- درجه مي‌آورند استفاده كنيم همانند آغشته كردن ابرها با گاز كربنيك جامد كه داراي دماي 78- درجه است.

-    اينكه موادي را وارد ابر كنيم كه بتواند در درجه حرارت پايين‌تر از 12- درجه سانتيگراد تشكيل هسته دهد كه در اين مورد بعضي از هسته‌هاي طبيعي مي‌توانند مؤثر واقع شوند.

در بين مواد مورد استفاده مؤثرترين آنها يدور نقره است كه يكي از انواع آن به شكل يخ مي‌باشد و از دماي 4- درجه به بد خاصيت تشكيل هسته‌بندي دارد. تراكم هسته يخ جهت تشكيل باران به درجه حرارت و سرعت بالا رفتن ابر بستگي دارد و در واقع زمان بارش ابر بستگي به تعداد هسته‌اي بلوريخ موجود در آن و درجه حرارت ابر و درجه حرارت محيط هسته‌بندي بستگي دارد. بدين معني كه درجه حرارت هواي ابر به ارتفاعي كه ابر بالا آمده است و مدت زماني كه ابر در ارتفاع ميني شروع به ريزيش مي‌كند؛ بستگي دارد. البته ارتفاع مذكور نيز به تعداد و طيف هسته‌هاي موجود مربوط است. براي عمل تلقيح ابر واضح است كه ابرهايي واجد شرايط فيزيكي يعني داراي عوامل اصلي جهت آب و يخ تواماً موجود مي‌باشند.

در اتمسفر ابرها توسط تراكم بخار آب روي ذرات ساير مواد متعلق در هوا ايجاد مي‌شوند. از اينرو موادي كه جهت بذرافشاني در ابرها مورد استفاده قرار مي‌گيرند بسيار مهم است. به علاوه روشي كه بتوان مواد مذكور را به ابرها انتقال داده نيز اهميت داد. پديده‌هاي ميكروفيزيكي و ديناميكي و حركات عمودي ابر در باروري ابر مهم هستند. براي ايجاد بارش بايد حالت ديناميكي، ماهيت پديده بارندگي را با دخالت عواملي، وضع ميكروفيزيكي آن را تغيير داد. اگر پديده‌هاي ديناميكي طوري باشند كه از بالا رفتن ميزان جريانات جوي جلوگيري كنند در اين صورت مقدار بيشتري آب متراكم خواهد شد و يا اگر پديده‌هاي ميكروفيزيكي پديده‌ها در بعضي شرايط ممكن است تغييرات وسيعي در پديده‌هاي ديناميكي به وجود آورد.

بذز افشاني ابرها از جمله آنهاست كه با اضافه نمودن قطرات آب درشت‌تر و با دخالت دادن موادي كه خاصيت سطح قطره را تغيير مي‌دهد با توجه به تجربيات بدست آمده معمولاً با تغيير اندازه و طبيعت هسته همراه است. يدور نقره؛ و هسته‌هاي نمك را جهت باروري ابر مورد استفاده قرار مي‌دهند كه معمولاً از وسايل و طرق زير استفاده مي‌شود:

-        هواپيما

-        بالن و موشك

-        ژنراتورهاي زميني

كه البته هر يك داراي معايب و مزايايي هستند. هواپيما داراي مزيت امكان حمل مواد مورد استفاده و پاشيدن آن دقيقاً در محل انتخاب شده مي‌باشد ولي چون فقط زمان بسيار كوتاهي در محل مورد نظر قرار مي‌گيرد و به سرعت از آن دور مي‌شود براي اجراي يكسري عمليات كه داراي بازده اقتصادي قابل توجه باشد؛ بسيار گران تمام مي‌شود. ضمناً براي انجام عمليات، چندين هواپيما بايد شب و روز در پرواز باشند كه علاوه بر خطرات ناشي از ابرهاي رعد و برق‌دار؛ خطر پرواز بر نواحي كوهستاني به (ويژه در زمان عدم امكان ديد) نيز وجود دارد و ديگر اينكه با هواپيما فقط مي‌توان يخ خشك را به عنوان عامل هسته‌بندي به ابر رساند. بدين ترتيب استفاده از هواپيما فقط در موارد آزمايشي مقرون به صرف خواهد بود.

با توجه به موارد گفته شده و شعاع عملكرد و ظرفيت كم بالن‌ها و موشكها؛ ظاهراً ژنراتورها نسبت به سايرين برتري دارند گر چه داراي محدويت‌هايي نيز مي‌باشند بدين صورت كه براي رساندن هسته‌هاي رها شده از ژنراتورها (يدور نقره) به داخل ابر؛ بايد جريانات صعودي طبيعي از پايين به بالا در ابرها وجود داشته باشد. بدين ترتيب زمان و جهت خروج يدور نقره از ژنراتورها بايد به طور دقيق پيش‌بيني شود. با كمك جريانهاي عمودي كه هميشه به موازات نمو و توسعه ابرهاي بزرگ هستند همانند (ابرهاي كومولوس) هسته‌هاي اكتيو يدور نقره را بايد در مناسبترين مكانها قرار داد.

مطمئن‌ترين و با صرفه‌ترين راه براي بدست آوردن حداكثر نتيجه از اقدامات توليد ريزش جوي؛ تأسيس اداره مركزي عمليات است كه دائماً بايد از تحولات هواشناسي مطلع باشند و در زمان مناسب عمل تلقيح را انجام دهند. در اجراي عمليات باروري جهت رسيدن به نتايج قانع كننده قطعي كه لازمه آن اجراي كامل عمليات طي يك دوره زماني مناسب مي‌باشد بايد از سه موضوع مهم زير كمك گرفت:

-        متخصين مجرب

-        اعتبارات مالي مورد نياز

-        مدت زمان كافي كه در نتيجه نهائي كار بسياز مؤثر مي‌باشند.

فوايد باروري ابر

از عمليات باوري ابر علاوه بر افزايش بارش مي‌توان در زمينه‌هاي ديگري از آن بهره جست كه به طور مختصر در ادامه مي‌آيد. توسط بذرپاشي ابر با هسته يخ مي‌توان قبل از اينكه ابر به تگرگ تبديل شود آن را به آب تغيير شكل داد و تا حدي از اين طريق زيان حاصله از تگرگ را از بين برد.

بذرپاشي ابرها براي كاهش ظهور برق كه باعث آتش‌زدن جنگلها مي‌شود نيز مناسب است. در اين حالت با تبديل سريع ابرهاي رعد و برق‌دار به ابرهايي با بلورهاي يخ، برق را كاهش مي‌دهند و اين عمل به علت مكانيسم بار آنها و يا به سبب رشد كامل ابرهاي كومولونيمبوس محدود مي‌شود. از عمليات باروري ابر مي‌توان براي ايجاد برف در سرشاخه‌هاي حوضه‌هاي آبريز و برطرف نمودن مه استفاده نمود. به علاوه تجديد حيات منابع طبيعي اعم از مراتع و بوته‌زارها و جنگلها امكان‌پذير خواهد شد و مهمترين مزيت آن علاوه بر تغذيه مصنوعي آبها زيرزميني از طريق سدها و بندها اين است كه يكي از جديدترين روشهاي استحصال آب مي‌باشد.