گزارشی از بارش مصنوعی در ایران

جایگاه صنعت بارورسازی ابرها در تأمین آب مورد نیاز کشور

با اینکه ۲دهه از آغاز فعالیت های مرتبط با بارورسازی ابرها در ایران می گذرد و این فناوری در کشور بومی شده، هنوز نتوانسته است جای خود را در مدیریت منابع آب کشور باز کند و استفاده از این فناوری در ایران برعکس آنچه ضرورت دارد چندان پر رنگ نیست.

کد خبر: ۲۰۲۸۶۷

تاریخ: ۲۸ بهمن ۱۳۹۶ - ۱۱:۱۱

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از خبرگزاری علم و فناوری از همدان - بحث باروری ابرها که بعنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا شناخته می‌شود، در بسیاری از کشورهای جهان مورد آزمایش قرار گرفته و تکنولوژی مذکور به عنوان یکی از راههای استحصال آب در بسیاری از کشورها، ( که بحران آب را در پیش‌ روی دارند) مطرح گردیده است  و هر ساله در فصول مناسب طبق برنامه‌ای منظم، اقدام به اجرای عملیات باروری می‌نمایند و در پایان دوره کاری، با استفاده از روشهای آماری و ریاضی، عملیات را مورد ارزیابی قرار می‌دهند و راندمان افزایش بارش را محاسبه می‌کنند. در این گزارش می خواهیم در مورد جایگاه این صنعت در کشورمان بپردازیم.

تعریف باران مصنوعی

باروری ابرها نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستمهای ابری در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل‌گیری و اجرا است. به عبارت دیگر تولید باران با استفاده از هرعمل مصنوعی که با تحریک و تغییر در فرآیندهای درونی ابر همراه‌است، باروری ابر نامیده می‌شود.معمولاً باروری ابرها با اضافه‌کردن موادی خاص به‌نام عامل‌های باروری انجام می‌شود.

تاریخچه

تأثیر بارورسازی ابرها برای اولین‌بار در تاریخ ۱۲ ژوئیه ۱۹۴۶ در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت جنرال الکتریک آمریکا توسط «وینسنت شیفر» مشاهده شد. او بلورهای «یخ خشک» با دمای ۷۸- درجه سانتی گراد را به داخل ابرهای مصنوعی تولیدشده که در اتاقک بودند رها کرد و مشاهده نمود قطرک‌های اَبَرسرد از طریق فرایند انجماد به بلور یخ تبدیل شده و به‌صورت برف در ته اتاقک ابر ریزش نمودند. بدین‌گونه شواهد آزمایشگاهی از بارور شدن ابرها به‌دست آمد. متعاقب آن در تاریخ ۱۳ نوامبر ۱۹۴۶ همزمان با این تحقیقات، دکتر لانگمویر برنده جایزه نوبل، یک آزمایش میدانی روی یک ابر پوششی روی کوه گریولاک در شرق شنکتدی متعلق به ایالت نیویورک انجام داد. دمای این ابر که در ارتفاعی حدود ۴۲۷۰ متر از سطح زمین قرار داشت ۲۰- درجه سانتی گراد بود. لانگمویر، ۳۶/۱ کیلوگرم یخ خشک را در مسیری خطی با طول حدود ۳ مایل روی این ابر پاشید و مشاهده کرد در مدت ۵ دقیقه تمامی محتوای آب ابر به برف تبدیل شد. برف حاصله در حدود ۲۰۰۰ پا زیر ابر ریزش نمود و به دلیل خشکی هوا قبل از رسیدن به زمین تبخیر شد. تحقیقات بعدی ثابت کرد هسته طبیعی غالب برای تشکیل هسته یخ در طبیعت، ذرات رس معدنی هستند که در دمای حدود ۱۵- درجه سانتی گراد یا پایین‌تر به‌عنوان هسته یخ‌ساز فعال می‌گردند. پس از استفاده از دانش باروری ابرها به‌عنوان یک فناوری جدید با کاربردهای عملی، لانگمویر تا زمان مرگش در تاریخ ۱۹۵۷، بر روی گسترش این فناوری به‌منظور حصول آب بیشتر از آسمان برای تبدیل مناطق مستعد خشک و بی‌حاصل جنوبی ایلات متحده آمریکا را به مراتع سرسبز و زمین‌های کشاورزی تلاش‌های بیشماری انجام داد. «سازمان تحقیقات صنعتی و علمی استرالیا» نیز در فوریه ۱۹۴۷ پس از اجرای عملیات باروری ابرها گزارش کرد اولین مورد باران ساخته دست بشر در نزدیکی بسارست رخ داده‌است. و اما در آنسوی دیگر در شرق اروپا مؤسسه رصدخانه آب و هواشناسی روسیه در اواخر سال ۱۹۴۱ بمنظور سرعت بخشیدن به توسعه، ساخت و تست مدلهای جدید ابزارهای اندازه‌گیری پارامترهای هواشناسی جو بالا هواشناختی و بهبود کیفیت سونداژ جو در مسکو تأسیس شد. این رصدخانه برمبنای رصدخانه جو بالای مؤسسه مرکزی پیش‌بینی هوا با ۳۶ پرسنل راه‌اندازی شد.

فناوری افزایش بارندگی که در روسیه ابداع شد هم در خود کشور و هم در دیگر کشورها از قبیل کوبا، سوریه و ایران مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این فناوری دیگری نیز برای جلوگیری یا کاهش قابل ملاحظه بارندگی به منظور ایجاد مصنوعی شرایط آب و هوایی مناسب در شهرهای بزرگ از قبیل مسکو، سن پترزبورگ، تاشکند، آستانه، کازان در زمان برگزاری جشنهای مردمی و رویدادهای مهم اجتماعی و ورزشی ایجاد شده‌است.

باروری ابرها در ایران

قبل از انقلاب اسلامی پروژه‌های باروری ابرها در ایران ابتدا توسط وزارت نیرو از سال ۵۳ الی ۵۷ با همکاری یک شرکت کانادایی و با استفاده از یک فروند هواپیما و تعدادی ژنراتورهای زمینی تصعیدکننده یدید نقره بر روی حوزه آبریز سد کرج و جاجرود انجام شد.

بعد از انقلاب اسلامی باروری ابرها طی سالهای ۶۸ الی ۷۴ بصورت پراکنده و با استفاده از ژنراتورهای زمینی در ارتفاعات شیرکوه یزد به اجرا درآمد. سپس با ابلاغ وزیر وقت نیرو در بهمن ماه ۱۳۷۵، مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها در یزد تأسیس و از سال ۱۳۷۶ رسماً آغاز به کار کرد. پس از تشکیل این مرکز، از سال ۷۷ با همکاری رصدخانه آب و هواشناسی روسیه انتقال تکنولوژی باروری ابرها به ایران در قالب یک طرح ۵ ساله شامل اجرای پروژه‌های باروری ابرها (یزد-۱، یزد-۲، یزد-۳ و یزد-۵)، تجهیز مرکز به امکانات و تجهیزات لازم (تجهیز دو فروند هواپیمای آنتونوف ۲۶ به تجهیزات شلیک پیروپاترون‌های یدید نقره و تزریق نیتروژن مایع و نصب و راه‌اندازی سه دستگاه رادار هواشناسی آکسوپری) و آموزش پرسنل ایرانی در قالب سه گروه عملیات پروازی، رادار و تجهیزات، مطالعات و ارزیابی صورت پذیرفت. پس از پایان ۵ دوره اجرای طرح باروری ابرها که با حضور متخصصین روسی به همراه انتقال تکنولوژی و آموزش کارشناسان صورت پذیرفت اولین پروژه اجرای مستقل توسط کارشناسان ایرانی در تابستان ۸۷ در استان گیلان به انجام گرفت. این مرکز از آن زمان تاکنون پروژه‌های متعدد اجرایی و مطالعاتی باروری ابرها در مناطق مختلف کشور به اجرا گذاشته‌است.

کاربرد بارش مصنوعی

تعدیل آب و هوا تلاش بشر جهت ایجاد تغییر کوتاه‌مدت آب و هوای طبیعی است که در بیشتر مناطق دنیا به‌منظور افزایش بارش از ابرها، کاهش اثرات منفی« طوفان‌های تندری »، کاهش تگرگ از طوفان‌های تگرگ و از بین بردن مه در فرودگاه‌های پرترافیک یا بزرگراه‌ها انجام می‌شود. افزایش تقریبی۱۰ تا ۲۰ درصد بارندگی سالیانه، باعث افزایش بالا آمدن سطح آب رودخانه‌ها و دریاچه‌های مورد استفاده برای آشامیدن، کشاورزی و تولید نیروی برقی آبی می‌شود. برای مثال در اندونزی هدف از باروری ابرها افزایش ذخیره آب مخازن برای استفاده در سال‌های خشکسالی، در استرالیا به وجود آمدن برف بیشتر، بهبود صنعت توریسم در ارتفاعات برفی و در چین، علاوه بر افزایش بارش، گاهی جهت کاهش دمای تابستان و در نتیجه کاهش مصرف برق برای تهویه مطبوع می‌باشد. از میان تمام کاربردهای تعدیل آب و هوا، بیشتر پروژه‌های عملیاتی بر افزایش بارش متمرکز است.

روش‌های تولید باران مصنوعی

در باروری مصنوعی ابر، عامل بارورکننده برحسب دمای ابر تفاوت دارد. 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 یدورنقره ، 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.

مهم‌ترین ماده درعملیات باروری ابرها، یدور نقره است. که پاشیدن آن در دل ابرها، باعث انجماد آب فوق سرد در دمای 4- درجه سانتی گراد می شود. یدور نقره توسط ژنراتورهای دودی و یا از هواپیما پاشیده می شود و بنابراین بعنوان عامل باروری در ابرهای فوق سرد بکار می رود. عملیات باروری ابرها و مقادیر بزرگ در بعضی مناطق توسط این عامل انجام شده است.

برای باروری ابر از دوروش هوایی و زمینی استفاده می‌شود:

روش هوایی: بیشتر مناسب برای فصل تابستان است که به سه طریق باروری در پایه ابر، باروری درون ابر و باروری تاج ابر صورت می‌گیرد. در روش هوایی، مواد لازم برای تولید هسته‌های میعان را با استفاده از هواپیما به ابر تزریق می‌کنند. بعد از شلیک گلوله حامل یدید نقره توسط هواپیما یا راکت به داخل ابر، حدود ۴۵ دقیقه بعد، ابر شروع به باریدن می کند. این مدت، زمانی است که ابر از مکانی که برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله می‌گیرد. برای همین مکان تزریق این مواد باید به دقت انتخاب شود تا با محل مورد نیاز باران، درلحظه بارش تطبیق پیداکند.

روش زمینی : در مناطق کوهستانی، درفصل زمستان هم می‌توان از روش باروری زمینی استفاده کرد. هوای مرطوب، موقع صعود از کوه‌ها سرد می‌شود و ابرها تشکیل می‌شوند. اینها، ابرهای کوهساری هستند. اگر این روند را بطور طبیعی به حال خود بگذاریم خیلی از این ابرها توانایی تولید باران را ندارند و بیش از 90% از رطوبت خود را در جو به جای می‌گذارند.بارورسازی این نوع ابرها با استفاده رها سازی هسته های یدور نقره توسط ژنراتورهای زمینی ، باعث افزایش کارایی بارندگی می‌شود. زمان تأثیر مواد باروری 20 تا 40 دقیقه بعد از تزریق است و باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله حدود 50-40 کیلومتری محل تزریق اثرات بارورسازی نمایان می‌شود.

بارورسازی ابرها مقرون به صرفه ترین راهکار برای مدیریت عرضه

در مدیریت عرضه مطابق با بررسی های انجام شده اگر هزار متر مکعب آب را از طریق راهکارهای مدیریت عرضه از جمله شیرین سازی، انتقال آب بین حوضه و بارورسازی ابرها و تصفیه فاضلاب استحصال کنیم، هزار مترمکعب آب از طریق روش شیرین کردن آب شور ۲ هزار دلار هزینه دارد. این هزار متر مکعب از روش انتقال بین حوضه ای حدود ۴۰۰ دلار، از طریق روشهای تغذیه آبهای زیرزمینی ۲۳۰ دلار و برای تصفیه فاضلاب ۲۲۰ دلار و برای بارورسازی ابرها فقط ۱۶ دلار هزینه دربرخواهد داشت.بنابراین بارورسازی ابرها مقرون به صرفه ترین راهکار برای مدیریت عرضه است.

طبق بررسی هایی که توسط موسسه آب دانشگاه تهران برای سال آبی ۹۳-۹۴ صورت گرفته، میزان افزایش بارش در ایران مرکزی بگونه ای بوده است که حدود ۲ میلیارد متر مکعب آب (دو برابر حجم مخزن سد زاینده رود) از طریق بارورسازی ابرها استحصال شده است. طبق بررسی های این مرکز و ارزیابی صورت گرفته هزینه قیمت تمام شده برای هر مترمکعب آب از روش بارورسازی، کمتر از ۵۰ تومان محاسبه شده است.

بارورسازی ابرها در ایران

استفاده از این فناوری در ایران- برعکس آنچه ضرورت دارد- چندان پر رنگ نیست؛ با اینکه 2دهه از آغاز فعالیت های مرتبط با بارورسازی ابرها در ایران می گذرد و این فناوری در کشور بومی شده، هنوز نتوانسته است جای خود را در مدیریت منابع آب کشور باز کند.

مرکز باروری ابرها در ایران فقط 2 فروند هواپیمای مسن «آنتونوف» روسی آن هم به صورت استیجاری در اختیار دارد که تجهیزات بارورسازی ابرهای این هواپیما نیز قدیمی شده است؛ امارات با پنج روز بارانی و مساحتی بسیار کوچکتر از ایران، به 6 فروند هواپیما مجهز است و تایلند نیز با 26 فرورند هواپیما عملیات های بارورسازی ابرها را اجرایی می کند.

با این حال، پروژه هایی محدود در کشور اجرایی شده است؛ در سال 1393 طرحی در استان های آذربایجان شرقی و غربی، تهران، چهارمحال و بختیاری، یزد، فارس، کرمان و اصفهان اجرا شد که بر اساس ارزیابی موسسه آب دانشگاه تهران، بارش ها آن سال در اثر باروری ابرها 2 میلیارد و 100 میلیون مترمکعب افزایش یافت؛ برآوردهای موسسه آب دانشگاه تهران نشان می دهد در اثر باروری ابرها، بارش ها در آن سال 33 درصد افزایش پیدا کرد.

در پایان...

متأسفانه در طول 10 سال گذشته به دلیل کمبود بارش باران و برف، شرایط کشور به سمت بحران می رود و همانگونه که شاهد هستیم بسیاری از دریاچه ها و تالاب های کشور خشک شده اند و امروزه حتی تعداد زیادی از سدهای کشور در حال خشک شدن هستند و مردم در سال آینده حتی با کمبود آب شرب مواجع خواهند شد، اما به دلیل سیاست های اشتباه کشور همچون سکوت در مقابل ایجاد خشکسالی توسط هارپ در کشور و ایجاد سد توسط کشورهای همسایه همچون ترکیه و افغانستان، بی برنامگی در صدور پروانه ایجاد چاه جهت تأمین آب کشاورزی، ایجاد آلودگی توسط خودروهای بی کیفیت داخلی و ... این بحران ها در سال های گذشته تشدید شده است.

همانگونه که در این گزارش اشاره شد، باروری ابرها در بسیاری از مناطق کشور اثبات شده است و نتایج مثبتی را در پی داشته است و می تواند منشا تولید آبی با کیفیت و کم هزینه باشد اما در چند سال اخیر مورد کم توجهی مسئولین اجرایی کشور قرار گرفته است و در بودجه سالیانه، فقط 100 میلیارد ریال(10 میلیارد تومان) برای این طرح در نظر گرفته می شود که در عمل، فقط 10 درصد آن تخصیص پیدا می کند به همین دلیل باید مسئولین مربوطه توجه بیشتری به طرح های همچون طرح بارش مصنوعی داشته باشند.