ماهي تقنية الاستمطار بالأيونات

تعتبر تقنية استمطار السحب، والتي تعرف أيضا باسم تعديل الطقس الاصطناعي، واحدة من التطبيقات العلمية التي يمكن استخدامها لتعزيز قدرة السحب على إنتاج الأمطار، وتقوم الشركات المتخصصة في تعديل الطقس بتطوير هذه التقنية لتحقيق أقصى قدر من توفير المياه في جميع أنحاء العالم، وقد أثبتت التجارب العلمية المكثفة أن زيادة السحب تزيد من كمية الأمطار .

خلال تجربة واحدة، شايفر اعتقد أن الغرفة كانت دافئة جدا، فوضع الثلج الجاف فيها ليبردها. لاحظ تشكيل سحابة من بخار الماء في الغرفة حول الثلج الجاف، حيث تشكلت بلورات الجليد من الثلج الجاف والتي أوجدت نواة تكونت حولها قطرات الماء المشكلة داخل الغرفة. هذه هي العملية التي تؤدي إلى سقوط المطر البارد، ويعتقد أن السحب ستزيد من عدد النوى المتاحة للاستفادة الأكبر من الرطوبة في تشكيل سحابة وتكوين قطرات المطر غير المشكلة. هناك عملية أخرى في سقوط المطر الدافئ، وعادة تحدث هذه السحب في المناطق الاستوائية التي لم تصل إلى درجة التجمد. تشكل قطرات المطر حول نواة استرطابية، وهي جسيمات تجذب الماء مثل الملح أو الغبار، وتتصادم وتتلاحم هذه القطرات الصغيرة مع بعضها حتى تشكل قطرة كبيرة وثقيلة بما يكفي لتسقط.

فيما يتعلق بالبذور من الركم، نجد أن الركمات الاستوائية تسعى إلى استغلال الحرارة الكامنة المنبعثة من التجميد. تعتبر هذه الاستراتيجية نتيجة للبذر الديناميكي، حيث يفترض أن الحرارة الكامنة إضافية وقد تؤدي إلى الطفو، وتعزز التيارات، وتضمن المزيد من التقارب على مستوى منخفض، وتسبب في النهاية النمو الهائل للركم. يتم تحديد هذه الركمات بشكل سليم مع غيرها من المواد، وعلى سبيل المثال، يمكن استخدام ملح الطعام أو قطرات الماء الجميلة أيضا لتعزيز الالتحام. وقد يكون البذر الطبيعي كبيرا في الحالات التي تتضمن بلورات الثلج الناتجة عن ارتفاع، حيث تفرز السحب الطبقية المتوسطة أو السمحاقية الطبقية في المياه المتجمدة مع السحب الفائقة المبردة، مثل السحب المزني الطبقي، مما يعزز نمو البلورات الجليدية .

وبواسطة زراعة الغيوم الاستوائية “حمل حراري”، وهي الغيوم التي تحدث في فصل الصيف أو تستخدم لاستغلال الحرارة المخزنة المتحررة من التجميد، يفترض أن هذا النوع من البذر الديناميكي يؤدي إلى طفو الغيوم وتعزيز التيارات الهوائية، مما يضمن اقترابا أكثر على المستوى المنخفض ويؤدي في النهاية إلى نمو سريع في السحب المحددة بشكل صحيح. يمكن أن تكون السحابة مشحونة بمواد كيميائية متناثرة، ويتم زراعتها عن طريق الطائرات أو أجهزة التشتت الموجودة على الأرض، مثل مولدات أو قنابل تطلق من مدافع مضادة للطائرات أو صواريخ لتحريرها عن طريق الطائرات، حيث تشتعل مشاعل يوديد الفضة وتفرقها مثل الذبابة الطائرة عبر السحابة. تم اختبار الآلية الإلكترونية في عام 2010، عندما استخدم الباحثون من جامعة جنيف نبضات ليزر تحت الحمراء في الهواء فوق برلين، وافترض الباحثون أن البذور يمكن أن تعزز تشكيل ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي لتكوين الجسيمات التي تعمل كنواة للسحب .

الفعالية – يقول خبير في شؤون البيئة في جامعة ستانفورد : أعتقد أنه يمكن زيادة كمية الثلوج القليلة أو المطر في بعض المناطق وفي بعض الظروف، ولكن هذا يختلف تماما عن البرنامج الذي يهدف إلى زيادة معدل هطول الأمطار بشكل موثوق. بعض الادعاءات أكدت أن التكنولوجيا والأبحاث الحديثة أثبتت نجاح عملية بذر السحب في زيادة إمدادات المياه المعتمد عليها بأسعار معقولة في العديد من المناطق. على الرغم من أن هذه العملية تجرى على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم، إلا أن فعالية الاستمطار الاصطناعي لا تزال مثار جدل بين الأكاديميين. في عام 2003، أصدر المجلس الوطني للبحوث في الولايات المتحدة تقريرا جاء فيه: “لا يمكن للعلم أن يؤكد بشكل قاطع أن تقنيات البذر لها آثار إيجابية على الطقس في السنوات الـ55 المقبلة. وعلى الرغم من أن التجارب على بذر السحب الكبيرة ساهمت في فهم العمليات الطبيعية التي تؤثر في الطقس اليومي لدينا، إلا أنه لا يوجد دليل علمي مقبول على آثار بذر السحب الكبيرة. في الأعوام 1903 و1915 و1919 و1944 و1947، تم إجراء تجارب لتعديل الطقس المنخفض، ولكن الاتحاد الاسترالي للأرصاد الجوية نجح في “إنتاج المط.

قبل عام 1950، تحولت شعبة الفيزياء الإشعاعية في كوكب الأرض للتحقيق في الفيزياء السحابية، وكان الهدف من ذلك أن يكون هناك فهم أفضل لهذه العمليات بحلول عام 1957. ابتداء من عام 1960، بدأت تتمنى تحقيق صنع الطقس لإعادة تفعيل بعض المؤسسات التي تعتمد على مخطط الجبال الثلجية، بهدف تحقيق مستوى عال من المياه. ويمكن من خلال ذلك توليد الطاقة وتعزيزها وتحقيق أرباح للوكالات الحكومية الرئيسية. تبين أن السحب فعالة في تغيير هيكلها وحجمها وتحويل الماء السائل المبرد الفائق إلى جزيئات الجليد. أما كمية الهطول المطري التي يتم تحقيقها من خلال البذر، فصعب تقديرها.

تم تقييم الأخطار الصحية لـ 704 أشخاص بواسطة NFPA نتيجة تعرضهم ليوديد الفضة، الذي يسبب عجزا مؤقتا للإنسان والثدييات عند التعرض المستمر أو المزمن له. ومع ذلك، أظهرت الدراسات البيئية التفصيلية وجود آثار صحية وبيئية ملحوظة لمركبات الفضة واليوديد، ولكنها كانت من الترتيب المنخفض في بعض الدراسات. ومن المرجح أن تكون هذه النتائج بسبب استخدام كميات قليلة من الفضة التي تنتج عن الاستمطار الاصطناعي، والتي تمثل حوالي 1% من انبعاثات الصناعة في الغلاف الجوي في العديد من أنحاء العالم، أو بسبب التعرض الفردي لحشوات الأسنان. ولم يكن تراكم المركبات الفضائية في التربة والنباتات والجريان السطحي كبيرا بما يكفي لتحديد الخلفية الطبيعية، وأكد التقييم البيئي الذي أجري في عام 1995 في سييرا نيفادا بولاية كاليفورنيا ولجنة خبراء مستقلة في أستراليا عام 2004 صحة هذه النتائج .

في عام 1978، تم إفراج ما يقدر بحوالي 2740 طنا من الفضة في البيئة في الولايات المتحدة. وهذا أدى إلى ظهور مخاطر في خدمات الصحة بالولايات المتحدة، وبالتالي قامت وكالة حماية البيئة على الفور بإجراء دراسات حول احتمالية حدوث مخاطر في البيئة وصحة الإنسان المتعلقة بالفضة. هناك وكالات حكومية أخرى تطبق قانون المياه النظيفة لعامي 1977 و 1987 لإنشاء أنظمة من هذا النوع .

ما هي تقنية الاستمطار بالأيونات؟ – ومن المعروف أن الطريقة الأيونية هي الطريقة التي يتم فيها بناء محطات عالية الارتفاع تنبعث منها الأيونات ذات الشحنات السالبة، مع الشرط المناخي المناسب للأمطار، مثل الرطوبة العالية والتيارات الهوائية الصاعدة. يتم اختيار هذه الطريقة لأنها آمنة وموثوقة، ولها تأثير واسع وتكلفة منخفضة عند استخدامها، ويمكن استخدامها في أي وقت خلال العام. المسؤولون أوضحوا أن “تعزيز كمية هطول الأمطار” هو التسمية المناسبة للاستمطار الصناعي باستخدام الطريقة الأيونية. يشير الخبراء إلى أن استخدام تقنية الاستمطار الأيوني لا يسبب أي ضرر على البشر والزراعة والحيوانات، فهي طريقة آمنة وخالية من المواد الكيميائية. تؤدي تلك الطريقة إلى زيادة معدلات هطول الأمطار بنسبة تصل إلى 18% عن طريق إنشاء بواعث، وتم تجربة هذه الطريقة في العديد من الدول على مدى الثلاثين سنة الماضية، ولم يتم رصد أي آثار سلبية على المناخ .

الأيونات في الطبيعة – على الرغم من أن البشرية لم تقم بإنتاج الكثير من مستويات الأيونات غير الصحية، إلا أنها اعتمدت بشكل كبير على الطبيعة نفسها في إنتاج مستويات أكثر من الأيونات من النوعين. فالأيونات الموجبة يمكن أن تنتج عند حدوث احتكاك مختلف بين الكتل الهوائية، وبين طبقات الرياح، وبين الهواء الذي يهب على الأرض، وبين جزيئات الهواء والرمل أو التراب الذي ينقله الريح، وبين جبهة هوائية في هذه الرحلة اللانهائية في مواجهة العالم. والاحتكاك يميل إلى نقل الإلكترونات السالبة وبالتالي ينتج مستوى زائد من الأيونات الموجبة. وفي الأيام الغبارية أو الرطبة، قد تكون المستويات زائدة وهائلة بسبب فقدان الأيونات السالبة شحنتها عند اندماجها مع جزيئات الغبار والتلوث أو الرطوبة .

عند وجود غيوم، يحدث تغير في الطقس، حيث يحدث تداخل بين جبهتين، الجبهة الجديدة والجبهة القديمة. وهذا ينتج عنه تعاكس بين سحابة موجبة وسحابة سالبة، وعادة ما يتسبب ذلك في حدوث عواصف رعدية، حيث يرسل الاصطدام بين الشحنات الموجبة والسالبة ومضات إلى الأرض، وهذا يسبب البرق. وبسبب هذا التعاكس، يتم تدمير الشحنة الزائدة من الأيونات الموجبة، مما يؤدي إلى سقوط الأمطار. وعندما تنتهي العاصفة، يصبح الهواء نقيا ونظيفا ونشطا، ويشعر معظم الناس بالانتعاش، حيث يعيشون في سلام في عالم تم تطهيره حديثا. وقد أثبت العلماء أن مرور العاصفة ينقي الهواء من الأيونات الموجبة، وما يتبقى بعد العاصفة هو جرعة زائدة من الأيونات السالبة الرائعة التي تخفف من التوت .

كيف تؤثر الغيوم – في فترات الجفاف عندما تكون المياه نادرة، هل يمكن للغيوم أن تساهم في تساقط المطر لتوفير المياه؟ تشير التجارب على الاستمطار الاصطناعي إلى أنه يمكن توليد الأمطار بشكل صناعي. عندما يكون الهواء شديد التبريد، تتشكل قطرات ماء باردة تحتوي على بلورات ثلجية، وبسبب وزنها الثقيل تستطيع أن تظل معلقة في الهواء قبل أن تسقط كمطر. في العديد من الحالات، تتعرض هذه القطرات للذوبان وتتحول إلى قطرات مطرية. حتى في المناطق الجافة، يحتوي الهواء على بعض الرطوبة، ويمكن تحفيز التكاثف وتشكيل بلورات الجليد عن طريق إضافة مواد كيميائية مثل يوديد الفضة أو الثلج الجاف. بالتالي، يتم تعزيز هطول الأمطار عن طريق تكثيف الرطوبة وتجميدها على جزيئات الغبار المضافة مؤخرا. يمكن توزيع “بذور” الاستمطار عن طريق الطائرات أو ببساطة برشها على الأرض .