تجربیات فناورانه امارات در حوزه بارورسازی ابرها
آجاک: امارات متحده عربی طی دو دهه اخیر به یکی از پیشگامان جهانی در استفاده از فناوری های اقلیمی و بخصوص بارورسازی ابرها تبدیل گشته است.
به گزارش آجاک به نقل از مهر؛ اقلیم خشک، متوسط بارندگی کمتر از ۱۰۰ میلی متر در سال و رشد سریع جمعیت و مصرف آب، لزوم جست وجوی راهکارهای نوآورانه برای تأمین منابع آبی پایدار را برای این امیرنشن حاشیه خلیج فارس دوچندان کرده است. در چنین بستری، «مرکز ملی هواشناسی امارات» (NCM) با طراحی و اجرای برنامه های گسترده بارورسازی ابرها، نه فقط توانسته است میانگین بارندگی های سالانه را در بعضی مناطق تا ۲۰ درصد افزایش دهد، بلکه زیرساختی از دانش، فناوری و نیروی انسانی متخصص فعال در این زمینه به وجود آورده است. این مرکز علاوه بر به کارگیری هواپیماهای ویژه، شبکه راداری گسترده و همکاری با دانشگاه ها و موسسات بین المللی، در زمینه تولید داخلی مواد و تجهیزات مورد استفاده و توسعه روش های نوین هم پیشرفت های قابل ملاحظه ای داشته است. درنتیجه، تجربه امارات صرفا یک پروژه محدود فناورانه نیست، بلکه برنامه ای چندبُعدی با اثرات علمی، فناورانه، اقتصادی و حتی ژئوپلیتیک است که این نوشتار کوتاه به بررسی دقیق ابعاد مختلف آن می پردازد.
ماهیت بارورسازی ابرها چیست؟
بارورسازی ابرها یک تکنولوژی تغییر اقلیم است که با هدف افزایش میزان بارندگی توده های ابر به کار می رود. اساس این فناوری بر تزریق ذراتی به درون ابر استوار است که نقش هسته های تراکم بخار آب یا هسته های یخ ساز را ایفا می کنند. این ذرات با فراهم کردن سطحی مناسب برای چسبیدن مولکول های بخار، سبب تسریع در پروسه میعان یا یخ زدگی بخار آب می شوند. به عنوان نمونه، در پروسه بارورسازی ابرهای گرم، ذرات نمکی موجب تجمع سریع تر قطرات ریز آب و در نهایت تشکیل قطرات سنگین تر می شوند، در حالیکه در ابرهای سرد، مواد یخ ساز پروسه بلوری شدن و رشد کریستال های یخی را تحریک می کنند. این تغییرات ریزفیزیکی سبب می شود تا چرخه درونی ابر شتاب بگیرد و بارندگی زودتر و با شدت بیشتری رخ دهد. در حقیقت، این فناوری همانند یک کاتالیزور عمل کرده و بدون آنکه به صورت مستقیم منبع جدیدی از رطوبت ایجاد نماید پروسه طبیعی بارندگی را تسهیل و تقویت می نماید.
فرایند اجرائی بارورسازی ابرها در امارات
بررسی های نشان داده است که برنامه بارورسازی امارات یک چرخه کامل و داده محور است. در مرحله نخست، داده های هواشناسی بوسیله رادارهای پیشرفته، ایستگاه های زمینی، بالن های هواشناسی و تصاویر ماهواره ای گردآوری می شوند. تیمی از هواشناسان و متخصصان اقلیمی این داده ها را تحلیل کرده و شرایط جوی مناسب برای عملیات بارورسازی را شناسایی می کنند. در ادامه، رادارهای نظارت بر وضعیت هوا (WSR) به شکل شبانه روزی وضعیت ابرها، دما، رطوبت و فشار جوی را پایش می کنند. همین طور ۲۶ دوربین به شکل زنده در نقاط مختلف این کشور امکان ارزیابی بصری لحظه ای را فراهم می سازد و داده های حاصل از آنها با مدلهای هوش مصنوعی پیش بینی ترکیب می شود تا دقت تصمیم گیری افزایش یابد. هنگامی که شرایط مساعد تشخیص داده شود، هواپیماهای ویژه امارات به پرواز درمی آیند. این هواپیماها که به تجهیزات ناوبری و سیستم های ایمنی پیشرفته مجهز هستند، با خود ۴۸ مشعل حاوی مواد بارورساز حمل می کنند. مشعل ها که از ترکیباتی مانند کلرید سدیم، کلرید پتاسیم و منیزیم ساخته شده اند، با سوختن در داخل ابرها، ذرات نمکی را در جریان های صعودی ابر رها می کنند. این ذرات با جذب رطوبت، روند تشکیل قطرات بزرگ تر و باران زا را تسریع می نمایند و بدین ترتیب میزان بارندگی بشکل محسوسی بیشتر می شود. افزون بر این، پروسه پروازها تحت یک سامانه هماهنگ کننده مرکزی کنترل می شود تا ایمنی عملیات و کارآمدی در استفاده از منابع تضمین شود.
نوآوری ها و فناوری های نوین
یکی از موفقیتهای مهم امارات در زمینه بارورسازی ابرها، توسعه و تولید داخلی مواد بارورساز است. در این عرصه، دو فناوری کلیدی مورد توجه و استفاده قرار می گیرند.
مشعل های رطوبت دوست (Hygroscopic flares):
روش سنتی بارورسازی که با سوزاندن مواد نمکی مانند کلرید سدیم و کلرید پتاسیم درون ابرها به انجام می رسد، با تشکیل ذرات نمکی در جریان های صعودی ابر، سبب تسریع تجمع قطرات آب و آغاز بارندگی می شود. هواپیماهای بارورساز قادرند ده ها مشعل را در یک پرواز رها کنند و با تنظیم ارتفاع و موقعیت، بیشترین کارآمدی را از این پروسه به دست آورند.
نانومواد (Nanomaterials):
توسعه به کارگیری این مواد که نوآوری اخیر «برنامه پژوهشی امارات برای تقویت بارش» (UAEREP) شمرده می شود، اثربخشی تا سه برابر بیشتر از مشعل های سنتی دارد. این مواد بشکل پودر بسیار ریز و با ذرات در مقیاس نانومتر طراحی شده اند تا سطح تماس بیشتری با بخار آب داشته باشند. مکانیسم انتشار آنها بوسیله باز شدن یک کلاهک یک مخزن ویژه صورت می گیرد که موجب پراکندگی یکنواخت در ابرها می شود. آزمایش های میدانی نشان داده است که این ذرات توانایی بالاتری در تحریک پروسه میعان و تشکیل قطرات باران دارند. علاوه بر عملیات هوایی،
ژنراتورهای زمینی (GBG)
هم در مناطق کوهستانی این کشور نصب شده اند. این ژنراتورها با سوزاندن مواد بارورساز و آزادسازی آنها در لایه های پایین تر جو، از جریان های هوا برای انتقال ذرات به درون ابرها بهره می گیرند. استفاده از این تکنولوژی خصوصاً در مناطق صعب العبور یا زمانی که پرواز هواپیماها ممکن نیست، اهمیت ویژه ای دارد و مکمل عملیات هوایی شمرده می شود.
چشم انداز آینده و فناوری های نوظهور
برمبنای براوردهای صورت گرفته، امارات فراتر از روش های موجود، درحال سرمایه گذاری بر روی نگاههای نوین برای بارورسازی ابرها است. این سرمایه گذاری ها نه فقط در سطح آزمایشگاهی، بلکه در قالب پروژه های پایلوت و همکاریهای بین المللی دنبال می شوندو تعدادی از موارد آن به شرح زیر است:
بارورسازی الکتریکی:
در این تکنیک تلاش می شود با انتقال بارهای الکتریکی مستقیم یا استفاده از پهپادهای مجهز به الکترود، توزیع بار الکتریکی درون ابرها تغییر یابد و بدین ترتیب پروسه تشکیل قطرات باران تسریع شود. مطالعات اولیه نشان داده اند که این رویکرد می تواند در ابرهای کم چگال هم اثربخش باشد، هرچند هنوز چالش هایی در رابطه با ایمنی پرواز و کنترل دقیق شدت میدان الکتریکی وجود دارد.
مدل سازی عددی و هوش مصنوعی:
امارات سرمایه گذاری گسترده ای بر روی توسعه مدلهای عددی با وضوح بالا انجام داده است تا دینامیک ریزمقیاس ابرها و اثر مواد بارورساز بهتر شبیه سازی شود. علاوه بر این، الگوریتم های هوش مصنوعی با تحلیل داده های بلادرنگ از رادارها و ماهواره ها، بهترین زمان و مکان برای مداخله در ابرها را مشخص می کنند؛ امری که سبب کاهش هزینه ها و افزایش دقت عملیات می شود.
روش های تجربی:
این تکنیک ها شامل ایجاد جریان های هوایی عمودی با موتورهای جت برای شبیه سازی همرفت طبیعی و هم استفاده از لیزرهای پرقدرت برای تحریک تراکم بخار آب و ایجاد هسته های میعان می شود. بااینکه این رویکردها هنوز در مراحل آزمایشی هستند، اما به عنوان مسیرهای بالقوه آینده مورد توجه دولت امارات قرار دارند. بر اساس گزارش رسمی مرکز ملی هواشناسی امارات، تنها در شش ماهه ابتدای سال ۲۰۲۵، بالاتر از ۱۷۰ پرواز بارورسازی در این کشور انجام شده است. هدف این عملیات افزایش بارندگی در بازه ای بین ۱۰ تا ۲۵ درصد بوده است. این اقدامات در شرایطی انجام شده که بارندگی های طبیعی در زمستان گذشته کاهش قابل ملاحظه ای نسبت به سال قبل داشته و فشار مضاعفی بر منابع آبی امارات وارد کرده است.
ابعاد ژئوپلیتیک و سیاسی
به اعتقاد خیلی از کارشناسان، سرمایه گذاری امارات در حوزه بارورسازی ابرها صرفا یک اقدام فناورانه نیست، بلکه ابعادی راهبردی و چندلایه دارد. این کشور با تأکید بر فناوری های اقلیمی توانسته است وابستگی خود به منابع آب وارداتی و انرژی بر، مانند شیرین سازی آب دریا را کم کند و با این وجود هزینه های طولانی مدت تأمین آب آشامیدنی و کشاورزی را مدیریت کند. از منظر امنیت ملی، این سیاست قسمتی از راهبرد کلان تاب آوری در مقابل بحران های اقلیمی و کم آبی تلقی می شود و جایگاه امارات را در رقابت منطقه ای بر سر منابع حیاتی تقویت می کند. بالاخره، میتوان نتیجه گرفت که تجربه امارات در بارورسازی ابرها بیان کننده تلفیق هوشمندانه علم، فناوری و سیاست گذاری در رویارویی با چالش کم آبی است. این تجربه از مرحله پژوهش و توسعه تا استقرار زیرساخت های اجرائی و تربیت نیروی انسانی متخصص، زنجیره ای کامل از نوآوری و مدیریت منابع را دربر می گیرد. تولید محلی مشعل های بارورسازی، نوآوری در استفاده از نانومواد، استفاده از هوش مصنوعی و مدل سازی پیشرفته و نگاه طولانی مدت به سرمایه گذاری در فناوری های اقلیمی، امارات را در موقعیتی پیشرو در سطح جهانی قرار داده است. اهمیت این مساله زمانی بیشتر می شود که بدانیم خیلی از کشورها بازهم به روش های پرهزینه و انرژی بر مانند شیرین سازی آب دریا وابسته هستند، در حالیکه امارات توانسته قسمتی از این وابستگی را کم کند. در شرایطی که تغییرات اقلیمی تهدیدی جدی برای خیلی از کشورها شمرده می شود، تجربه امارات می تواند الگویی باارزش برای کشورهای دیگر، خصوصاً در مناطق خشک و نیمه خشک مانند غرب آسیا باشد و الهام بخش سیاستهای پایدار در مدیریت منابع آب گردد.
به طور خلاصه، این سرمایه گذاری ها نه فقط در سطح آزمایشگاهی، بلکه در قالب پروژه های پایلوت و همکاریهای بین المللی دنبال می شوندو برخی از موارد آن به شرح زیر است: در این تکنیک تلاش می شود با انتقال بارهای الکتریکی مستقیم یا استفاده از پهپادهای مجهز به الکترود، توزیع بار الکتریکی درون ابرها تغییر یابد و بدین ترتیب فرآیند تشکیل قطرات باران تسریع شود. مطالعات اولیه نشان داده اند که این رویکرد می تواند در ابرهای کم چگال هم اثربخش باشد، هرچند هنوز چالش هایی در ارتباط با ایمنی پرواز و کنترل دقیق شدت میدان الکتریکی وجود دارد. این کشور با تکیه بر فناوری های اقلیمی توانسته است وابستگی خود به منابع آب وارداتی و انرژی بر، مانند شیرین سازی آب دریا را بکاهد و با این وجود هزینه های طولانی مدت تامین آب شرب و کشاورزی را مدیریت کند.
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظر بینندگان آجاک در این باره