بارورسازی ابرها منجی جهان ازخشکسالی و کم‌بارشی است؟

 

رئیس مرکز ملی پیش‌بینی و مدیریت بحران مخاطرات وضع هوا نیز درباره این موضوع می‌گوید: بارورسازی در بازه زمانی و مکانی محدود اثرگذار است. برای مثال در رویدادی نظیر المپیک یا یک موقعیت مکانی نظیر پشت سدها و دریاچه‌ها و... سابقه عملی دارد و نمی‌توان قاطعانه گفت که این کار در مقیاس بزرگ و بر بارندگی‌های یک کشور می‌تواند تاثیرگذار باشد. در واقع این کار برای کشور پهناوری همچون ایران اصلا اجرایی و عملی نیست.

 

به گفته نایب رئیس انجمن علوم و فنون دریایی ایران نیز طی این سال‌­ها بشر تلاش فراوانی کرده تا با استفاده از دانش خرد فیزیک ابر، فرآیندهای طبیعی میعان و بارش را تغییر دهد. هدف اصلی در بیشتر موارد، افزایش باران به روش مصنوعی بوده است. پاشیدن بلورهای یخ خشک(دی­‌اکسدی کربن جامد)،‌ بلورهای یدور نقره و تقویت حرکت­‌های صعودی در ابر از جمله روش‌­هایی بوده که تاکنون به کار گرفته شده است. کشورهای بسیاری به این موضوع پرداخته‌­اند و مقالات بسیاری در مجلات معتبر علمی به چاپ رسیده است اما در هیچ یک از آن‌ها موردی یافت نمی­‌شود که ادعا کرده باشند از این طریق مشکل کم آبی و خشکسالی را حتی در مناطق کوچک و برای کوتاه مدت حل کرده باشند. لذا بسیاری از کشورها آن را کنار گذاشته و تلاش خود را معطوف به مدیریت منابع آب کرده­‌اند.

عباس رنجبر درخصوص تعدیل وضع آب و هوا و بارورسازی ابرها برای افزایش بارندگی در کشور اظهار کرد: تعدیل وضع هوا سه نوع فعالیت را شامل می‌شود؛ ابتدا به تحقیق استراتژیک مستمر برای بررسی و آزمایش فرضیه‌های علمی که اساس و پایه تعدیل وضع هوا هستند، نیاز است. از آنجا که این تحقیق به‌طور ذاتی روی فرآیندهای مهم جوی متمرکز شده است، این نیاز تحقیقاتی نه تنها به موضوع تعدیل وضع هوا بلکه به بهبود پیش‌بینی وضع هوا و اقلیم نیز- که طیف وسیعی ازکاربردها، مانند مدیریت منابع آب و تطبیق تغییراقلیم را پشتیبانی می‌کنند - نیز مربوط می‌شود سپس به‌منظور آزمون امکان‌سنجی فعالیت و اعتبار فرضیه‌های علمی مورد استفاده و فراهم کردن پایه‌ای برای فعالیت‌های عملیاتی، باید آزمایشی را در خصوص تعدیل وضع هوا طراحی و اجرا کرد. این کار با برخورداری از درک علمی درست از فرایندهای مرتبط جوی امکان پذیر خواهد بود. سرانجام با تکمیل یک آزمایش موفقیت آمیز، مناسب است آن عملیاتی از تعدیل وضع هوا را انجام داد که بر نتایج عملی تمرکز دارد و ادامه آن امکان ارزیابی مداوم نتایج حاصل از عملیات را فراهم می‌کند.

 

بارورسازی ابرها مشکل کم‌بارشی و خشکسالی را رفع می‌کند؟

این کارشناس هواشناسی گفت: به‌طور کلی تعدیل آب و هوا و تقویت مصنوعی بارش از دهه ۱۹۴۰ میلادی آغاز شده و تاکنون در دوره و بازه‌های زمانی مختلف به‌خصوص در شرایط خشکسالی و تنش آبی، بارورسازی ابرها در برخی کشورها مورد توجه قرار گرفته است. از دهه ۱۹۸۰ حمایت از انجام تحقیقات در زمینه تعدیل وضع هوا کاهش یافته و تمایل به حرکت مستقیم به‌سوی پروژه‌های عملیاتی است. با این حال، طی ۱۵ سال گذشته بودجه بیشتری در سطح جهانی به پروژه‌های تحقیقاتی اختصاص داده شده است.

 

وی تاکید کرد: تعدیل وضع هوا هنوز یک فناوری نوظهور است. عدم قطعیت‌های ذاتی در فناوری‌های فعلی تنها می‌توانند توسط برنامه‌های تحقیقاتی متمرکزی که منجر به درک عمیق‌تر اثرات بارورسازی ابرها بر توسعه ابر و بارش می‌شود، مورد توجه قرار گیرند. افزایش درک علمی نیز به برنامه‌های عملیاتی بارورسازی ابرها و چندین شاخه دیگر از مطالعات هواشناسی و اقلیمی نیز کمک خواهد کرد.

 

رنجبر ادامه داد: طی این سال‌­ها بشر تلاش فراوانی کرده است تا با استفاده از دانش خرد فیزیک ابر، فرآیندهای طبیعی میعان و بارش را تغییر دهد. هدف اصلی در بیشتر موارد افزایش باران به روش مصنوعی بوده است. پاشیدن بلورهای یخ خشک(دی­‌اکسید کربن جامد)،‌ بلورهای یدور نقره و تقویت حرکت­‌های صعودی در ابر از جمله روش‌­هایی بوده که تاکنون به کار گرفته شده است. کشورهای بسیاری به این موضوع پرداخته‌­اند و مقالات بسیاری در مجلات معتبر علمی به چاپ رسیده است اما در هیچ یک از آن‌ها موردی یافت نمی­‌شود که ادعا کرده باشند از این طریق مشکل کم آبی و خشکسالی را حتی در مناطق کوچک و برای کوتاه‌مدت حل کرده باشند. لذا بسیاری از کشورها آن را کنار گذاشته و تلاش خود را معطوف به مدیریت منابع آب کرده­‌اند.

 

وی افزود: توجه کشورها به این موضوع سبب شد که سازمان جهانی هواشناسی با انجام یک پروژه تحقیقاتی با مشارکت دانشمندان علوم هواشناسی و اقلیم از کشورهای مختلف در منطقه‌ای از جنوب اسپانیا، پتانسیل تاثیر بارورسازی بر افزایش مصنوعی بارش را تحقیق کند. برای جمع‌بندی نتیجه تحقیقات درباره بارورسازی ابرها و تقویت استحصال آب با استفاده از روش‌ها و مواد متفاوت بارورسازی، کارگاه‌های مختلفی در بازه‌های چند ساله برگزار شده است تا کنشگران در عرصه فعالیت‌های مرتبط با بارورسازی ابر و تعدیل هوا از کشورهای مختلف نتایج کار خود را ارائه کنند و مورد ارزیابی دانشمندان هواشناسی، اقلیم شناسی، آب‌شناسی و سایر رشته‌های مرتبط واقع شود. 

انسان توانایی ایجاد سامانه‌های جوی بارشی را ندارد

نایب رئیس انجمن علوم و فنون دریایی ایران ادامه داد: در بیانیه سازمان جهانی هواشناسی درباره موضوع بارورسازی ابرها و تعدیل آب و هوا - که در سال ۲۰۱۵ منتشر شده است - به برخی نکات کلیدی و مهم اشاره شده است. در این بیانیه گفته شده که باید بپذیریم انرژی مرتبط با سامانه‌های جوی آن‌چنان عظیم است که انسان نمی‌تواند سامانه‌های جوی ایجاد کند که موجب بارش، انتقال رطوبت به منطقه هدف یا حتی جلوگیری کامل از وقوع رخدادهای جوی مخرب شود. فناوری‌های تعدیل آب و هوا مانند توپ‌های ضد تگرگ و روش‌های یونیزاسیون که مدعی چنین تغییرات بزرگ‌مقیاس و تاثیرات عمیق هستند، فاقد بنیان علمی معقول و مورد پذیرش‌ هستند و چنین ادعاهایی باید با تردید مطرح شوند.

 

وی افزود: افزایش هدفمند بارش، کاهش خسارت تگرگ، پراکنش مه و سایر فعالیت‌های مرتبط با تعدیل جو و بارورسازی ابرها فناوری‌های در حال توسعه‌ای هستند که هنوز در حال تلاش جهت کسب بنیان علمی مورد قبول و پذیرش هستند. عملیات بارورسازی، مه وتگرگ‌زدایی در بیش از ۵۰ کشور جهان دنبال می‌­شود. هدف اصلی این برنامه‌ها کسب آب بیشتر و کاهش خسارت است که به‌طور اطمینان بخش تحقق این اهداف اغلب مشکل و شاید نشدنی باشد. تحلیل‌های اقتصادی نشان می‌­‌هند که حتی در صورت موفقیت آمیز بودن بارورسازی ابر و کسب سود اقتصادی، عدم قطعیت‌های ذاتی مانند تغییرات درون ابر و تغییر پذیری ذاتی اقلیم و سامانه‌های جوی، سرمایه‌گذاری با ریسک بسیار زیاد هستند.   

 

به گفته رنجبر تداوم تحقیق و پژوهش برای توضیح علمی بارورسازی ابر و تعدیل هوا بر اساس فرضیات موجود مورد نیاز است زیرا تحقیقات به‌طور ذاتی متمرکز بر فرآیندهای مهم جوی است و نه تنها با تعدیل هوا بلکه با بهبود پیش‌بینی جو و اقلیم نیز - که مورد نیاز برای مدیریت آب و سازگاری با تغییر اقلیم تلقی می‌شود - مرتبط است. با فهم و شناخت علمی کافی از فرآیندهای جوی برای آزمون امکان پذیری و اعتبارسنجی فرضیه‌­های علمی می‌توان عملیات بارورسازی ابر را طراحی و اجرا کرد.

 

وی ادامه داد: بهبود امکانات مشاهداتی در سنجش و اندازه‌گیری، متغیرهای کلیدی مدل‌سازی عددی را فراهم می‌­کند و اکنون آزمایش با جزییات بیشتر فرآیندهای مربوط ابر و بارش را ممکن و فرصت‌های جدیدی را برای پیشرفت علمی و عملیات تعدیل هوا فراهم کرده است. برای ارزیابی مناسب فعالیت‌های تعدیل هوا و بارش مرتبط با بارورسازی ابر چندین عامل لازم است؛ اول از همه نیازمند دخیل کردن فرآیندهای تصادفی، به‌کارگیری تکنیک‌های آماری تحلیل عینی برای موارد بارور شده و نشده همچنین نیازمند انجام تحلیل‌های ثانوی بر اساس فیزیک مسئله جهت تایید تحلیل عینی اصلی است.

 

علم بارورسازی با مواد یخ‌زن قابل اطمینان است؟

نایب رئیس انجمن علوم و فنون دریایی ایران اظهار کرد: شواهد بسیاری وجود دارند که نشان می‌­دهند ساختار ریزمقیاس ابرها را می‌توان تحت شرایط معینی نه در همه شرایط با هسته‌های آب دوست (ابرهای گرم) و یا بارورسازی با مواد یخ‌زن (یخ خشک یا یدور نقره در ابرهای سرد) تغییر داد و معیارهای مربوط به نوع ابر بسیار متفاوت است. شواهد برای نتیجه‌بخش بودن بارورسازی در اغلب موارد انجام شده قابل بحث و مورد مناقشه است و قابل اطمینان نیست. این نتایج در کارگاه سال ۲۰۰۰ سازمان جهانی هواشناسی و در آخرین گزارش برنامه جهانی تحقیقات هوا (WWRP-۲۰۱۸) نیز به طور مشابه مورد تایید قرار گرفته علاوه براین در گزارش اخیر نسبت هزینه به فایده برنامه‌های بارورسازی ابر در مقیاس حوضه آبی مورد شک و تردید جدی است و نمی­‌توان نسبت به استحصال آب از ابرها به شکل اقتصادی و مقرون به صرفه اطمینان داشت.

 

وی ادامه داد: بر اساس گزارش سازمان جهانی هواشناسی به‌طور کلی در هر گونه فعالیت برای بارورسازی ابر یا یونیزاسیون جو به منظور کسب آب بیشتر از آسمان برخی موارد باید حتما مورد توجه قرار گیرند. از جمله موارد این است که انرژی سامانه‌­های ابری دارای مقیاس بسیار بالاتر از سامانه‌های انسان‌ساخت است بنابراین اینکه انسان بتواند با روش‌هایی مانند یونیزاسیون رطوبت را انتقال دهد و ابر تولید کند، مبنای علمی درستی ندارد و مورد تایید نیست. جو دارای دیوار حایل یا نفوذناپذیر نیست، فرض کنیم ما بتوانیم با بارورسازی، بارش را در یک طرف کوهستان همچون در غرب زاگرس تقویت کنیم. در این‌صورت کاهش رطوبت درمسیر جریان از غرب به شرق را چگونه می‌توان جبران کرد؟ به عبارتی احتمال دارد افزایش مصنوعی بارش در یک منطقه (فرض)، موجب کاهش بارش طبیعی در منطقه دیگر در مسیر جریان شود یا به‌عبارتی عمل بارورسازی درعمل با هدر دادن سرمایه و هزینه همراه است (فرض منطقی).

چالش بزرگ اثبات موفقیت بارورسازی ابرها

رنجبر تصریح کرد: مطابق گزارش‌های موفقیت‌آمیز بارورسازی در نقاط مختلف جهان و به‌خصوص جنوب‌ غرب آمریکا، این نوع عملیات تنها با ابرهای کوهستانی سرد و با ساختار دمایی مناسب در بازه محدودی از زمان می‌­تواند موجب افزایش ۵ تا ۱۵ درصدی بارش برف شود، گرچه همین نتیجه هم به سبب تغییرپذیری طبیعی ابرها مورد توافق کارشناسان نیست. اصولا به سبب تغییر پذیری طبیعی سامانه‌های جوی، نشان دادن تاثیر بارورسازی، فرآیندی بسیار سخت و گاهی غیر ممکن است بنابراین اثبات موفقیت بارورسازی خود یک چالش بسیار بزرگ است.

 

وی افزود: بارورسازی ابر برای مناطقی مانند خاورمیانه که اغلب سامانه‌های جوی با خیزش گردوخاک از سطح زمین، با فراوانی بیش از لزوم هستک‌های طبیعی همراه است، در غالب مناطق عملا بی نتیجه خواهد بود و چه بسا می‌­تواند سبب کاهش بارش طبیعی شود. کشورهای مختلفی برای بارورسازی اقدام کرده‌اند و نتیجه کار آن‌ها می‌­تواند راهنمای سرمایه گذاری و عملیات بعدی باشد. نتایج کار این کشورها در کارگاه‌های سازمان جهانی هواشناسی ارایه شده است. بر اساس این بررسی‌ها و نتایج آزمایش‌ها بارورسازی روشی برای فائق آمدن بر خشکسالی محسوب نمی‌­شود و امروز همانند ایران بخش‌های وسیعی از آمریکا یا جنوب اروپا با طولانی‌ترین و شدیدترین خشکسالی‌های چند دهه اخیر مواجه هستند، علی­رغم اینکه برنامه‌های بارورسازی در برخی نواحی این مناطق عملیاتی بوده است. 

 

این کارشناس هواشناسی ادامه داد: در حال حاضر بیش از ۵۰ کشور جهان هستند که صدها پروژه تعدیل وضع هوا را به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک در سراسر جهان اجرا می‌کنند. نبود منابع آب کافی محدود کردن توانایی پاسخگویی به نیازهای غذایی، فیبر و تقاضای انرژی و اثرات پدیده‌های جوی انگیزه اصلی برای انجام این پروژه‌ها است. برای ارتقای مبانی علمی این کار در سطح جهانی، همکاری بین المللی بسیاری از کشورهایی که در این زمینه کار می‌کنند، همکاری بین‌المللی برای هدایت این تحقیقات، به اشتراک‌گذاری نتایج، و برخورداری از تخصص علمی بالا ضرورت دارد علاوه بر این برای افزایش بارش و تعدیل وضع هوا باید به عنوان بخشی از یک استراتژی مدیریت یکپارچه منابع آب در نظرگرفته شود. تسکین و ترمیم فوری اثرات خشکسالی دشوار است.

 

اگر ابرها وجود نداشته باشند؛ بارش‌ها به‌صورت مصنوعی تحریک نمی‌شوند

وی درادامه با تاکید بر اینکه اگر ابرها وجود نداشته باشند، بارش نمی‌تواند به‌صورت مصنوعی به وجود آید، گفت: احتمال دارد که فرصت‌ها برای افزایش بارش در طول دوره‌های نرمال یا بالاتر از نرمال بیشتر از دوره‌های خشک باشد. در سامانه‌های جوی انرژی بسیار زیادی نهفته است. از این رو ایجاد سامانه‌های ابر باران زا، تغییر الگوی وزش باد به‌منظور آوردن بخار آب به یک منطقه و یا از بین بردن کامل پدیده‌های حاد جوی غیر ممکن است. تنها روش معتبر برای تعدیل وضع هوا، استفاده از حساسیت‌های میکروفیزیکی است که در آن اختلال نسبتاً کوچک بشر در سیستم می‌تواند تکامل طبیعی فرآیندهای جو را تغییر دهد.

 

نایب رئیس انجمن علوم و فنون دریایی ایران ادامه داد: ویژگی‌های ابر می‌تواند به‌طور قابل توجهی از منطقه‌ای به منطقه‌ای دیگر متفاوت باشد. شناخت اقلیم‌شناسی طبیعی ابرها و فرآیندهای بارش در یک منطقه برای طراحی هر برنامه تعدیل وضع هوا حیاتی است. به‌طور خود به خود نمی‌توان فرض کرد که نتایج بارورسازی در یک منطقه جغرافیایی برای منطقه دیگر نیز قابل اعمال است. قابلیت انتقال باید با دقت مد نظر قرار گیرد زیرا ممکن است علاوه بر عوامل هواشناسی، تفاوت دراجزای تشکیل دهنده «هوامیزها»(ذرات مایع یا جامد معلق در گاز) و گازهای کمیاب، ویژگی‌های سطح زمین و سایر عوامل نیز تغییرات غیر منتظره‌ای را در رفتار ابر و پاسخ ابر به بارورسازی ایجاد کند.

 

وی افزود: توانایی نفوذ بر ریزساختارهای ابر در آزمایشگاه نشان داده شده، توسط مدل‌های عددی شبیه سازی شده و از طریق اندازه گیری‌های فیزیکی در برخی از سیستم‌های طبیعی مانند مه، ابرهای لایه‌ایی و ابرهای همرفتی تایید شده است. با این حال شواهد فیزیکی محدودی مبنی بر اینکه بارش تگرگ، آذرخش و یا سایر عوامل می‌توانند به‌طور قابل توجهی با استفاده از روش‌های مصنوعی تعدیل شوند، وجود دارد.

 

به گفته رنجبر پیچیدگی و تغییرپذیری طبیعی ابرها منجر به ایجاد چالش‌ها و دشواری‌های عدیده‌ای در شناخت و آشکارسازی اثر تلاش‌ها برای تعدیل مصنوعی آن‌ها می‌شود. همانطور که دانش فیزیک ابر، شیمی، آمار و کاربرد آن‌ها در تعدیل وضع هوا زیاد شده است، معیارهای ارزیابی جدید برای ارزشیابی آزمایش‌های بارورسازی ابر نیز توسعه یافته‌اند. توسعه تجهیزات جدید مانند پلات فرم‌های هواپیما با سنجنده‌های از راه دور، هوامیزهای در محل، سیستم‌های اندازه‌گیری خرد فیزیکی و حرکت هوا، رادارهای هواشناسی، ماهواره‌ها، سنجنده‌های از راه دور سطح زمین و شبکه‌های دیدبانی میان مقیاس ابعاد جدیدی را برای توانمندی‌های اندازه‌گیری ما معرفی کرده‌اند. پیشرفت امکانات آزمایشگاهی و سیستم‌های کامپیوتری اجازه می‌دهند تا در بازه زمانی نسبتاً کوتاه حجم زیادی داده پردازش شده و مدل‌هایی با منظور کردن جزییات بیشتر فرآیندهای ابر اجرا شوند.

تاثیر پیش‌بینی دقیق بارش‌ها بر آشکارسازی اثر بارورسازی مصنوعی 

وی ادامه داد: اگر امکان پیش‌بینی دقیق بارش از سیستم ابرها وجود داشته باشد، آشکارسازی اثر بارورسازی مصنوعی ابر روی آن سیستم کار ساده‌ای خواهد بود اما اثرات مورد انتظار بارورسازی همیشه تقریباً در محدوده وسیعی از تغییرپذیری طبیعی (نسبت سیگنال به نویز کم) قرار دارد و توانایی ما برای پیش‌بینی رفتار طبیعی ابر هنوز محدود است. در هر ارزیابی آماری با وارد کردن متغیرهای پیش‌بینی کننده کلیدی (متغیرهای کمکی، شامل برونداد مدل‌های عددی) می‌توان اثرات تغییرپذیری طبیعی را به حداقل رساند. این کار ممکن است زمان لازم برای به دست آوردن نتایج معنی‌دار را کاهش دهد.

 

نایب رئیس انجمن علوم و فنون دریایی ایران با تاکید بر اینکه ارزیابی درست تعدیل وضع هوا از جمله بارورسازی ابر، مستلزم فرآیند تصادفی بودن است، گفت: در آن ارزیابی برای تایید فرضیه بارورسازی تنها برخی از رویدادهای مناسبی که باروری در آن‌ها واقعاً صورت گرفته و توسط اندازه گیری‌های فیزیکی تایید شده‌اند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. فرایند پذیرفته شده نیاز به تعیین معیارهای عینی برای شروع یک رویداد دارد بنابراین تمایل به انجام یک فعالیت تنها بر اساس انتخاب ذهنی از رویدادهای بارورشده یا نشده، تعریف نمی‌شود. در تحلیل اولیه تأثیر بارورسازی از طریق روش‌های گوناگون آماری عینی مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. بدین ترتیب رویدادهای بارورشده و نشده با یکدیگر مقایسه و افزایش بارش همراه با بازه‌های اطمینانی که اثر واقعی عملیات در آن‌ها مشهود است، برآورد می‌شود. در نهایت برای کسب اطمینان از معتبر بودن فرضیه بارورسازی مورد استفاده، تحلیل اولیه باید توسط طیف وسیعی از تحلیل‌های مبتنی بر مسایل فیزیکی تحلیل ثانویه تایید شود.

 

وی ادامه داد: اثر تغییرپذیری طبیعی فاحش بارش و ابرها بر طول مورد نیاز یک آزمایش می‌تواند از طریق به کارگیری پیش‌بینی کننده‌های فیزیکی، که به‌طور مستقیم بر درک ما از پدیده موثر هستند، کاهش یابد بنابراین جست وجو برای پیش‌بینی‌کننده‌های فیزیکی اولویت بالایی در تحقیقات تعدیل وضع هوا دارد. پیش‌بینی‌های فیزیکی ممکن است شامل پارامترهای هواشناسی مانند پایداری، سمت باد و غیره یا مقادیر هوامیزها (ذرات مایع یا جامد معلق در گاز) و ابر (مانند محتوی آب مایع، هوامیزها، سرعت‌های بالاسو، بازتابانندگی رادار، ارتفاع قله ابر و گسترش افقی ابر) شود.

 

رنجبر در پایان اظهار کرد: برنامه‌های عملیاتی باید در شرایط شناخت کامل از خطرات بالقوه و مزایای ذاتی یک فناوری که کاملاً توسعه نیافته است، هدایت شود. برای مثال نباید نادیده گرفت که در شرایط معین، بارورسازی ممکن است باعث تگرگ بیشتر یا کاهش میزان بارش شود. پروژه‌های عملیاتی که به درستی طراحی و هدایت می‌شوند، درصدد آشکارسازی و به حداقل رساندن چنین عوارض ناسازگار جانبی هستند. روش‌های ارزیابی با پایه علمی که توسط کارشناسان مستقل از مجریان پروژه پذیرفته و تایید می‌شوند، برای مدیران تعدیل وضع هوا مهم هستند. برنامه‌های عملیاتی باید شامل اندازه‌گیری‌های فیزیکی باشند که فرضیه‌های فیزیکی را تایید می‌کنند. به رغم توصیه‌های احتیاطی که گفته شد، باید مشخص شود که پتانسیل افزایش بارندگی در اثر بارورسازی وجود دارد، هر چند عدم اطمینان به موفقیت هنوز هم زیاد است.