كيف تتم عملية الاستمطار الصناعي بالتفصيل
ما هي عملية الاستمطار الصناعي
عملية الاستمطار الصناعي تشير إلى عملية تغيير في الطقس يؤدي إلى هطول الأمطار أو الثلوج، وليست تقنية جديدة، حيث تمت أول تجربة ناجحة لها في عام 1923 من قبل WD Bancroft.
تستخدم الطريقة الأكثر شيوعا لعملية الاستمطار الصناعي بوضع مواد كيميائية معينة في السحب الموجودة بالفعل وحولها، حيث تزيد هذه المواد الكيميائية من معدل التكثيف عبر العمليات الكيميائية أو عبر توفير نوى ثلج بلورية يمكن لقطرات الماء التراكم حولها
يتم وضع هذه الأملاح والمواد الكيميائية بطرق مختلفة، سواءً من خلال الطائرات أو الصواريخ أو حتى المولدات الأرضية.
على الرغم من عدم وجود بيانات واضحة حول نتائج عملية الاستمطار الصناعي، فإننا نعلم أنه يتم تكوين السحب التي تسبب هطول الأمطار أو تساقط الثلوج من خلال هذه العملية، حيث لم تكن هذه السحب في السابق كافية الثقل أو الارتفاعللقيام بذلك.
تُضاف الجسيمات الغريبة التي يتم إضافتها فوق هذه السحب عادةً على شكل ثلج جاف من ثاني أكسيد الكربون أو يوديد الفضة أو مسحوق الملح.
لماذا يتم استخدام عملية الاستمطار الصناعي
تتكون الأمطار الطبيعية عندما يحدث تبخر لمياه البحر أو أي مسطح مائي آخر، ويتحرك هذا التبخر في اتجاه المنبع، حيث ترتفع الرياح عاليا في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي (التروبوسفير)، مما يتسبب في اندماج بعض قطرات الماء، وعندما يكون سمك القطرة بالقرب من 0.1 مم، فإنها لا تطفو، ويحدث المطر
لكن في بعض الأحيان، قد لا تتساقط الأمطار ونحتاج إلى معالجة الجفاف. غالبا ما تكون هناك غيوم ولكن لا تمطر، وهنا يأتي دور عملية الاستمطار الصناعي. عندما تكون درجة حرارة السحب قريبة من الصفر، قد تحتوي على بلورات جليد، وفي هذه الحالة، لا تتجمد بخار الماء إلى الشكل السائل. يتم ذلك بواسطة زرع بذور السحب، ومرة أخرى تتساقط المطر، ولكن هذه المرة بشكل مصنع.
خطوات عملية الاستمطار الصناعي بالتفصيل
تتم عملية الاستمطار الصناعي عن طريق ثلاث خطوات وهي:
- التحريض : تتضمن المرحلة الأولى استخدام المواد الكيميائية بهدف تحفيز الكتلة الهوائية بالتوجه عكس اتجاه الريح نحو المنطقة المستهدفة في الأعلى وتشكيل السحب، حيث يتم امتصاص هذه المواد الكيميائية بخار الماء وتساعد في عملية التكثيف، ومن بين المواد الكيميائية المستخدمة، يمكن استخدام أكسيد الكالسيوم أو مجمع اليوريا ونترات الأمونيوم أو كلوريد الكالسيوم كربونات
- مرحلة البناء : في المرحلة الثانية من تكون السحب، يحدث تراكم لكتلة السحابة باستخدام مركبات مثل اليوريا والثلج الجاف والملح، وذلك لزيادة كثافة السحب.
- قصف المواد الكيميائية: في المرحلة الأخيرة من عملية الإنتاج الاصطناعي للمطر، يتم إطلاق المواد الكيميائية الفائقة البرودة، مثل الثلج الجاف أو اليوديد، بعلبة مقاومة للتحمل على قاعدة السحب، لتكوين حبيبات الماء وجعلها تسقط كالمطر.
ويمكن فهم ذلك بشكل أعمق من خلال مثال بسيط، على سبيل المثال عند وجود خزان مياه به العديد من الشوائب وجزيئات الغبار التي تطفو فوقه. عند إضافة بعض المواد المنظفة مثل الشب إلى خزان المياه، تستقر الشوائب وتبقى في الأسفل. ثم يحدث تصادم الجزيئات مع بعضها البعض بعد إضافة الشب كمحفز، وتصبح ثقيلة وتستقر، وبالتالي ترتفع إلى الأعلى. وتتم تعليق الجسيمات المشحونة وهي صغيرة جدا حتى تسقط كالمطر. ولهذا السبب يتم رش عامل يساعدهم على التصادم، وبالتالي تصبح السحب ثقيلة وتسقط الأمطار.
التأثير الضار لعملية الاستمطار الصناعي
على الرغم من وجود الكثير من الفوائد لهذه العملية، أثار بعض العلماء والناشطين البيئيين مخاوف بشأن استخدام المواد الكيميائية والأملاح التي قد تكون ضارة بالبيئة في تكوين السحب، لا تزال الشكوك قائمة حول ما إذا كان إنشاء الأمطار الاصطناعي في منطقة واحدة سيؤثر على المناطق المجاورة أم لا.
تجربة عملية الاستمطار الصناعي في الإمارات
استخدم علماء الأرصاد الجوية في الإمارات تقنية جديدة من تقنيات استمطار السحب، حيث تم تبادل المواد الكيميائية بالشحنات الكهربائية، وأجبرت هذه الشحنات الكهربائية قطرات الماء على الاندماج في قطرات أكبر، مما سمح لقطرات الماء بالوصول إلى الأرض بدلاً من التبخر.
تعد هذه التكنولوجيا مثالية أيضا للاختبار في دولة الإمارات العربية المتحدة، ولكن يتطلب استخدام الاستمطار الصناعي وجود سحب لتشكيل هطول الأمطار، ولكن نظرا لأن الإمارات بلد جاف، فإن الرطوبة والتبخر يخلقان غطاء سحابيا كثيفا فوق البلاد
يتم نقل الشحنات الكهربائية عبر أسطول من الطائرات بدون طيار التي تحلق إلى الغطاء السحابي وتحفز جزيئات الماء الموجودة هناك، حيث نفذ المركز الوطني للأرصاد الجوية في دولة الإمارات العربية المتحدة أكثر من 126 رحلة استمطار سحابي منذ بداية العام، وتعتبر هذه الطريقة واحدة من طرق الاستمطار الصناعي المستخدمة في الدول العربية
تعتمد هذه التقنية على نفس التقنية التي درسها وبحثها علماء من جامعة ريدينغ في المملكة المتحدة.
قال البروفيسور جايلز هاريسون ، من جامعة ريدينغ: يتمحور مشروعنا حول تغيير توازن الشحنات على أصغر قطرات السحابة، وهو جانبمهمل في السحب يمكن أن يحدث ثورة في قدرتنا على التحكم في هطول الأمطار في المناطق التي تحتاجها بشدة.
فوائد عملية الاستمطار الصناعي
- إذا نجحت عملية الاستمطار الصناعي، فإنها ستكون طريقة جيدة لخلق الأمطار في المناطق التي تعاني من ندرة الماء، ويمكن أن تحل هذه العملية مشكلة الجفاف في العديد من المناطق التي لا تتلقى كميات كافية من الأمطار، وبالتالي تنقذ آلاف الأرواح.
- يمكن أيضا استخدام هذه التقنية لتوليد أمطار تستطيع تجديد طبقات المياه الجوفية والبحيرات والأنهار ومصادر المياه العذبة الأخرى، وإلى جانب استخدام تقنية الاستمطار الصناعي في السعودية والإمارات العربية المتحدة، دول مثل الهند والصين يقومون بالفعل بتجربة عملية الاستمطار الصناعي الأخرى في المناطق القاحلة لمنع حالات الجفاف على نطاق واسع، ومع تصاعد الحاجة للتكيف مع التغيرات المناخية، ستستمر هذه التقنيات في التطور لمساعدة البشرية في التكيف مع الضغوط البيئية المتزايدة، ولكن يجب أن يكون استخدام هذه العملية معرفا بحكمة الاستمطار الصناعي