باروری ابرها در امارات متحده عربی
دولت امارات متحده عربی برای مقابله با چالشهای آب کشور، استراتژی باروری ابرها را به کار گرفته است. این فرایند که به آن بارش مصنوعی یا تولید باران انسانی نیز میگویند، امارات را به یکی از پیشگامان منطقه خلیج فارس در استفاده از این فناوری تبدیل کرده است. دانشمندان اماراتی با هدف جبران ناامنی آب ناشی از اقلیم بهشدت گرم، از فناوری باروری ابرها استفاده میکنند. آنها با رادارهای هواشناسی، جو کشور را بهطور پیوسته رصد میکنند. کارشناسان تخمین میزنند که عملیات باروری ابرها میتواند در هوای صاف، بارش را تا ۳۰ تا ۳۵ درصد و در جو مرطوبتر، تا ۱۰ تا ۱۵ درصد افزایش دهد. با این حال، پیشبینی دقیق پیامدهای بلندمدت جهانی این کار دشوار است و نگرانیهایی درباره تأثیرات آن بر محیطزیست به وجود آورده است.
نیازهای اقلیمی
امارات اقلیمی خشک دارد؛ بارندگی سالانه آن کمتر از ۱۰۰ میلیمتر است، نرخ تبخیر آبهای سطحی بالاست و شارژ آبهای زیرزمینی بسیار پایین است. در دهههای گذشته، میزان بارش در فصل زمستان (بین دسامبر تا مارس) دچار نوسان شده است.
بهجز مناطق ساحلی و مرز عمان و امارات که رطوبت بالایی دارند، اقلیم امارات بسیار خشک است. موقعیت جغرافیایی امارات در کانون گرد و غبار نیز به این خشکی دامن میزند. سامانههای جبههای از غرب و شمالغرب، بارندگی اندکی به همراه دارند که تنها چند اینچ باران در سال تولید میکند. این کمبود بارش، دولت و دانشمندان را نگران امنیت آبی آینده کرده است.
رشد جمعیت و صنعتیشدن، تقاضا برای آب را بهسرعت افزایش داده است. منابع کنونی در حال تحلیل رفتن و مسئله کمبود آب بروز کرده است. در نتیجه، امارات به فناوری باروری ابرها روی آورده تا ضمن افزایش امنیت آبی، با کمبود آب و غذا مقابله کند.
تاریخچه
آزمایشهای باروری ابرها از دهه ۱۹۴۰ میلادی آغاز شد. برنامه باروری ابرها در امارات در اواخر دهه ۱۹۹۰ راهاندازی شد و این کشور یکی از نخستین کشورهای خاورمیانه بود که از این تکنیک استفاده کرد. در سال ۲۰۰۵، امارات با همکاری سازمان جهانی هواشناسی (WMO)، جایزهای را برای پیشرفت علم و عمل تغییر آبوهوا تأسیس کرد. در سال ۲۰۱۰، مقامات هواشناسی پروژهای را برای ایجاد باران مصنوعی آغاز کردند. این پروژه که در ژوئیه ۲۰۱۰ با هزینه ۱۱ میلیون دلار آغاز شد، موفق شد طوفانهایی را در بیابانهای دبی و ابوظبی ایجاد کند.
درگیری دولت
دولت امارات در سال ۲۰۱۵ برنامه تحقیقاتی خود را با نام «برنامه تحقیقات علمی افزایش بارش امارات» (UAEREP) توسعه داد. این برنامه به دانشمندان اجازه میدهد راهحلهای بالقوه خود را ارائه دهند و برای بهبود دقت فناوری باروری ابرها تحقیق کنند. دانشمندان پس از ارائه پروپوزال، از طریق UAEREP کمک مالی دریافت میکنند. اهداف کلیدی این برنامه شامل پیشرفت علم، فناوری و اجرای افزایش بارش و همچنین تشویق به سرمایهگذاری و شراکتهای پژوهشی برای ارتقای این حوزه، افزایش بارندگی و تأمین امنیت آبی جهانی است. تا اوایل سال ۲۰۰۱، UAEREP با مرکز ملی تحقیقات جوی آمریکا (NCAR)، دانشگاه ویتواترزند آفریقای جنوبی و ناسا پروژههای مشترک اجرا کرد.
برنامه علمی افزایش بارش، ابتکاری از وزارت امور ریاستی امارات است و توسط مرکز ملی هواشناسی و زلزلهشناسی امارات (NCMS) مستقر در ابوظبی نظارت میشود.
در سال ۲۰۱۴، مجموعاً ۱۸۷ مأموریت باروری ابرها در امارات انجام شد. هر هواپیما حدود سه ساعت زمان میبرد تا پنج تا شش ابر را هدف قرار دهد و هزینه هر عملیات ۳۰۰۰ دلار بود. در سال ۲۰۱۷، ۲۱۴ مأموریت و در سال ۲۰۱۸، ۱۸۴ مأموریت اجرا شد. این عدد در سال ۲۰۱۹ به ۲۴۷ مأموریت رسید. در سال ۲۰۲۰، آزمایشهای فناوریهای جدیدی با شرکای آمریکایی برای استفاده از نانومواد در باروری ابرها انجام شد.
فناوری
افزایش بارندگی، فرایندهای زمینپایه و هوایی را در انواع ابرهای بارانزا (عمدتاً ابرهای همرفتی) در نظر میگیرد. امارات بهجای روش تصادفی سنتی که ویژگیهای متغیر ابرها بهویژه در مناطق گرد و غباری و خشک را نادیده میگیرد، از باروری ابرهای نمکدوست (Hygroscopic) با استفاده از هواپیما و پهپاد استفاده میکند. از سال ۲۰۲۱، دستگاهها به ابزارهای انتشار بار الکتریکی و سنسورهای سفارشی مجهز شدهاند که در ارتفاع پایین پرواز کرده و بار الکتریکی را به مولکولهای هوا میدهند. باروری نمکدوست از نمکهای طبیعی مانند کلرید پتاسیم و کلرید سدیم استفاده میکند که از قبل با شعلههای نمکدوست در جو وجود دارند. تزریق ذرات نمکدوست، ذرات طبیعی باران را تقویت کرده و فرایند برخورد و ادغام قطرات را آغاز میکند.
در حال حاضر، امارات عمدتاً در کوههای شرقی مرز عمان باروری ابرها را انجام میدهد تا سطح آب سفرهها و مخازن را بالا ببرد. این کشور ۷۵ ایستگاه هواشناسی خودکار شبکهای، ۷ ایستگاه کیفیت هوا، شبکه رادار دوپلر هواشناسی شامل پنج رادار ثابت و یک رادار متحرک و شش هواپیمای Beechcraft King Air C90 را در سراسر کشور برای عملیات باروری ابرها توزیع کرده است.
تأثیرات محیطزیستی
سیلاب
هجوم باران ناشی از باروری ابرها، تأثیر زیادی بر زیرساختهای فاقد تجهیزات امارات میگذارد. یک آزمایش باروری ابرها که در اکتبر ۲۰۱۹ توسط مرکز ملی هواشناسی امارات انجام شد، در ژانویه ۲۰۲۰ منجر به سیلاب گردید. سیستمهای فاضلاب توانایی مدیریت حجم آب را نداشتند و به پمپها برای تخلیه آبهای مازاد نیاز بود؛ این اتفاق تأثیر شدیدی بر مناطق تجاری و مسکونی گذاشت. برآورد میشود امارات ۵۰۰ میلیون درهم (۱۳۶ میلیون دلار) برای محافظت از زیرساختها و حملونقل در برابر طوفانهای مصنوعی شدید سرمایهگذاری کند.
شهر شارجه بهعنوان یکی از پرجمعیتترین شهرهای امارات، پس از فعالیتهای باروری ابرها سیلابهای قابلتوجهی را تجربه کرده است. دادههای بهتر میتواند تضمین کند که فعالیت باروری ابرها از ظرفیت سیستمهای فاضلاب شهر فراتر نرود. سایر زیرساختها نیز باید ارزیابی شوند تا آسیبهای بالقوه کاهش یابد. پژوهشگران پیشنهاد میکنند منحنیهای IDF بهطور منظم بهروز شوند تا دادههای جامع بارندگی به دست آید.
آئروسلهای جوی
مأموریتهای باروری ابرها نیازمند شلیک نمکها و بلورهای یدید نقره به جو هستند. افزایش غلظت ذرات معلق یا ریزآلایندهها، خطر بیماریهای تنفسی را بالا میبرد. مطالعهای در سال ۲۰۱۷ نشان داد که پس از مأموریتهای باروری ابرها، ذرات معلق افزایش یافته که با ماههای فعال باران مصنوعی همبستگی دارد. پژوهشگران دلیل آن را بلورهای یدید نقره میدانند که در ماههای باروری ابرها در باران پخش نشدهاند. مطالعهای با عنوان «آزمایش یکپارچه آئروسل امارات» (UAE2) برای ارزیابی پیشرفت و اثربخشی این فناوری انجام شد. محققان روند افزایش بارش را در مناطق تحت عملیات قابلتوجه یافتند. اخیراً نیز بیش از ۲۰ منطقه در امارات که در این آزمایشها شرکت داشتند، غلظت بالاتری از ذرات معلق دارند. ارزیابی دقیق تأثیرات زیستمحیطی این روش به دلیل عدم امکان انجام آزمایشهای کنترلشده و ردیابی مستقیم، بسیار دشوار است.