• یکشنبه ۱۵ بهمن ماه، ۱۳۹۶ - ۰۰:۱۱
  • دسته بندی : علمی و آموزشی
  • کد خبر : 9611-11386-5
  • خبرنگار : 15180
  • منبع خبر : ----

به بارورسازی ابرها امید داشته باشیم یا نه؟

بسیاری از قبایل بومی آمریکا خصوصا آنهایی که در نواحی نیمه‌خشک زندگی می‌کنند یک مراسم باستانی دارند که هدف آن طلب باران است. در اواخر دهه 1800 باران‌سازها در سراسر مناطق غربی ایالات متحده به راه افتادند و به مردم قول دادند به ازا پرداخت مبلغی به عنوان دستمزد، کاری کنند که خشکسالی تمام شود. آنها قرار بود مواد شیمیایی را در هوا منتشر کنند و در مدت کوتاهی باران را به زمین خشک بازگردانند. دولت آمریکا نیز وارد عمل شد. در سال 1891 کنگره آمریکا 19 هزار دلار به انجام آزمایش‌های باران‌ساز در تگزاس اختصاص داد.

به گزارش ایسنا- منطقه خراسان، دست‌کاری مصنوعی آب و هوا شبیه ایده‌ای است که از دل رمان‌های علمی- تخیلی سربرآورده است، اما بیش از50 کشور جهان درگیر آن هستند. براساس تخمین‌های سازمان  ملل تا سال 2030، تقریبا نیمی از جمیت جهان با تنش آبی دست به گریبان خواهند بود، لذا با وجود گران بودن این روش، بیش از 80 پروژه بارورسازی ابرها درسراسر جهان در حال اجراست. در چین هر سال حدود 100  میلیون دلار صرف پروژه‌های بارورسازی ابرها می‌شود که در مقایسه با 15 میلیون دلاری که ایالات متحده سالانه صرف همین موضوع می‌کند بسیار زیاد است. در سال 2008 چینی‌ها مقدار زیادی ذره شیمیایی به ابرها تزریق کردند تا در جریان المپیک بارش‌ها را کنترل کنند. در تایلند باران‌سازهای سلطنتی که توسط  شاه بومیپول آدولیاده کار گذاشته شد تا مدت‌ها ستایش کشاورزان را برانگیخت.

بارورسازی ابرها طرفداران و خریداران زیادی پیدا کرده و شاید عجیب به نظر برسد که کارآمدی این عملیات از نظر آماری هنوز اثبات نشده است.

ابرها را چگونه بارور می‌کنند؟

باران زمانی تشکیل می‌شود که بخارآب با ذرات شن، نمک، گرد و غبار و باکتری‌های کوچک که به عنوان هسته اولیه تشکیل بارش عمل می‌کنند، برخورد کند و قطرات بزرگ تشکیل دهد. در فرایند بارورسازی ابر، تعداد این هسته‌ها را به طور مصنوعی افزایش می‌دهند. برای تشکیل برف لازم است بخار آب بسیار سرد، متراکم شده و بر روی ذراتی به نام هسته یخ، منجمد شود و بلور یخ تشکیل دهد. قطرات آب خالص نمی‌توانند هسته‌های یخ تشکیل دهند مگر این که دمای آن‌ها به منفی 40 درجه سانتی‌گراد برسد. اگر ابرها حاوی ذرات آئروسل باشند، مولکول‌های آب می‌توانند از سطوح جامد این دانه‌ها برای تشکیل بلور در دماهای بالاتر - منفی 20 تا منفی 25- استفاده کنند. 70 سال پیش ایروینگ لانگمیر و همکارانش متوجه شدند که یدیدنقره به دلیل ساختار 6 وجهی مشابه با مولکول‌های یخ می‌تواند بخار آب را در دمای منفی 10 درجه سانتیگراد به بلورهای یخ تبدیل کند و این آغاز ایده بارورسازی ابرها بود.

در بارورسازی ابرها به روش هیدروسکوپیک ذراتی همچون نمک و انواع کلسیم‌کلراید از هواپیماهایی که در اتفاع کم پرواز می‌کنند منتشر می‌شود. این عملیات بیشتر در ابرهای گرم جواب می‌دهد که مقداری آب مایع در خود دارند. ذرات، به عنوان هسته‌ای عمل می‌کنند که قطرات آب حول آن‌ها متراکم شده و متورم می‌شوند تا ابر غنی از باران شود.

بارورسازی ابرها به روش گلاسیوژنیک نوعی فرایند انجماد است. در این عملیات ذرات یدیدنقره یا پتاسیم کلراید، یخ خشک و پروپان مایع به عنوان هسته یخ عمل می‌کنند. در دماهای پایین‌تر از معمول، یخ حول ذرات تجمع پیدا می‌کند و بلور تشکیل می‌دهد تا ابرهای فوق سرد، مملو از برف شوند. 

عملیات بارورسازی به دو روش انجام می‌شود: از طریق سیلندرهایی بر روی زمین که یدیدنقره را می‌سوزانند و پاشیدن یدیدنقره روی ابر با استفاده از هواپیما.

دان گریفیت، رییس مشاوران آب و هوای شمال آمریکاست که بیش از 50 سال در زمینه بارورسازی ابرها کار کرده است. وقتی از او می‌پرسند آیا کارهایی که برای بارورسازی ابرها در کالیفرنیا انجام شده موثر بوده یا نه، می‌گوید: پاسخ دادن به این سوال بسیار دشوار است، ما فکر می‌کنیم موثر بوده... امیدواریم همین‌طور بوده باشد. اما هیچ راهی برای نشان دادن این مسئله وجود ندارد.

هیچ یک از مطالعاتی که در این زمینه انجام شده، از دقت آماری کافی برخوردار نیستند. کنترل دقیق شرایط آزمایش هنوز یک چالش بزرگ است.

آنجلوس میخائیلیدس، یک شیمیدان تئوری در دانشگاه کالج لندن می‌گوید: این ایده که یدیدنقره به خاطر بلورهای 6 وجهی مشابه با یخ، عامل موثری برای تشکیل هسته‌های یخ است به طور گسترده پذیرفته شده اما مبنایی برای این ادعا وجود ندارد، زیرا دانشمندان هنوز ساز و کار دقیق فرایند فریزشدن را نمی‌دانند.

در سال 2009 میخائیلیدس و همکارانش در دانشگاه لیورپول فرایند فریز شدن آب بر روی یک سطح مسی را با استفاده از میکروسکوپ اسکنینگ بررسی کردند. نتایج نشان داد که ساختار بلور یک نانومتری که بر روی سطح مسی تشکیل شده به هیچ وجه حاوی بلورهای 6 وجهی نیست و شباهتی با بلور یخ معمولی ندارد، بلکه از پنج وجهی‌های متشکل از پنج مولکول آب ساخته شده است. این نتایج نشان می‌دهد که احتمالا فرضیه اولیه در خصوص این که چرا یدید نقره عامل خوبی برای تشکیل هسته یخ است، صحیح نیست.

میخائیلیدس و گروه تحقیقاتی‌اش این آزمایش را بر روی سطوح مختلف تکرار کردند و دریافتند که هیچ همبستگی معناداری بین شباهت سطح به بلور یخ و قابلیت آن برای تشکیل هسته یخ وجود ندارد. بررسی جدیدی که بر روی باکتری‌های تشکیل‌دهنده هسته یخ انجام شده نیز نشان می‌دهد که این سطوح نبایستی الزاما با ساختار بلور یخ مطابقت داشته باشند تا بتوانند آب را به فاز جامد سوق دهند.

ماشین‌های برف‌ساز در محل‌های اسکی‌سواری با باکتری Pseudomonas syringae کار می‌کنند، زیرا پروتئین‌هایی که روی سطح این باکتری وجود دارد آب را در دمایی نزدیک به دمای ذوب یخ فریز می‌کنند. توبیاس ویندر، فیزیکدان موسسه تحقیقات پلیمر مکس پلانک می‌گوید: هنوز هیچ کس مکانیسم مولکولی یخ زدن آب به کمک این پروتئین‌ها را کشف نکرده است.     

طرح آزمایشی اصلاح آب و هوای وایومینگ (WWMPP)  در سال‌های اخیر گسترده‌ترین تحقیقی است که به بررسی کارایی عملیات بارورسازی ابرها پرداخته است. این پروژه بعد از 6 سال نتوانست به جواب مشخصی در این زمینه برسد. در قالب این پروژه 14 میلیون دلاری، محققان طی 6 سال بیش از 150 آزمایش انجام دادند. آن‌ها به طور اتفاقی ابرها را بارور کردند و ابرهایی را به عنوان شاهد، بارورنشده باقی گذاشتند. این آزمایش نشان داد که بارورسازی در بهترین حالت بارش را پنج تا 15 درصد افزایش می‌دهد.

از آنجا که بارورسازی بر روی ابرهایی انجام می‌شود که قابلیت بارش دارند، هنوز نمی‌دانیم بارورسازی دلیل واقعی بروز بارش‌ها هست یا نه. در مطالعه‌ای که اخیرا در Atmospheric Research  چاپ شده، محققان با بررسی داده‌های 50 سال آزمایش بر روی بارورسازی ابرها و مقایسه این داده‌ها با آمار بارش نشان داده‌اند که افزایش بارش‌ها کاملا اتفاقی بوده است.


هنوز جای کار هست

تنها زمانی که می‌توان گفت بارورسازی موفقیت‌آمیز بوده وقتی است که بارورسازی بر روی ابرهای کوهساری انجام شود. این ابرها از کوهستان بالا می‌روند و طول عمر کوتاهی دارند.

آرلن هاگینز، متخصص بارورسازی ابرها و محقق بخش علوم جوی موسسه بیابان رینو می‌گوید: نتیجه حاصل از بارورسازی به مکان اجرای عملیات و هدف آن بستگی دارد. اگر می‌خواهید بارش برف یا باران را افزایش دهید تا ذخایر آبی را بهبود ببخشید، 10 درصد افزایش بارش نتیجه رضایت‌بخشی است. اگر حوزه بزرگی با وسعت 300 هزار تا 500 هزار هکتار در اختیار داشته باشید، 10 درصد افزایش در بارش می‌تواند 30 هزار تا 50 هزار جریب آب فراهم کند. در این صورت این عملیات از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

بارت گیرتز، محقق علوم جوی در دانشگاه وایومینگ که بخشی از پروژه WWMPP است، می‌گوید: داده‌های سنجش از دور و مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهند میزان و دفعات بارش در ابرها بعد از بارورسازی افزایش یافته است. هرچند هنوز داده‌های طولانی مدتی در اختیار نداریم تا این اثر را به طور کمی ثابت کنیم.

ژاکلین ریتزمن، هواشناس سازمان ملی اقیانوس و اتمسفر آمریکا می‌گوید: اگر بارورسازی حدود 10درصد افزایش در بارش‌ به دنبال داشته باشد، می‌تواند در کل یک فصل برف‌انباشت را حداکثر 3 درصد افزایش دهد.

نتایج یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که اگر بارورسازی ابرها میزان بارش را هر سال یک اینچ افزایش دهد، به ازا هر یک دلار هزینه ، 19 دلار از طریق افزایش برداشت محصول و استفاده کمتر از آبیاری بازخواهد گشت.

راب جکسون، اکولوژیست دانشگاه استنفورد می‌گوید: با بارورسازی ابرها می‌توان در برخی مناطق و تحت برخی شرایط برف و باران کمی بیشتر از ابر به دست آورد، اما این کاملا تفاوت دارد با برنامه‌هایی که ادعا می‌کنند با این عملیات توانسته‌اند میزان بارش را به طرز قابل توجهی افزایش دهند.   

بارورسازی و رویای نجات از خشکسالی

آرلن هاگینز می‌گوید: سوءتفاهم‌هایی وجود دارد مبنی بر این که بارورسازی ابرها می‌تواند به خشکسالی پایان دهد. در حقیقت این امر امکان‌پذیر نیست، زیرا یکی از مشخصه‌های خشکسالی کمبود ابرهای باران‌زاست در حالی که در بارورسازی وجود این ابرها ضروری است.

او ادامه می‌دهد: بهترین زمان برای بارورسازی ابرها وقتی است که سطح بارش‌ها نرمال یا بالاتر از حد نرمال است. در این هنگام می‌توان آب اضافی را در مخزن ذخیره  و در زمان خشکسالی استفاده کرد.

همان طور که روئئلوف بروینتجس، محقق علوم جوی در مرکز ملی تحقیقات جوی آمریکا می‌گوید: هیچ‌کس نمی‌‌تواند ابر تولید کند. نمی‌توان درست وسط یک خشکسالی بلند مدت، ناگهان آسمان را مجبور به باریدن کرد.

وی می‌گوید: بارورسازی ابرها بیشتر یک ابزار برای مدیریت منابع آبی در طولانی مدت است نه راهکاری برای حل معضل خشکسالی.

اختلال در توازن طبیعت

حتی اگر بارورسازی ابرها در افزایش میزان بارش به موفقیت هم برسد، هنوز برخی در مورد اثرات زیست‌محیطی آن تردید دارند. سطح طبیعی یدیدنقره در برف حدود یک تا دو قسمت در تریلیون است و بعد از بارورسازی به چهار تا 22 قسمت در تریلیون می‌رسد.

شان برنر یکی از محققان دانشگاه بویس استیت می‌گوید: بعد از عملیات بارورسازی نمی‌توان علائمی از وجود یدیدنقره در برف انبوه تشخیص داد در نتیجه ریسک زیست‌محیطی این ماده پایین است.

وی ادامه می‌دهد: هر چند نقره در مقادیر زیاد برای موجودات آبزی سمی است، اما مقادیری که بعد از بارورسازی در آب‌های سطحی یافت شده‌اند زیر حد آستانه سمی یعنی 50 هزار قسمت در تریلیون است.

وی ادامه می‌دهد: با تمام این‌ها اگر عملیات بارورسازی ابرها در مقیاس وسیع و با شدت زیاد انجام شود، سمیت نقره می‌تواند به یک مشکل زیست‌محیطی تبدیل شود.

یدیدنقره برای ماهی‌ها، دام‌ها و انسان بسیار سمی است. انسان‌ها یدیدنقره را از طریق شش، بینی، پوست و مسیرهای گوارشی جذب می‌کنند. یخ خشک نیز که در عملیات بارورسازی استفاده می‌شود یک گاز گلخانه‌ای است.

برخی محققان بر این عقیده‌اند که بارورسازی الگوهای اقلیمی سیاره را تغییر می‌دهد. مکان‌هایی که به طور طبیعی رطوبت دریافت می‌کنند ممکن است به دلیل این فرایندهای مصنوعی دست‌خوش خشکسالی شوند. وقتی این ترکیبات را در اتمسفر رها می‌کنیم دیگر هیچ کنترل و نظارتی بر روی آن‌ها نخواهیم داشت.

دیدگاهی هست که می‌گوید کاری انجام دادن بهتر از هیچ کاری انجام ندادن است، اما این که آب و هوا مشمول این گفته می‌شود یا نه باید صبر کرد و دید.

منابع:

https://www.scientificamerican.com

https://cen.acs.org

https://www.forbes.com

http://www.ranches.org

http://www.citywatchla.com

http://www.yjc.ir

https://flowpsychology.com

https://www.sciencedaily.com

https://www.metabunk.org/

http://fivethirtyeight.com

http:// howstuffworks.com

http://discovermagazine.com

https://articles.mercola.com/

 

 

انتهای پیام

ارسال خبر به دوستان

* گیرنده(ها):

آدرس ایمیل ها را با علامت کاما از هم جدا نمایید. (حداکثر 3 آدرس پست الکترونیکی گیرنده را وارد نمایید)
متن ارسال:

ارسال نظر

نام و نام خانوادگی:
آدرس سایت شما:
* آدرس پست الکترونیکی:
* متن:
* کد مقابل را وارد نمایید: