تجربیات فناورانه امارات در زمینه بارورسازی ابرها
امارات متحده عربی طی دو دهه اخیر به یکی از پیشگامان جهانی در استفاده از فناوری‌های اقلیمی و به‌ویژه بارورسازی ابرها تبدیل شده است.
به گزارش خبرنگار مهر؛ اقلیم خشک، متوسط بارش کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر در سال و رشد سریع جمعیت و مصرف آب، ضرورت جست‌وجوی 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 برنامه‌های گسترده بارورسازی ابرها، نه‌تنها توانسته است میانگین بارش‌های سالانه را در برخی مناطق تا ۲۰ درصد افزایش دهد، بلکه زیرساختی از دانش، فناوری و نیروی انسانی متخصص فعال در این حوزه ایجاد کرده است.
این مرکز علاوه بر به‌کارگیری هواپیماهای ویژه، شبکه راداری گسترده و همکاری با دانشگاه‌ها و مؤسسات بین‌المللی، در زمینه تولید داخلی مواد و تجهیزات مورد استفاده و توسعه روش‌های نوین نیز پیشرفت‌های چشمگیری داشته است.
در نتیجه، تجربه امارات صرفاً یک پروژه محدود فناورانه نیست، بلکه برنامه‌ای چندبُعدی با اثرات علمی، فناورانه، اقتصادی و حتی ژئوپلیتیک است که این نوشتار کوتاه به بررسی دقیق ابعاد مختلف آن می‌پردازد.
ماهیت بارورسازی ابرها چیست؟
بارورسازی ابرها یک فناوری تغییر اقلیم است که با هدف افزایش میزان بارش توده‌های ابر به کار می‌رود.
اساس این فناوری بر تزریق ذراتی به درون ابر استوار است که نقش هسته‌های تراکم بخار آب یا هسته‌های یخ‌ساز را ایفا می‌کنند.
این ذرات با فراهم کردن سطحی مناسب برای چسبیدن مولکول‌های بخار، موجب تسریع در فرآیند میعان یا یخ‌زدگی بخار آب می‌شوند.
به‌عنوان نمونه، در فرایند بارورسازی ابرهای گرم، ذرات نمکی باعث تجمع سریع‌تر قطرات ریز آب و در نهایت تشکیل قطرات سنگین‌تر می‌شوند، در حالی که در ابرهای سرد، مواد یخ‌ساز فرایند بلوری شدن و رشد کریستال‌های یخی را تحریک می‌کنند.
این تغییرات ریزفیزیکی موجب می‌شود تا چرخه درونی ابر شتاب بگیرد و بارش زودتر و با شدت بیشتری رخ دهد.
در واقع، این فناوری همانند یک کاتالیزور عمل کرده و بدون آن که به طور مستقیم منبع جدیدی از رطوبت ایجاد کند فرآیند طبیعی بارش را تسهیل و تقویت می‌نماید.
فرایند اجرایی بارورسازی ابرها در امارات
بررسی‌های نشان می‌دهد که برنامه بارورسازی امارات یک چرخه کامل و داده‌محور است.
در مرحله نخست، داده‌های هواشناسی از طریق رادارهای پیشرفته، ایستگاه‌های زمینی، بالن‌های هواشناسی و تصاویر ماهواره‌ای گردآوری می‌شوند.
تیمی از هواشناسان و متخصصان اقلیمی این داده‌ها را تحلیل کرده و شرایط جوی مناسب برای عملیات بارورسازی را شناسایی می‌کنند.
در ادامه، رادارهای نظارت بر وضعیت هوا (WSR) به صورت شبانه‌روزی وضعیت ابرها، دما، رطوبت و فشار جوی را پایش می‌کنند.
همچنین ۲۶ دوربین به صورت زنده در نقاط مختلف این کشور امکان ارزیابی بصری لحظه‌ای را فراهم می‌سازد و داده‌های حاصل از آن‌ها با مدل‌های هوش مصنوعی پیش‌بینی ترکیب می‌شود تا دقت تصمیم‌گیری افزایش یابد.
هنگامی که شرایط مساعد تشخیص داده شود، هواپیماهای ویژه امارات به پرواز درمی‌آیند.
این هواپیماها که به تجهیزات ناوبری و سیستم‌های ایمنی پیشرفته مجهز هستند، با خود ۴۸ مشعل حاوی مواد بارورساز حمل می‌کنند.
مشعل‌ها که از ترکیباتی مانند کلرید سدیم، کلرید پتاسیم و منیزیم ساخته شده‌اند، با سوختن در داخل ابرها، ذرات نمکی را در جریان‌های صعودی ابر رها می‌کنند.
این ذرات با جذب رطوبت، روند تشکیل قطرات بزرگ‌تر و باران‌زا را تسریع می‌نمایند و بدین ترتیب میزان بارش به شکل محسوسی افزایش می‌یابد.
افزون بر این، فرایند پروازها تحت یک سامانه هماهنگ‌کننده مرکزی کنترل می‌شود تا ایمنی عملیات و کارایی در استفاده از منابع تضمین شود.
نوآوری‌ها و فناوری‌های نوین
یکی از دستاوردهای مهم امارات در زمینه بارورسازی ابرها، توسعه و تولید داخلی مواد بارورساز است.
در این حوزه، دو فناوری کلیدی مورد توجه و استفاده قرار می‌گیرند.
مشعل‌های رطوبت‌دوست (Hygroscopic flares): روش سنتی بارورسازی که با سوزاندن مواد نمکی مانند کلرید سدیم و کلرید پتاسیم درون ابرها انجام می‌شود، با ایجاد ذرات نمکی در جریان‌های صعودی ابر، موجب تسریع تجمع قطرات آب و آغاز بارش می‌شود.
هواپیماهای بارورساز قادرند ده‌ها مشعل را در یک پرواز رها کنند و با تنظیم ارتفاع و موقعیت، بیشترین کارایی را از این فرآیند به‌دست آورند.
نانومواد (Nanomaterials): توسعه به‌کارگیری این مواد که نوآوری اخیر «برنامه پژوهشی امارات برای تقویت بارش» (UAEREP) محسوب می‌شود، اثربخشی تا سه برابر بیشتر از مشعل‌های سنتی دارد.
این مواد به شکل پودر بسیار ریز و با ذرات در مقیاس نانومتر طراحی شده‌اند تا سطح تماس بیشتری با بخار آب داشته باشند.
مکانیسم انتشار آن‌ها از طریق باز شدن یک کلاهک یک مخزن ویژه صورت می‌گیرد که باعث پراکندگی یکنواخت در ابرها می‌شود.
آزمایش‌های میدانی نشان داده است که این ذرات توانایی بالاتری در تحریک فرآیند میعان و تشکیل قطرات باران دارند.
علاوه بر عملیات هوایی، ژنراتورهای زمینی (GBG) نیز در مناطق کوهستانی این کشور نصب شده‌اند.
این ژنراتورها با سوزاندن مواد بارورساز و آزادسازی آن‌ها در لایه‌های پایین‌تر جو، از جریان‌های هوا برای انتقال ذرات به درون ابرها بهره می‌گیرند.
استفاده از این فناوری به‌ویژه در مناطق صعب‌العبور یا زمانی که پرواز هواپیماها ممکن نیست، اهمیت ویژه‌ای دارد و مکمل عملیات هوایی محسوب می‌شود.
چشم‌انداز آینده و فناوری‌های نوظهور
بر اساس براوردهای صورت گرفته، امارات فراتر از روش‌های موجود، در حال سرمایه‌گذاری بر روی رویکردهای نوین برای بارورسازی ابرها است.
این سرمایه‌گذاری‌ها نه‌تنها در سطح آزمایشگاهی، بلکه در قالب پروژه‌های پایلوت و همکاری‌های بین‌المللی دنبال می‌شوندو برخی از موارد آن به شرح زیر است:
بارورسازی الکتریکی: در این روش تلاش می‌شود 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 داده‌اند که این رویکرد می‌تواند در ابرهای کم‌چگال نیز اثربخش باشد، هرچند هنوز چالش‌هایی درباره ایمنی پرواز و کنترل دقیق شدت میدان الکتریکی وجود دارد.
در این روش تلاش می‌شود 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 داده‌اند که این رویکرد می‌تواند در ابرهای کم‌چگال نیز اثربخش باشد، هرچند هنوز چالش‌هایی درباره ایمنی پرواز و کنترل دقیق شدت میدان الکتریکی وجود دارد.
مدل‌سازی عددی و هوش مصنوعی: امارات سرمایه‌گذاری گسترده‌ای بر روی توسعه مدل‌های عددی با وضوح بالا انجام داده است تا دینامیک ریزمقیاس ابرها و اثر مواد بارورساز بهتر شبیه‌سازی شود.
علاوه بر این، الگوریتم‌های هوش مصنوعی با تحلیل داده‌های بلادرنگ از رادارها و ماهواره‌ها، بهترین زمان و مکان برای مداخله در ابرها را مشخص می‌کنند؛ امری که موجب کاهش هزینه‌ها و افزایش دقت عملیات می‌شود.
امارات سرمایه‌گذاری گسترده‌ای بر روی توسعه مدل‌های عددی با وضوح بالا انجام داده است تا دینامیک ریزمقیاس ابرها و اثر مواد بارورساز بهتر شبیه‌سازی شود.
علاوه بر این، الگوریتم‌های هوش مصنوعی با تحلیل داده‌های بلادرنگ از رادارها و ماهواره‌ها، بهترین زمان و مکان برای مداخله در ابرها را مشخص می‌کنند؛ امری که موجب کاهش هزینه‌ها و افزایش دقت عملیات می‌شود.
روش‌های تجربی: این روش‌ها شامل ایجاد جریان‌های هوایی عمودی با موتورهای جت برای شبیه‌سازی همرفت طبیعی و نیز استفاده از لیزرهای پرقدرت برای تحریک تراکم بخار آب و ایجاد هسته‌های میعان می‌شود.
اگرچه این رویکردها هنوز در مراحل آزمایشی هستند، اما به‌عنوان مسیرهای بالقوه آینده مورد توجه دولت امارات قرار دارند.
طبق گزارش رسمی مرکز ملی هواشناسی امارات، تنها در شش‌ماهه نخست سال ۲۰۲۵، بیش از ۱۷۰ پرواز بارورسازی در این کشور انجام شده است.
هدف این عملیات افزایش بارش در بازه‌ای بین ۱۰ تا ۲۵ درصد بوده است.
این اقدامات در شرایطی صورت گرفته که بارش‌های طبیعی در زمستان گذشته کاهش چشمگیری نسبت به سال قبل داشته و فشار مضاعفی بر منابع آبی امارات وارد کرده است.
ابعاد ژئوپلیتیک و سیاسی
به عقیده بسیاری از کارشناسان، سرمایه‌گذاری امارات در حوزه بارورسازی ابرها صرفاً یک اقدام فناورانه نیست، بلکه ابعادی راهبردی و چندلایه دارد.
این کشور با تکیه بر فناوری‌های اقلیمی توانسته است وابستگی خود به منابع آب وارداتی و انرژی‌بر، مانند شیرین‌سازی آب دریا را کاهش دهد و در عین حال هزینه‌های بلندمدت تأمین آب شرب و کشاورزی را مدیریت کند.
از منظر امنیت ملی، این سیاست بخشی از راهبرد کلان تاب‌آوری در برابر بحران‌های اقلیمی و کم‌آبی تلقی می‌شود و جایگاه امارات را در رقابت منطقه‌ای بر سر منابع حیاتی تقویت می‌کند.
در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت که تجربه امارات در بارورسازی ابرها بیانگر تلفیق هوشمندانه علم، فناوری و سیاستگذاری در مواجهه با چالش کم‌آبی است.
این تجربه از مرحله تحقیق و توسعه تا استقرار زیرساخت‌های اجرایی و تربیت نیروی انسانی متخصص، زنجیره‌ای کامل از نوآوری و مدیریت منابع را دربر می‌گیرد.
تولید محلی مشعل‌های بارورسازی، نوآوری در استفاده از نانومواد، بهره‌گیری از هوش مصنوعی و مدل‌سازی پیشرفته و نگاه بلندمدت به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های اقلیمی، امارات را در موقعیتی پیشرو در سطح جهانی قرار داده است.
اهمیت این موضوع زمانی بیشتر می‌شود که بدانیم بسیاری از کشورها همچنان به روش‌های پرهزینه و انرژی‌بر مانند شیرین‌سازی آب دریا وابسته هستند، در حالی که امارات توانسته بخشی از این وابستگی را کاهش دهد.
در شرایطی که تغییرات اقلیمی تهدیدی جدی برای بسیاری از کشورها محسوب می‌شود، تجربه امارات می‌تواند الگویی ارزشمند برای کشورهای دیگر، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند غرب آسیا باشد و الهام‌بخش سیاست‌های پایدار در مدیریت منابع آب گردد.