پاسخ به سؤالات کاربران محترم سایت :

روند اجرای پروژه‌های باروری ابرها چگونه است؟

 

با توجه به امکانات و تجهیزات موجود، روند اجرای عملیات باروری ابرها در ایران با روند متعارف دنیا کمی متفاوت است.

جدول زیر مراحل اجرای یک عملیات باروری، شکل ۱: نحوه ارتباط بین منابع اطلاعاتی، و شکل ۲: مراحل اجرای عملیات را به‌صورت تصویری نشان می‌دهد. شکل‌های ۳ و ۴  نیز به‌ترتیب اتاق پیش‌بینی و راهبری عملیات پروازی و کارشناسان عملیات پروازهای باروری را نشان می‌دهد.

روند اجرای یک عملیات باروری ابرها در ایران

شکل ۱

شکل ۲

شکل ۴

شکل ۳

هزینه اجرای باروری ابرها چقدر است و آیا بصورت خصوصی قراردادی بین این مرکز و مردم مناطق عقد می شود؟ آیا هزینه ی این عملیات نسبت به عملکردش به صرفه است؟

 

هزینه اجرا بسته به منطقه عملیاتی، تعداد پروازها، تجهیزات بکارگرفته شده، مواد بارورسازی مصرفی، تعداد هواپیما، تعداد پرسنل متخصص و همچنین نوع پروژه (استفاده از روش زمینی و هوایی) می تواند متفاوت باشد. در ایران با دو فروند هواپیما و در مناطق ایران مرکزی و شمال غرب کشور در چند سال گذشته به طور متوسط هر سال حدود ۹۰ میلیارد ریال هزینه مورد نیاز بوده است. 

این طرح چون ملی است تاکنون از اعتبارات ملی و برخی قراردادها با شرکتهای آب منطقه ای استانها و یا اعتبارات استانی استان متقاضی تامین هزینه شده است. تا کنون قراردادی با شخص حقیقی و یا شرکت خصوصی عقد نشده است.

ارزانترین روش تامین و استحصال آب در دنیا و ایران بارورسازی ابرهاست. در ایران در سالهای گذشته به طور متوسط برای استحصال آب اضافی در هر متر مکعب فقط حدود ۲۰۰ ریال هزینه شده است که در مقایسه با دیگر روشها رقم بسیار کمی بشمار می آید.

آیا باروری ابرها برای ابرهای مختلف متفاوت است؟

 

بسته به نوع ابرها، باروری ابرها به «باروری گرم» (باروری نم‌گیر) و «باروری سرد» دسته‌بندی می‌شود (DSE,2008) . درحال‌حاضر بیشتر آزمایشات و برنامه‌های عملیاتی باروری ابرها از نوع سرد است. باروری سرد عبارتست از رهاسازی عامل‌های یخ‌ساز از قبیل قرص‌های یخ‌خشک و هسته‌های یدیدنقره از طریق ژنراتورها و پرتابه‌های زمینی یا هواپیما به درون ابر به‌منظور تسریع زمان آغاز و نیز افزایش فرایند تشکیل هسته‌های یخی نسبت به آنچه که در حالت طبیعی رخ می‌دهد. باروری گرم عبارتست از اضافه‌کردن یا افشاندن ذرات کوچکی از قبیل نمک (کلرید سدیم و کلسیم) یا هواویزهای بزرگ نم‌گیر به داخل پایه ابرهای همرفتی قاره‌ای. این نوع باروری با دو هدف اصلی یعنی آغاز و تسریع فرایند باران گرم انجام شده و بیشتر بر روی ابرهای کومولوس گرم در مناطق حاره‌ای و جنب‌حاره‌ای صورت می‌گیرد (ASCE,2006; DSE,2008).

آیا می‌توان همه ابرها را بطور مؤثر بارور نمود؟

 

همه ابرها برای باروری مناسب نیستند. تنها ابرهایی را می‌توان بارور نمود که دارای معیارهای اصلی باروری باشند. علاوه‌براین بدیهی است اگر ابری در جو وجود نداشته باشد عملیات باروری نمی‌تواند انجام شود(Shivaji,2005; Darin,2011) . معمولاً ابرهای کومولونیمبوسی که طبیعت همرفتی داشته و اختلاط عمودی در آن‌ها زیاد باشد گزینه‌های مناسبی برای باروری هستند. ابرهای نیمبواستراتوس و کومولوسی که خاکستری تیره هستند نیز برای باروری مناسبند. ابر باید به‌قدر کافی ضخیم بوده و در بازه دمایی مناسبی برای باروری قرار داشته باشد. علاوه‌براین باید دارای مقدار قابل‌توجهی آب مایع اَبَرسرد باشد. سرعت باد نیز باید کمتر از مقدار معینی بوده و پایه ابر ۱/۵ تا ۲ کیلومتر از زمین فاصله داشته باشد. از طرفی مناسب‌بودن جریانات صعودی در منطقه نیز باعث بهبود فرایند افزایش بارش می‌شود (Shivaji,2005). این معیارها و شرایط محیطی که بر اساس آن بارورپذیری سامانه ابری تعیین می‌گردد به معیارهای باروری معروف بوده و در مورد ابرهای سرد و گرم و روش زمینی و هوایی باروری با هم تفاوت دارد. شکل زیر محدوده‌ دمایی مناسب برای باروری با یدیدنقره در یک نمونه ابر را نشان می‌دهد.

محدوده‌ دمایی مناسب برای باروری با یدیدنقره در یک نمونه ابر

آیا باروری ابرها می‌تواند باعث رفع خشکسالی شود؟

 

گرچه خشکسالی را می‌توان انگیزه‌ای جهت اجرای برنامه‌های باروری ابرها دانست اما از کاربرد این فناوری تنها جهت رفع خشکسالی استقبال نمی‌شود. ثابت شده است باروری ابرها در دوره‌های غیرخشکسالی مؤثرتر است چرا که خشکسالی حاصل دوره‌های طولانی بدون وجود ابرهای باران‌زا می‌باشد و باروری ابرها بر اساس وجود ابرها به‌ویژه انواع همرفتی آن‌ها انجام می‌گیرد. بنابراین فرصت‌های باروری در طول دوره‌های خشکسالی بسیار محدود است. از طرف دیگر مدارک زیادی وجود دارد که حتی در خشکسالی‌های شدید، فرصت‌هایی برای بارورکردن ابرها وجود دارد لذا تأکید می‌شود باروری ابرها به‌عنوان استراتژی مدیریت طولانی‌مدت و  قابل‌دوام برای افزایش منابع آب و نه به‌عنوان یک درمان سریع وکوتاه مدت جهت رفع مشکلات خشکسالی در نظر گرفته شود. به‌عبارتی تعدیل آب و هوا باید به‌عنوان “یک ابزار در جعبه ابزار” مدیریت منابع آب قرار داشته باشد. گرچه پتانسیل باروری ابرها برای تأمین منابع آب، بیشتر متعلق به سال‌های با بارندگی متوسط یا فصل‌های مرطوب می‌باشد اما با طراحی مناسب برنامه‌های درازمدت می‌توان به‌طور بالقوه تأثیر خشکسالی را کاهش داده و با افزایش تولید بارش قبل و پس از خشکسالی، کمبود بارش را در طول این دوره جبران نمود. لذا متولیان باروری ابرها تأکید دارند باروری ابرها را نه فقط برای چند ماه بلکه باید در دوره حداقل چندین‌سال انجام داد. به عقیده آنان اگر باروری ابرها در وسط یک دوره خشکسالی انجام شود نتایج مطلوبی به‌همراه نداشته و لذا باید متوقف گردد. بدون اغراق باید گفت خشکسالی از بهترین دوره‌ها برای باروری ابرها محسوب نمی‌شود.

آیا باروری ابرها نوعی دخالت در طبیعت نیست؟

 

کسانی که این سؤال را مطرح می‌کنند این واقعیت را در نظر نمی‌گیرند که فعالیت‌های بشر در طول قرن‌های متمادی به‌صورت غیرعمدی موجب برهم‌خوردن تعادل آب و هوا و تغییر اقلیم شده است. گزارش اخیر «انجمن تحقیقات ملی» امریکا بیان می‌کند “مدارک فراوانی وجود دارد که تعدیل غیرعمدی آب و هوا و تعدیل اقلیم جهانی از جمله گازهای گلخانه‌ای (مؤثر بر دمای هوا در مقیاس جهانی) و هواویزهای تولیدشده ناشی از «فعالیت‌های انسانی» (مؤثر بر خواص ابرها) یک واقعیت است”. حتی عمل زراعت نیز اقلیم محلی را تغییر می‌دهد. تعدیل عمدی آب و هوا به شکل کنونی تحت‌عنوان باروری ابرها محیط‌زیست را بسیار کمتر از اثرات تجمعی تعدیل غیرعمدی آب و هوا تغییر می‌دهد.

آیا باروری ابرها می‌تواند طبیعت دائمی آب و هوا را تغییر دهد؟

 

باروری ابرها می‌تواند موجب تغییراتی در ابرهای منفرد و یا گروهی از ابرها گردد اما الگوهای آب و هوایی، متأثر از شرایط بزرگ‌مقیاس جوی می‌باشند که باروری ابرها نمی‌تواند آن‌ها را تحت‌تأثیر قرار دهد.

مهم‌ترین مواد مورداستفاده در بارورسازی ابرها کدامند؟

 

مواد مورداستفاده در پروژه‌هاي باروري ابرها که «عامل‌های باروری» نیز نامیده می‌شوند بسته به نوع ابر و فرایندهایی که در رشد قطرک‌های ابر شرکت می‌کنند به دو گروه «مواد نم‌گیر» و «مواد یخ‌ساز» تقسيم می‌شوند. عامل‌های نم‌گیر در ابرهای گرم به‌دلیل داشتن قابليت جذب رطوبت، آب محتوي ابر را جذب كرده و رشد مي‌كنند و موجب ریزش باران می‌گردند. نمك، اوره و نيترات‌آمونيوم ازجمله اين عامل‌ها هستند. عامل‌های يخ‌ساز در ابرهايي که داراي ساختار مايع به‌صورت آب اَبَرسرد هستند موجب ايجاد بلور‌هاي يخ مي‌شوند. اين عامل‌ها عبارتند از يدیدنقره، يخ‌خشك، «پروپان‌مايع»، «نيتروژن‌مايع»، «دی‌اکسیدکربن‌مایع» و برخي مواد آلي

اجرای پروژه باروری نیازمند چه اطلاعاتی است؟

 

انجام پروژه نیازمند اطلاعات مختلفی است که از مهمترین آن‌ها عبارتند از: داده‌های هواشناختی شامل گزارشات زمان واقعی بارش، برف و داده‌های آب‌شناسی، تصاویر ماهواره، اطلاعات رعدوبرق، داده‌های حاصل از رادیومتر میکروموج، آنالیزهای میان‌مقیاس و شرایط همدیدی جو، داده‌های اندازه‌گیری‌شده از سنجنده‌های نصب‌شده بر روی هواپیما، اطلاعات احتمالی هشدار سیل یا آب و هوای بد، اطلاعات دما، فشار و باد حاصل از رادیوسوند، اطلاعات و تصاویر ماهواره‌های هواشناسی و از همه مهم‌تر اطلاعات و تصاویر دریافتی از رادارهای هواشناسی. لازم به ذکر است این اطلاعات به‌طورمکرر در طول عملیات باروری از طریق دستگاه مخابراتی بین مرکز عملیاتی و خلبان و کارشناس حاضر در پرواز مبادله می‌شود (خطیبی،۹۰). شکل یک طرحواره‌ای از ارتباط بین گروه‌های ارائه‌دهنده اطلاعات و نیز سامانه‌های حفاظت و بهره‌برداری از تجهیزات و شکل دو هواشناس درون هواپیما یا مدیر مأموریت‌های پروازی را در حین دریافت اطلاعات از مرکز عملیاتی در یک عملیات باروری ابرها نشان می‌دهد.

شکل دو

شکل یک

آیا ممکن است دستور توقف اجرای یک عملیات یا یک پروژه داده شود؟

 

در هر دو مورد باروری ابرهای گرم و سرد ممکن است شرایطی ایجاد شود که منجر به جلوگیری از اجرای یک عملیات یا توقف یک پروژه گردد. این شرایط که بیشتر به‌دلیل احتمال وقوع پیامدهای منفی در اثر اجرای باروری ابرها ایجاد می‌شود به معیارهای تعلیق یا توقف باروری معروف بوده و بسته به نوع باروری متفاوت است (Shivaji,2005). برخی از موضوعاتی که در تعیین شرایط تعلیق مورد بررسی قرار می‌گیرد عبارتند از مقدار آستانه برف، «هشدار سیل»، «آب و هوای خطرناک» از قبیل تورنادوها و نیز  مسائل ایمنی هواپیما شامل  یخ‌زدگی شدید یا تلاطم و غیره. هدف از وضع معیارهای تعلیق یا توقف که برای ابرهای گرم و سرد تاحدی باهم متفاوت است به‌حداقل‌رساندن سهم باروری در شرایط بالقوه خطرناک و اطمینان از عدم‌نقش آن در آسیب‌رساندن به افراد، اموال یا محیط‌زیست می‌باشد(Hunter,2011; TRC,2009; ASCE,2006). معیارهای توقف یا تعلیق عملیات باروری ابرهای گرم و سرد

هر هواپیمای باروری چه مساحتی را به‌طور مؤثر می‌تواند بارور کند؟

 

یک هواپیمای باروری در ابرهای همرفتی و بویژه در برنامه‌های باروری تصادفی، مساحتی برابر ۲۰۰۰ کیلومتر مربع را به‌طور مؤثر بارور می‌نماید. هرچند که در «ابرهای پوششی»، هواپیما می‌تواند مساحت بیشتری را تحت پوشش خود قرار ‌دهد (Woodley and Rosenfeld,2004,2006).

آیا فعالیت در زمینه تعدیل آب و هوا برای هر فرد با هر تخصصی امکان‌پذیر است؟

 

بهتر است از افراد باتجربه جهت اجرای برنامه‌های تعدیل آب و هوا استفاده نمود. خلبانان بایستی گواهینامه لازم و نیز «شرایط زمان پرواز» و هواشناسان حداقل درجه کارشناسی در علوم هواشناسی و جوی را داشته باشند. متولی اعطای گواهینامه در دنیا، «انجمن تعدیل آب و هوا» می‌باشد. گواهینامه تعدیل آب و هوا بر اساس معیارهای خاص عملیاتی و آموزشی برای اپراتورها و مدیرانی که صلاحیت لازم را داشته باشند صادر می‌گردد. علاوه بر این به‌منظور پوشش همه ابعاد یک برنامه، در بیشتر پروژه‌های باروری ابرها، قبل از اجرای هر پروژه کلاس‌های آموزشی برگزار می‌شود. به‌عنوان نمونه در ایالت داکوتا برای خلبانان پروژه با همکاری «دانشگاه علوم هوانوردی»، دوره آموزشی به‌ویژه جهت باروری ابرهای همرفتی تابستانه و برای اپراتورهای رادار، یک برنامه مشابه در زمینه هواشناسی با همکاری اعضای «هیأت علمی منابع جوی داکوتای شمالی»  برگزار می‌نماید. (Hunter,2011) .  

به دلیل شرایط سخت پروازهای باروری، خلبانانی اجازه پروازهای عملیاتی باروری ابرها را دارند که از نظر سابقه، تجربه خلبانی حداقل  تعداد ساعات معینی از پروازهای معمولی با هواپیماهای مختلف را داشته باشند که به این سابقه شرایط زمان پرواز (Flight Time Requirements) می‌گویند.

آیا باروری ابرها به‌منظور افزایش بارش واقعاً مؤثر است؟

دیدگاه علمی دانشمندان چیست؟

 

پنجاه سال تحقیقات علمی و تجربه عملیات باروری در ۴۰ تا ۵۰ کشور دنیا ثابت کرده است اجرای مناسب برنامه‌های خوب طراحی‌شده توسط اشخاص ذیصلاح می‌تواند به‌طور مفید بارندگی و برف فصلی را افزایش داده، مه را برطرف نموده و خسارت‌های فصلی تگرگ را کاهش دهد (WMA,1996). آمار نشان می‌دهد تحت شرایط معین می‌توان بارش از ابرهای کوهستانی ابرسرد را با روش‌های موجود افزایش داد. بر اساس مدارک موجود امکان افزایش بارش از ابرهای باریک پوششی نیز وجود دارد(WMO, 2010). آزمایشات انجام‌شده توسط محققین مختلف تحت شرایط آزمایشگاهی اثرات مواد باروری ابرها را ثابت کرده و آزمایشات متعددی درخصوص تحقیق و اثبات اثرات ایجاد‌شده توسط باروری ابرها در جو در انواع مختلف ابر و در مناطق مختلف اقلیمی انجام شده است. مشخصات ابرهایی که به باروری ابرها پاسخ داده‌اند به‌خوبی ثبت شده و ثابت شده است باروری ابرها در شرایط مناسب می‌تواند بارش ابرهای منفرد را افزایش داده و از طرف دیگر درصورتی‌که به‌طور نامناسب به‌کار برده شود می‌تواند بارش این نوع ابرها را کاهش دهد.کارشناسان معتقدند سطح موفقیت پروژه به میزان زیادی به شرایط منطقه شامل مشخصات جغرافیایی، کوهساری، منشأ و نوع ابر، جهت باد و طبیعت هواویزهای طبیعی بستگی دارد (DSE,2008). نتایج ارزیابی‌های آماری و فیزیکی انجام‌شده بر روی بسیاری از برنامه‌های عملیاتی و تحقیقاتی به‌صورت بیانیه توسط انجمن تعدیل آب و هوا، انجمن هواشناسی امریکا و سازمان جهانی هواشناسی، منتشر شده است(WMA,1992) . طبق نظر انجمن هواشناسی امریکا اجرای مناسب پروژه‌هایی که خوب طراحی‌شده‌اند، منجر به افزایش مخازن آب و استفاده طولانی‌تر در زمان‌های موردنیاز از قبیل دوره‌های خشکسالی می‌شود(BR,2006) . تمام نهادهای بین‌المللی مرتبط و نیز آکادمی ملی علوم امریکا همگی مدارک قوی دال بر امکان افزایش بارش را پذیرفته‌اند (DSE,2008) اما درعین‌حال پذیرش علمی کامل و قطعی آن را منوط به اجرای مدل‌های فیزیکی مناسب براساس فیزیک ابر و نیز مدارک مشاهداتی مستقیم دانسته‌اند چراکه به عقیده آنان اثبات نتایج بر روی زمین به‌دلیل آن‌که بایستی افزایش یا کاهش بارش ناشی از باروری (معروف به سیگنال باروری) از میان تغییرپذیری زیاد زمانی و مکانی بارش (معروف به نوفه) آشکار شود بسیار دشوار است.

تأثیر باروری ابرها از چه زمانی پس از باروری آغاز و تا چه مدت ادامه داشته و چه وسعتی را تحت پوشش خود قرار می‌دهد؟

 

وسعت منطقه افزایش بارش در هر پروژه بستگی به دفعات باروری، پوشش مکانی سامانه‌های ابری مناسب و نیز توانایی باروری تمام ابرهای مناسب دارد (WMA,1992). تأثیر باروری بسته به روش تزریق مواد باروری و نوع ابرهای بارورشده تقریباً از زمان باروری یا فاصله زمانی ۳۰ دقیقه پس از باروری آغاز شده (Hunter,2011) و تا ۹۰ دقیقه بعد از باروری یا ۱۰۰ کیلومتر درجهت‌باد در مناطق پایین‌دست خط باروری ادامه می‌یابد (Deshler & Reynolds,1990, WMI,2005). ارزیابی‌ فیزیکی با استفاده از رادارهای هواشناسی(Woodley et al.,2003a,b; Woodley & Rosenfeld,2004)  نشان داده است بیشترین تأثیر باروری تا حدود یک ساعت پس از لحظه باروری بوده و علیرغم کاهش تأثیر باروری با گذشت زمان در برخی موارد تا ۱۰ ساعت نیز ادامه دارد. این موضوع نشان می‌دهد تأثیر باروری ابرها محدود به مرزهای ثابت منطقه هدف نبوده و تأثیر آن درجهت‌باد به خارج از این منطقه نیز کشیده می‌شود (منطقه گسترش یافته) و لذا کسانی که در بیرون از منطقه هدف و در مناطق پایین‌دست آن زندگی می‌کنند بدون پرداخت هزینه‌، از اثرات باروری سود می‌برند. براساس ساده‌ترین مفاهیم خردفیزیکی باروری نیز، امکان گسترش اثرات باروری تا ده‌ها کیلومتر از نقطه آزادسازی عامل‌های باروری وجود دارد. اگر باروری درون ابر و یا در شب صورت گیرد بلور‌های یدیدنقره ممکن است چندساعت پس از باروری به‌طور مناسبی باقی‌ مانده و مسافتی حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلومتر را طی نمایند. علاوه‌برآن ممکن است بلور‌های یخ مصنوعی تولیدشده در اثر باروری در زمان طولانی باقی مانده و به مسافت‌های طولانی‌تر انتقال یابند و در بعضی موارد باعث باروری ابرهای پایین‌دست شوند (Dennis,1980). نکته‌ای که ذکر آن ضروری است این‌‌که قراردادن مستقیم مواد باروری درون ابر باعث تأثیر سریع‌تر باروری نسبت به حالتی می‌شود که مواد در زیر ابر آزاد شده و توسط عامل مکش به درون ابر وارد می‌شوند (Hunter,2011,2005). شکل یک تصویری از منطقه هدف و منطقه گسترش‌یافته هدف تحت‌تأثیر انتقال مواد باروری در پروژه باروری ابرها در مراکش را نشان می‌دهد. جهت باد جنوب‌غربی می‌باشد و منطقه هدف وسعتی برابر ۱۴۳۰۰ کیلومتر مربع داشته که در منطقه پایین‌دست آن در راستای باد منطقه گسترش‌یافته هدف تعیین شده است. لازم به ذکر است در بالادست منطقه هدف، منطقه کنترل تعیین شده است که جهت مقایسه بارش آن با بارش منطقه هدف و در نهایت ارزیابی پروژه مورداستفاده قرار می‌گیرد.

 منطقه هدف (Target Area)منطقه‌ای است که مقرر شده بارش در آن با اجرای برنامه باروری ابرها افزایش یابد. محدوده منطقه هدف در طرح برنامه مشخص شده و اجرای برنامه بگونه‌ای صورت می‌گیرد که حتی‌الامکان بسته به سامانه‌های ابری وارد شده به آن تحت پوشش بارورسازی قرار گیرد.

شکل یک

آیا باروری ابرها در یک منطقه باعث کاهش بارش در مناطق پایین‌دست می‌شود؟

 

این عقیده که افزایش بارش در یک منطقه باعث کاهش بارش در جای دیگر بویژه مناطق پایین‌دست می‌شود یک تصور غلط است. مجامع علمی دلایل مختلفی برای رد این موضوع مطرح کرده‌اند که خلاصه آن‌ها در جدول زیر بیان شده است (Shivaji,2005; WMA,1996).

جدول دلایل علمی رد ادعای کاهش بارش در مناطق پایین‌دست برنامه‌های باروری ابرها

 طرحواره‌ای از سایه باران و نمونه واقعی آن در ایالت واشنگتن امریکا. در این شکل طرف روبه‌باد رشته‌کوه‌ها سرسبز و دارای بارندگی سنگین و طرف پشت‌به‌باد خشک و بدون بارندگی و یا دارای بارندگی سبک می‌باشد

علی‌رغم دلایل ذکرشده در جدول ، سازمان جهانی هواشناسی در آخرین بیانیه خود در سال ۲۰۱۰، تأکید نموده است “پیامدهای ناخواسته باروری ابرها از جمله اثرات پایین دست ثابت نشده اند. در تحقیقاتی که در آفریقای جنوبی به عمل آمده است، روزانه در حدود شش میلیون مترمکعب رطوبت از کشور آفریقای جنوبی عبور کرده و حدود پنج درصد آن به صورت بارش ریزش میکند که از این مقدار ۶۰ درصد آن از طریق تبخیر از رودخانه ها، دریاچه ها و گیاهان به آسمان بازگشته و ۴۰ درصد آن باقی می ماند. به عبارتی در اثر بارش طبیعی در این کشور تنها ۲ درصد از رطوبت جوی کاسته می شود.  حال می‌توان نتیجه گرفت باروری ابرها با افزایش ۲۵ درصدی بارش قادر به فشردگی تنها، جزء بسیار کوچکی از رطوبت جو در آسمان می‌باشد که استفاده از این رطوبت ناچیز اضافی نمی‌تواند تأثیر معکوسی بر بارندگی طبیعی مناطق پایین‌دست منطقه هدف داشته باشد (Shivaji,2005).

ارزیابی پروژه‌های باروری ابرها به چه روش یا روش‌هایی صورت می‌گیرد؟

 

روش‌های مختلفی برای ارزیابی پروژه‌های باروری ابرها از ابتدا تاکنون پیشنهاد شده که برخی از آن‌ها تنها برای پروژه‌های تحقیقاتی و برخی دیگر عملیاتی و برخی در هر دو مورد  قابل اجرا می‌باشند. در پروژه‌های عملیاتی تمام ابرها یا طوفان‌هایی که معیارهای بارورسازی درطرح برنامه را برآورده می‌کنند مورد باروری قرار می‌گیرند. به‌طورکلی انواع روش‌های ارزیابی پیشنهادشده را می‌توان در سه دسته آماری، فیزیکی و مدل‌سازی جای داد (BR,2006) که شاخص‌ترین روش ارزیابی پروژه‌های عملیاتی روش آماری رگرسیون تاریخی هدف‌-کنترل و شاخص‌ترین روش ارزیابی پروژه‌های تحقیقاتی روش تصادفی می‌باشد. در روش تصادفی روزهای ابری و یا ابرها به‌طور تصادفی موردباروری قرار گرفته و میزان بارش روزهای بارورشده با بارورنشده و یا باران حاصل از ابرهای بارورشده با بارورنشده موردمقایسه قرار می‌گیرد. به‌دلیل انتخاب تصادفی ابرها و در نتیجه ازدست‌دادن نیمی یا کمتر از فرصت‌های باروری، این روش نسبت به روش‌های دیگر آماری گران‌تر بوده و باعث کاهش نسبت سود به هزینه می‌شود، لذا بیشتر در پروژه‌های تحقیقاتی به‌کار می‌رود.

در روش رگرسیون تاریخی هدف‌-کنترل، ابتدا یک و یا درصورت‌امکان چندین منطقه کنترل که ضریب همبستگی آن‌ها با منطقه هدف مناسب باشد درنظر گرفته می‌شود. برای ارزیابی بارش، ضریب همبستگی‌های ۰/۹ یا بالاتر عالی، حدود  ۰/۸۵ خیلی خوب و کمتر از حدود ۰/۸ قابل‌قبول می‌باشند. لازم به‌ذکر است موفقیت ارزیابی به روش هدف‌-کنترل به میزان زیادی بستگی به انتخاب هوشمندانه مناطق کنترل دارد. انتخاب مناطق کنترل نزدیک به منطقه هدف باعث افزایش ضریب همبستگی می‌شود. به‌منظور اطمینان از عدم‌آلودگی منطقه کنترل به مواد باروری و در نتیجه عدم‌تأثیر باروری ابرها بر آن، معمولاً منطقه کنترل را در بالادست منطقه هدف و یا در طرفین آن (یا به‌عبارت‌دیگر در خلاف‌‌جهت‌‌باد یا عمود بر آن از منطقه هدف) در نظر می‌گیرند. همچنین وضعیت کوهساری هر دو منطقه بایستی تا حدامکان مشابه بوده و سامانه‌های ابری یکسانی هر دو منطقه را تحت‌تأثیر خود قرار دهند. شکل یک طرح مناسب انتخاب منطقه کنترل نسبت به منطقه هدف را نشان می‌دهد (ASCE,2006, Dennis,1980).

پس از تعیین منطقه کنترل، بین آمار طولانی‌مدت (۲۰ ساله یا بیشتر) بارش ایستگاه‌های واقع در مناطق هدف و کنترل یک رابطه آماری به‌دست می‌آید. با استفاده از این معادله، بر اساس بارش مشاهده‌شده در منطقه کنترل، مقدار بارش در منطقه هدف که به‌طور طبیعی می‌بایست ریزش کرده باشد، تخمین زده می‌شود. سپس بارش پیش‌بینی‌شده منطقه هدف و بارش واقعی که با دخالت باروری رخ داده است مورد مقایسه قرار می‌گیرد و تفاوت حاصل به نتایج اجرای باروری منتسب شده و از نظر معنی‌داری با تست‌های آماری مورد آزمون قرار می‌گیرد (BR,2006; ASCE,2006; Dennis,1980; Griffith & Tomptson,1991). این روش همانند دیگر روش‌ها محدودیت‌هایی نیز دارد.

پروژه‌های باروری ابرها از دیدگاه اجرا و بویژه ارزیابی به دو نوع پروژه‌های تحقیقاتی و عملیاتی دسته‌بندی می‌شوند پروژه‌های عملیاتی بیشتر توسط بخش‌های تجاری و با هدف اصلی استحصال آب بیشتر برای منافع اقتصادی و پروژه‌های تحقیقاتی جهت تحقیقات و توسعه فناوری افزایش بارش از طریق باروری ابرها صورت می‌گیرد. البته در سال‌های اخیر به دلیل بحران کم‌آبی در اکثر کشورهای دنیا بیشتر پروژه‌های باروری ابرها چه با سرمایه‌گذاری بخش خصوصی و چه بخش دولتی از نوع عملیاتی بوده است.

شکل یک - نحوه انتخاب منطقه کنترل نسبت به موقعیت منطقه هدف در روش هدف‌-کنترل

برای آغاز یک برنامه باروری ابرها باید چه ملاحظات اجتماعی در نظر گرفته شود؟

 

عمده‌ترین ملاحظات اجتماعی که در انجام یک پروژه باروری ابرها بایستی مدنظر قرار گیرند عبارتند از: ایمنی فناوری، دلایل علمی برای اثبات اثرات باروری، شرایط خشکسالی، منافع اقتصادی منطقه، هزینه در مقابل کارایی و جبران خسارت‌های احتمالی(Shivaji,2005; ASCE,2006).

هزینه آب استحصالی و نسبت سود به هزینه پروژه‌های باروری ابرها در دنیا چقدر است؟

 

به‌طورکلی هزینه برنامه‌های باروری ابرها که اغلب بر حسب هزینه بر مترمکعب آب تولید‌شده بیان می‌گردد بسته به عوامل زیادی از قبیل روش‌های باروری، مواد باروری، فراوانی شرایط قابل بارور، اندازه منطقه هدف و مدت پروژه به‌شدت تغییر می‌کند. متأسفانه مطالب کمی درخصوص اطلاعات اقتصادی باروری ابرها در دنیا منتشر شده است که بیشتر متعلق به برخی ایالت‌های امریکا می‌باشد. جدول زیر اطلاعات موجود در این زمینه را به‌صورت طبقه‌بندی‌شده بیان می‌کند:

در مورد نسبت سود به هزینه، تخمین سود حاصل از اجرای باروری ابرها بستگی به ارزش آب در منطقه داشته و با استفاده‌ای که از آن آب به‌عمل می‌آید متفاوت به‌دست می‌آید. هرچه میزان تقاضای آب بیشتر باشد ارزش آب حاصل از اجرای باروری ابرها بیشتر بوده و نسبت‌ سود به هزینه باعث جذاب‌ترشدن انتخاب آن برای افزایش ذخایر آبی می‌شود Shivaji,2005. با توجه به اطلاعات موجود، جدول زیر نسبت سود به هزینه و ارزش آب در برخی مناطق دنیا را نشان می‌دهد. بر اساس این جدول در بیشتر پروژه‌ها نسبت سود به هزینه مطلوب می‌باشد

هزینه دیگر روش‌های استحصال آب نسبت ‌به هزینه آب حاصل از باروری ابرها چقدر است؟

 

جدول زیر هزینه آب استحصالی از روش‌های مختلف در مقایسه با هزینه آب حاصل از اجرای پروژه‌های باروری ابرها در ایالت‌ تگزاس، آفریقای جنوبی و به‌طور مبسوط در کالیفرنیا بیان شده است. براساس این جدول، هزینه استحصال آب از طریق باروری ابرها کمتر و باصرفه‌تر از روش‌های دیگر استحصال آب بوده و لذا به‌همین دلیل تعداد زیادی از شرکت‌های تأمین آب و شرکت‌های آبیاری و برق‌آبی، حتی با توجه به نبود مدارک علمی قوی درخصوص تأثیرگذاری این فناوری، آن را اجرا نموده و دنبال می کنند.

تعدیل ناخواسته آب ‌و هوا به چه معنی است و آیا فعالیتهای بشر بر آب و هوا تأثیر دارد؟

 

تعدیل ناخواسته آب و هوا پیامد عملی است که نتیجه آن تغییر در آب و هوا می‌باشد صرف‌نظر از این‌که آن عمل با برنامه‌ریزی صورت گرفته و یا به‌صورت تصادفی رخ داده باشد. برای مثال اثرات ناخواسته باروری ابرها خارج از مناطق هدف نیز تعدیل ناخواسته آب و هوا محسوب می‌شوند . مدارک فراوانی مبنی بر تأثیر سوزاندن گسترده پسماندهای زیستی و نیز فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی، بر شرایط آب و هوایی منطقه و جهان وجود دارد. آزادسازی گرما یا دود از دودکش‌های صنعتی، رهاسازی بخارآب و ذرات از موتورهای هواپیما به جو خشک، آزادسازی گرما و ذرات حاصل از فعالیت‌های شهری، آلودگی‌های ناشی از اتومبیل‌ها، انتشار دی‌اکسیدکربن حاصل از سوخت چوب، قطران، نفت یا گازهای طبیعی که منجر به گرم‌شدن جهانی می‌شود و آزادسازی فلورو‌کربن‌ها به درون جو که باعث از بین رفتن ازون می‌گردد نمونه‌هایی از فعالیت‌های بشری هستند که منجر به تعدیل ناخواسته آب و هوا می‌گردند. گازهای گلخانه‌ای بر دمای جهان مؤثر بوده و هواویزهای حاصل از تکامل تدریجی بشر بر خواص ابر تأثیر می‌گذارند (Standler,2002). تغییر در کاربری زمین‌ها (از قبیل شهرسازی، قطع جنگل‌ها و غیره) آب و هوای محلی و منطقه‌ای را تغییر داده و آلودگی‌های مناطق شهری بزرگ بر کیفیت هوا، میزان دید، بادهای سطحی و سطوح پایین، رطوبت، دما و فرایندهای بارش و ابر مؤثر است (WMO,2010). اثرات ناخواسته باروری ابرها خارج از مناطق هدف نیز، نمونه­ای از تعدیل ناخواسته آب و هوا به‌حساب می­آید (AMS,Draft). اثرات تجمعی تعدیل ناخواسته آب و هوا  می‌تواند منجر به تغییر اقلیم محلی یا منطقه‌ای گردد (AMS,2010).

آلودگی هوا چه تأثیری بر بارش داشته و بیشتر بر چه نوع ابرهایی مؤثر است؟

 

آلودگی هوا می‌تواند باعث توقف بارش از ابرهای همرفتی ضخیم تابستانه در عرض‌های میانی و نیز نواحی گرمسیری شده(Andreae et al.2004; Khain et al.2005;Resenfeld & Givati,2005)، بارش ابرهای کم‌دوام و کم‌ضخامت زمستانه مانند: ابرهای تشکیل‌شده بر روی رشته‌کوه‌ها را ، به‌میزان قابل‌ملاحظه‌ای کاهش داده و از تولید بارش در ابرهای باریک و کم‌ارتفاع با دمای oc10- ممانعت به‌عمل آورد (Rosenfeld,1999,2000; Phillips et al.,2002; Albrecht, 1989; Rosenfeld et al.,2002) . واردشدن آلودگی به ابرهایی که قله آن‌ها گرم‌تر از  -۱۰  درجه سانتیگراد می‌باشد می‌تواند به‌کلی باعث توقف باران گردد(Rosenfeld,1999,2000 ;Rosenfeld & Woodley,2003). تحقیقات انجام‌شده در فلسطین اشغالی و غرب امریکا نشان داده‌اند آلودگی هوا میزان بارش فصلی ابرهای زمستانه را در مناطق پایین‌دست منابع آلودگی به‌میزان ۱۰ تا ۲۵ درصد کاهش می‌دهد (Resenfeld,2007). تأکید می‌شود تأثیر آلودگی بر بارش‌های کوهستانی بیشتر مربوط به ابرهای نسبتاً باریک و ابرهای سرد چرخندی است. نکته جالب این‌که ابرهای تأثیرپذیر از آلودگی هوا در فلسطین اشغالی عمدتاً از نوع ابرهای کوهستانی بوده که بیشترین افزایش بارش ناشی از باروری ابرها را از خود نشان می‌دهند .

آینده منازعات بین‌المللی درخصوص تعدیل آب و هوا چگونه پیش‌بینی می‌شود؟

 

با نزدیک‌شدن به نقطه بحرانی کمبود آب سالم در سراسر دنیا و هشدار سازمان‌های بینالمللی مبنی بر کمبود شدید آب در برخی کشورها و از طرف دیگر توسعه و رشد فناوری باروری ابرها، اجرای برنامههای افزایش بارش و دیگر عملیات تعدیل آب و هوا در کشورهای بویژه خشک و نیمه‌خشک میتواند بسترساز یک سری منازعات جدی بر سر سهم قانونی هرکدام از این کشورها از منابع آب جوی باشد هرچند که تاکنون برخوردهای جدی بین کشورها در این زمینه رخ نداده است. یکی از نقاط بحرانی دنیا منطقه کمآب خاورمیانه میباشد. چنان‌که طی چنددهه گذشته فلسطین‌اشغالی با وسعت بسیارکم و شرایط سیاسی و جغرافیایی خاص، در زمینه تعدیل آب و هوا پیشرفتهای خوبی داشته و تمرکز بسیاری بر افزایش بارش از طریق باروری ابرها جهت توسعه فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی و افزایش منابع آب حیاتی خود داشته است. هم‌زمان با این تحولات کشورهای عربی همسایه از قبیل سوریه و اردن نیز در رقابت با کشور فلسطین اشغالی، فعالیت‌های جدی در این زمینه را آغاز نموده‌اند. در اکثر کشورهای دنیا که منابع آبی مشترک نظیر رودخانهها و دریاچههای مرزی داشته و یا سرچشمه تأمین آب رودخانههای جاری یک کشور در کشورهای همسایه میباشد تقسیمبندی و حق استفاده از این منابع جهت استفاده هریک، براساس توافقات و عهدنامههایی که از دیرباز بین آن‌ها بسته شده صورت می‌گیرد. اما در مورد منابع آبی مهمی همچون آب‌های جوی و آب‌های موجود در ابرها، تاکنون چنین قراردادهایی مطرح نبوده و هر کشوری مالک ابرهای فراز سرزمین خود میباشد. درحال‌حاضر نیز هر کشور با توجه به توانایی‌های علمی، عملی، وسعت و موقعیت جغرافیایی و اقلیمی خاص خود میتواند اقدام به استحصال آب بیشتر از ابرهای فضای کشور خود کند.

آیا احکام اسلام با تعدیل آب و هوا مغایرت دارد؟

 

احکام مربوط به مسائل آب و هوا و همچنین محیط‌زیست و نحوه زندگی و ارتباط انسان با طبیعت، هم به‌صورت خاص و صریح و هم به‌طور عام در اسلام ذکر شده است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به آیه ۶۱ سوره هود و ۵۳ سوره طه به شرح زیر اشاره کرد:

آیه ۶۱ سوره هود:” او خدایی است که شما را از زمین بیافرید و آبادانی‌اش را به شما واگذاشت”

آیه ۵۳ از سوره طه: “آنکه زمین را برای شما گسترده گردانید و برای شما در آن راههایی قرار داد و از آسمان آبی فرستاد پس بدان جفتهایی از گیاهان گوناگون برون آورد”.،

علاوه بر آیات صریح فوق، نحوه بارورسازی ابرها توسط باد و چگونگی تشکیل باران از ابرها نیز که مربوط به علم فیزیک ابر و بارش می‌باشد در قران مورد اشاره قرار گرفته که از آن جمله می‌توان به آیه ۹۹ سوره انعام، آیه ۲۲ سوره حجر و آیه ۴۳ سوره نور اشاره کرد.

با توجه به استفتاء از برخی مراجع عظام، بارورکردن ابرها با شرع مغایرت نداشته و در اصل مباح است . بارورسازی ابرها شامل قول معصوم علیه‌السلام مبنی بر “هر شی حلال است” شده و جایز می‌باشد. از طرفی اصل لاضرر یکی از اصول مورد تأکید در نظام اسلامی است و از طرفی قول معصوم علیه‌السلام می‌فرمایند “مردم مسلّط بر اموالشانند” و اموالشان تحت اختیار آنهاست. لذا با لحاظ این که قانون‌گذاری بر اساس اصل لاضرر صورت نمی‌‌گیرد در زمانی که این دو قاعده (قاعده لاضرر و قاعده تسلّط) تعارض داشته باشند قاعده لاضرر مقدم بر قاعده تسلّط است.  نکته دیگر این‌که فضای بالای ملک انسان‌ها به اندازه متعارف تحت اختیار آنهاست. و اگر باروری ابرها نسبت به فرد یا افرادی از جهت آب بر ملک و درخت‌های او ضرر داشته باشد و برای ملک و زراعت جامعه نفع داشته باشد و نبودش مضر باشد در تعارض این دو ضرر، باید آنچه ضررش کمتر است با نظر حاکم شرع و کارشناسی دقیق مصلحت‌سنجی شده و لحاظ گردد (آیت‌الله سیدعباس مدرسی یزدی، ۹۰/۱۱/۰۵).

چشم‌انداز آینده باروری ابرها چگونه است؟

 

رشد جهانی جمعیت، افزایش سطح استانداردهای زندگی و مخاطرات آب و هوایی باعث فشار روزافزون بر منابع آب گردیده است(Terblanche, after 2006) . نزدیک‌شدن دنیا به نقطه بحرانی کمبود آب سالم و هشدار سازمان‌های بینالمللی مبنی بر کمبود شدید آب در برخی کشورها بویژه کشورهای خشک و نیمه‌خشک و از طرف دیگر توسعه و رشد فناوری‌های باروری ابرها، موجب محبوبیت فعالیت‌های تعدیل آب و هوا ‌شده است. به‌علاوه چون منابع آب قابل‌مصرف، نیاز به افزایش پایدار دارد تقاضای خدمات تعدیل آب و هوا رو به افزایش است. تلاش‌های تحقیقاتی متمرکز جهت پرورش و پیشرفت این فناوری نیز همچنان ادامه خواهد یافت. کارفرمایان از سودهان چگونه است؟

 

با توجه به تداوم خشکسالی‌ها و افزایش بحران آب در دنیا بویژه کشورهای خشک و نیمه‌خشک از ح۸ب به‌طور روزافزون افزایش خواهد یافت (Hunter,2011). شکل زیر وضعیت بحرانی آب در دنیا را نشان می‌دهد. بر اساس این تصویر در حال‌حاضر ۶ بیلیون نفر، ۵۴ درصد آب تازه جهان را مصرف می‌کنند که در سال ۲۰۲۵ به‌دلیل افزایش جمعیت به ۷۰ درصد افزایش می‌یابد.

گزارش چشم‌انداز جهانی درخصوص آب تازه

سابقه و اهداف باروری ابرها در ایران چه بوده و وضعیت کنونی آن چگونه است؟

 

باروری ابرها نخستین بار در ایران در سال ۱۳۵۳ توسط یک شرکت کانادایی بر روی حوزه رودخانه کرج و جاجرود به مرحله اجرا در آمد. پس از آن از سال ۱۳۷۷ با تأسیس “مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها” وابسته به وزارت نیرو واقع در استان یزد مقدمات انتقال فناوری باروری ابرهای سرد با استفاده از هواپیما از کشور روسیه به ایران فراهم گردیده و از سال ۱۳۸۷ فعالیت‌های باروری ابرها به‌طور مستمر و جدّی منحصراً توسط کارشناسان ایرانی و تنها با هدف افزایش بارش در نقاط مختلف کشور اجرا می‌شود. درصورتی که در نظر باشد از این فناوری با اهداف دیگر همانند افزایش بارش ابرهای گرم، جلوگیری از تگرگ و یا مه‌زدایی نیز استفاده گردد بایستی تجهیزات ویژه مربوط به هرکدام از این فناوری‌ها فراهم گردیده و آموزش‌های لازم به کارشناسان ایرانی داده شود. شکل زیر نمایی از ساختمان مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها را نشان می‌دهد.

نمایی از ساختمان مرکز ملی تحقیقات و مطالعات باروری ابرها واقع در استان یزد

هزینه آب استحصالی از اجرای برنامه‌های باروری ابرها در مقایسه با دیگر پروژه‌های استحصال آب چقدر است؟

 

به‌طورکلی مقایسه بین شیوه افزایش آب استحصالی از طریق باروری ابرها با دیگر روش‌ها صحیح نمی‌باشد چرا که باروری ابرها تنها روشی است که آبی بیش از آنچه که باید به‌طور طبیعی وجود داشته باشد را تولید و یا ایجاد می‌کند و دیگر روش‌ها آب اضافی تولید ننموده و تنها امکان جابجایی منابع آب یا جمع‌آوری آب را فراهم می‌کنند. ازطرفی مقایسه هزينه تمام‌شده هرمترمكعب آب استحصالي از طريق باروري ابرها با ساير گزينه‌هاي تأمين آب تنها زماني ممكن است كه نحوه جمع‌آوري، تنظيم و انتقال و يا نوع و مكان مصرف آب استحصالي مشخص باشد. درعین‌حال با توجه به مطالعات انجام‌شده، برای نمونه به‌طورمیانگین هرمترمکعب آب اضافی دردسترس برای مصرف حاصل از اجرای باروری ابرها در سال آبی ۸۹-۸۸ ، ۱۹۵ ریال هزینه دربرداشته است. اما درمقابل بنابر استعلام سال ۱۳۸۷ از دفتر برنامه‌ریزی آب  شرکت مدیریت منابع آب ایران هزینه انتقال آب از سد چم‌آسمان از استان اصفهان تا تحویل به شرکت آب و فاضلاب یزد، ۳۰۰۰ ریال و به‌طور متوسط هزینه بهره‌برداری از آب پشت سدهای کشور حداقل  ۱۰۰۰ ریال برآورد شده است. با مقایسه این اعداد و ارقام دیده می‌شود اجرای این فناوری در مقایسه با انتقال آب و بهره‌برداری از آب‌های پشت سد روش بسیار ارزانی در استحصال آب می‌باشد.


 

چشم انداز آینده باروری ابرها در ایران چگونه است؟

 

با توجه به تداوم خشکسالی‌ها و افزایش بحران آب در دنیا بویژه کشورهای خشک و نیمه‌خشک از جمله خاورمیانه و ازطرفی گرایش تعداد زیادتری از کشورها به اجرای تعدیل آب و هوا که منازعات بین‌المللی بر سر منابع آب جوی را تشدید خواهد کرد، چشم انداز آتی در این‌خصوص، توسعه و گسترش به‌کارگیری فناوری باروری ابرها در سراسر کشور می‌باشد.