مفهوم بارورسازی دینامیکی ابرها

واقعیت مفهوم بارورسازی دینامیكی عبارت است از بارورسازی ابرهای ابر سرد با مقادیر كافی هسته یخ یا خنك كننده به منظور انجماد سریع ابر،به علت بارورسازی،آب مایع ابر سرد به ذرات یخ تبدیل می شود،گرمای نهان را آزاد می كند.و شناوری را افزایش داده و بدین طریق حركت صعودی ابر را تقویت می كند.در شرایط مناسب باعث رشد بیشتر ابر بخار آب بیشتر و بازده بیشتر بارندگی می شود.علاوه بر آن ،ایجاد بارندگی ممكن است سبب حركت نزولی شدیدتر و فعل و انفعال با محیط همرفت فعال تری را ایجاد كند.
مفهومم بارورسازی دینامیكی اولین بار توسط سیمپسون در ۱۹۶۷ محك زده شد.فرضیه زنجیره وقایع در این آزمایشهای اولیه توسط وودلی و همكاران در ۱۹۸۲ تشریح و خلاصه شد.تعداد كمی از مراحل فرض شده در زنجیره وقایع در آزمایشهای گذشته بررسی یا تایید و توسط مدلهای عددی اثبات شده است.مشاهدات تجربی ،انجماد سریع ابرهای بارور شده را نشان داده اند و شواهدی دال بر رشد ابر به ارتفاعات بالاتردر نتیجه بارورسازی دینامیكی ارائه گردیده است بدلیل مشكل اندازه گیری و مستند كردن زنجیره واكنش های فرضی،آزمایشات اولیه شامل آزمایش FACE-۱ و FACE-۲ در زمره آزمایشات نوع جعبه سیاه قرار گرفته است.
بعد از برخی نتایج دلگرم كننده اولیه،این مفهوم در بسیاری از پروژه ها بررسی شده است.نتایج آزمایشهای تگزاس نشان داد كه بارورسازی با یدید نقره ارتفاع ابر را تا حدود ۷% نواحی را تا ۴۳% افزایش داد.با وجود این نتایج دلگرم كننده ،آنها سوالات جدیدی را نیز مطرح كردند.افزایش در ارتفاع قله ابر بطور قابل توجهی كمتر از فرضیه های اصلی یا یافت شده در آزمایشهای اولیه می باشد.
در واكنش به این یافته ها فرضیه اولیه به منظور توضیح عدم افزایش در ارتفاع قله ابرهای بارور شده را تعدیل كردند.زمانی كه یك ابر بارور نشده بتواند ۵ مرحله شامل مرحله رشد كومه ای،مرحله باران ابر سرد ،مرحله بارندگی قله ابر ،مرحله حركت نزولی و مرحله پراكندگی طی كند،ابرهای بارور شده چندین مرحله بیشتر سپری می كنند.دو مرحله اول همان مراحل قبلی هستند،مرحله سوم اثرات اولیه بارورسازی را بروز می دهد،و مرحله یخی شدن نام دارد.این مرحله همچنین شامل انجماد قطرات باران است كه بعدا منجر به مرحله تخلیه می شود.
ادامه مراحل بعدی شامل مرحله نزول و ادغام،مرحله كومولونیمبوس رشد یافته و در پایان مرحله همرفتی پیچیده است.در مواردی كه شناوری در مرحله یخی شدن نتواند آب را حمل كند پراكندگی رخ می دهد.
رزنفلد و وودلی در سال ۱۹۹۳ تعدیلهایی برای مدل مفهومی كه در برگیرنده توجه بیشتر به فرایندهای خرد فیزیكی بود،پیشنهاد كردند. مدل مفهومی تعدیل شده مشتمل بر تولید و حمل جرم بارندگی بیشتر در منطقه بارور شده و بالای آن است كه مهلت بیشتری برای توسعه مداوم ابر فراهم می شود. در مرحله بعد تخلیه جرم افزوده یافته باعث افزایش حركت نزولی و بارندگی شده در حالیكه همزمان مهلت رشد اضافی در ناحیه ای كه مقداری از گرمای نهان رها شده قبلی را حفظ می كند فراهم می شود.این مفهوم تعدیل شده فرض می كند كه وجود قطرات بزرگی تعدیل شده فرض می كند كه وجود قطرات بزرگی تبدیل سریع آب ابرسرد به یخ را در ابر سهولت می بخشد.
با وجودیكه این مدل مفهومی پذیرفتنی است و زنجیره منطقی وقایع در افزایش بارندگی را ارائه می كند،به علت اینكه بسیاری از مراحل در زنجیره برای اندازه گیری خیلی مشكل است،این مدل مفهومی بسیار پیچیده می باشد.اگر یك ارتباط در فرایند نادرست باشد،ردیابی اثرات بارورسازی بسیارمشكل خواهد بود.بویژه در ابرهاهمرفتی كه بطور طبیعی تغییر پذیری زیادی رانشان می دهند.آزمایشهای متمركز برای جمع آوری اطلاعات همانند مطالعات مدلسازی برای اثبات و حمایت این فرضیه مورد نیاز است.
با وجود اینكه افزایش بارندگی از ابرهای منفرد در یك مقیاس محدود مستند شده اند ولی شواهدی دال بر تاثیر بر روی بارندگی منطقه مستند نشده است بنابراین این روش برای افزایش بارندگی به منظور تامین منابع آب هنوز بصورت یك فن آوری اثبات نشده باقی مانده است.
بارورسازی ابر گرم اصطلاح ( بارورسازی جاذب الرطوبه) بسته به طراحی آزمایش ،نوع ماده بارورسازی مورد استفاده و نوع ابری كه مورد آزمایش بوده است،معانی كمی مختلف از ابتدا بخود گرفت.در تمام موارد ،هدف نهایی افزایش بارندگی توسط عواملی می باشد كه فرآیند همامیزی را افزایش دهد.وارد كردن مستقیم اندازه مناسبی از CCN كه بتواند به عنوان نطفه های مصنوعی قطره باران مصنوعی عمل كند با استفاده از اسپد های آب ،محلولهای نمكی رقیق ،یا نمكهای پودر شده رایج ترین تكنیكهای بارورسازی جاذب الرطوبه بودند كه در گذشته استفاده شدند.هدف اولیه وارد كردن نطفه های مصنوعی قطره باران (ذرات نمك با قطر بزرگتر از ?m ۱۰ ) كوتاه كردن زمان عمل تعداد CCN در تعیین جمعیت اولیه قطركهای ابر و بنابراین تسریع آغاز فرایند همامیزی است .این مفهومم قبلا در برنامه های ایالات متحده و سایر كشورها استفاده گردیده است و هنوز در كشورهای جنوب شرقی آسیا و هند مورد استفاده قرار می گیرد با وجود اینكه این فن آوری به طور گسترده در كشورهای بسیاری در جنوب شرقی آسیا استفاده شده است ،آزمایشهای آماری گذشته با وجود اینكه بعضی از آنها حاكی از اثرات مثبت بوده اند عموما بدون نتیجه بوده اند.نتایج مشاهدات و مدلسازی در مورد این كه تحت شرایط معین طیف اندازه قطره (نطفه های مصنوعی) باروری بهینه،بارندگی در بعضی از ابرها می تواند افزایش یابد،حمایت های را جلب كرده ند.
نقاط ضعف این رهیافت این است كه مقدار زیادی نمك مورد نیاز بوده و پخش نمك در نواحی در جریان ورودی به ابر مشكل می باشد.علاوه بر آن ،آهنگ رشد ذرات به قطرات باران بایستی به خوبی با نیم رخ جریان بالا و هماهنگ باشد و گرنه رشد آنها كارا نخواهد بود اندازه قطره باروری بهینه تابع سرعت صعود و ضخامت ابر است و بستگی به روش تزریق مواد برای مثال از كف ابر یا نزدیك به قله ابر دارد.فیرلی و چن در سال ۱۹۷۵ در یك مدلسازی دریافتند كه بارورسازی با نمك فقط مقدار كمی قطرات بزرگ بدون اینكه اثر قابل ملاحظه ای بر روی فرآیند بارندگی داشته باشند ایجاد می كند.مگر اینكه خرد شدن قطره جهت افزایش واكنش زنجیره كه اثرات بارورسازی را افزایش دهد عمل كند.در حالیكه برخی از اثرات بارورسازی نسبت داده شده اند بارورسازی با مواد جاذب الرطوبه معمولا نسبت به بارورسازی با هسته های یخ جذابیت كمتری دارد .یانگ در ۱۹۹۶ نشان داد كه بیشتر مواد بارورسازی ممكن است هدر روند زیرا فقط بخش كوچكی از توده به اندازه قطره بارور بهینه نزدیك است .در حالیكه در اكثر آزمایشهای بارورسازی با مواد جاذبه الرطوبه با استفاده از این روش ابرهای بارور شده از طیف وسیعی از قطره های قطره بذر پاشی استفاده می شود .این امر می تواند توضیح دهد كه چرا بارورسازی با مواد جاذبه الرطوبه با ذرات بزرگ نتایج بسیار متفاوتی را ایجاد كرده است.

سهیلا جوانمرد
لیلا گلی مختاری

منبع : شبکه فیزیکی هوپا