آشنایی با چگونگی بارورسازی ابرها

بارورسازی ابرها یا ابرآمایی تعدیل آب و هوا، به وسیله افزودن مواد به داخل یک ابر با هدف تقویت تشکیل و رشد «بلورهای یخ» (Ice Crystal) در ابرهای سرد (بیشتر حجم ابر در دمای زیر صفر درجه سلسیوس است) و رشد قطرک‌های درون ابرهای گرم (بیشتر حجم ابر دارای دمای بالای صفر درجه سلسیوس) و در نتیجه افزایش بارش برف یا باران است. به عبارت دیگر باروری ابرها روشی برای تأثیرگذاری بر روی ابرهای طبیعی است که در آن با استفاده از مواد شیمیایی آب بیشتری از ابر به شکل باران یا برف درست می‌شود. بیشترین عواملی که در باروری ابرها برای تولید باران سرد و طرح‌های باروری ابرها برای تقویت بارش برف به کار می‌روند یدید نقره و یخ خشک(دی‌اکسید کربن منجمد) هستند. عواملی دیگر مانند گازهای مایع (به عنوان مثال نیتروژن مایع) نیز می‌توانند برای بارور کردن ابرها در این دسته مورد استفاده قرار گیرند.

تعدیل آب و هوا

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 برق 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.

باروری ابرها چگونه عمل میکند؟

در باروری ابر سرد ورود ماده‌ای هسته ساز مانند یدید نقره، که دارای ساختار کریستالی شبیه به یخ است بدون سرد کردن محیط باعث انجماد قطرکهای اَبَر سرد می‌شود (هسته‌سازی ناهمگن). اما یخ خشک یا نیتروژن مایع محیط اطراف خود را به حدی سرد می‌کنند که بلورهای یخ می‌توانند خود به خود از فاز بخار هسته‌سازی کنند. برخلاف باروری با یدید نقره، این هسته سازی خود به خودی، نیازی به وجود هیچ قطرک یا ذره‌ای ندارد چرا که این روش فوق اشباع بسیار بالایی در نزدیکی ماده باروری ایجاد می‌کند. اساس باروری ابرها بخصوص در عرضهای میانی، بر اختلاف فشار بخار اشباع روی آب و یخ است؛ بنابراین هنگامی که ذرات یخ در ابرهای فوق سرد شکل می‌گیرند، به دلیل فشار بخار اشباع کمترشان نسبت به قطرکهای آب، در مجاورت این قطرات مایع رشد کنند. اگر ذرات به اندازه کافی رشد کنند بصورت برف (یا، اگر ذوب رخ دهد، باران) از ابرها سقوط می‌کنند در غیر این صورت بارشی رخ نمی‌دهد. این فرایند به عنوان «باروری استاتیکی» شناخته می‌شود. در استراتژی باروری «دینامیکی» فرض بر این است که گرمای نهان اضافی ناشی از تغییر فاز مایع به جامد در ابر، باعث افزایش شناوری، تقویت جریانات بالارونده، تضمین بیشتر همگرایی سطوح پایین و در نهایت رشد سریع ابرهای منتخب می‌شود. مواد شیمیایی باروری ابر ممکن است توسط هواپیما یا توسط دستگاه‌های پخش کننده واقع بر روی زمین (ژنراتورها) وارد ابر شوند. در روش باروری با هواپیما، یدید نقره در هنگام پرواز هواپیما در داخل ابر سوزانده و پخش می‌شوند. در باروری با ژنراتورهای زمینی، ذرات ریز پس از خروج از ژنراتور توسط جریان هوا در مسیر باد و به سمت بالا قرار گرفته و وارد ابر می‌شوند و بارور می‌شوند.

مواد مورد استفاده

مواد مورد استفاده در پروژه‌های باروری ابرها که «عامل‌های باروری ابرها» نیز نامیده می‌شوند بسته به نوع ابر و فرایندهایی که در رشد قطرک‌های ابر شرکت می‌کنند به دو گروه «مواد یخ‌ساز» و «مواد نم‌گیر» تقسیم می‌شوند. عامل‌های یخ‌ساز در ابرهایی که دارای ساختار مایع به‌صورت آب اَبَرسرد هستند موجب ایجاد بلورهای یخ می‌شوند. این عامل‌ها عبارتند از یدید نقره، یخ خشک، «پروپان مایع»، «نیتروژن مایع»، «دی‌اکسیدکربن مایع» و برخی مواد آلی. از بین این مواد، یدید نقره و یخ خشک (دی‌اکسید کربن جامد) متداول‌ترین عاملهای مورد استفاده در باروری ابرهای سرد هستند. عامل‌های نم‌گیر در ابرهای گرم به‌دلیل داشتن قابلیت جذب رطوبت، آب محتوی ابر را جذب کرده و رشد می‌کنند و موجب ریزش باران می‌گردند. نمک، اوره و نیترات آمونیوم از جمله این عامل‌ها هستند.