ریسک امنیت آب- بخش سوم
امیرحسین خدائی، پژوهشگر
تغییر شگفت انگیز آبوهوا؛ از رویا تا واقعیت
آیا تا به حال به این فکر کردهاید که اگر انسان میتوانست به سادگی با یک دکمه، باران را به جایی که میخواهد بباراند، دنیا به چه شکلهایی تغییر میکرد؟ شاید این ایده بیش از آنکه علمی به نظر برسد، شبیه به داستانهای تخیلی باشد، اما حقیقت این است که بشر برای دهههاست که در حال تلاش برای انجام این کار است، گاهی با موفقیتهای کوچک و گاهی با نتایجی بحثبرانگیز امروز، بیش از پنجاه کشور جهان به نوعی درگیر این فناوری هستند و مرزهای دانش در این حوزه هر روز در حال گسترش است. اما آنچه این حوزه را در سالهای اخیر به شکلی بیسابقه دگرگون کرده، ورود هوش مصنوعی و فناوریهای نوین به این عرصه است، تحولی که عملیات بارورسازی ابرها را از یک هنر مبتنی بر تجربه به یک علم دقیق و دادهمحور تبدیل کرده است. این سفر پرفرازونشیب، از آزمایشهای ابتدایی تا پروژههای عظیم ملی، داستانی شنیدنی دارد که در ادامه به آن میپردازیم.
روشهای کلاسیک: بذرپاشی ابرها
سادهترین و شناختهشدهترین روش برای تغییر آبوهوا، بذرپاشی ابرها نام دارد که از دهه ۱۹۴۰ میلادی وجود دارد. در این روش، موادی مانند یدید نقره یا یخ خشک (دیاکسید کربن منجمد) را با استفاده از هواپیما، پهپاد، موشک یا توپهای مخصوص به درون ابرهای سرد (زیر صفر درجه) تزریق میکنند تا با تشکیل بلورهای یخ مصنوعی، باران یا برف ایجاد کنند. یدید نقره دارای ساختار کریستالی شبیه به یخ است و بدون نیاز به سرد کردن محیط، باعث انجماد قطرکهای ابر میشود. در مقابل، برای ابرهای گرم (بالای صفر درجه)، از موادی مثل نمک طعام (کلرید سدیم)، کلرید پتاسیم، کلرید کلسیم یا اوره استفاده میشود که با جذب رطوبت، قطرات بزرگتری ساخته و باران را تسریع میکنند. روشهای پراکندهسازی این مواد شامل ژنراتورهای زمینی، فلرهای هوایی و موشکهای حامل مواد است.
باید توجه داشت که افزایش بارش با بارانسازی تفاوت دارد، بذرپاشی تنها زمانی مؤثر است که ابرهای مستعد بارش از قبل وجود داشته باشند و به عبارتی، نقش آن مانند نمک به غذا است، نه آفرینش غذا از هیچ. شواهد علمی نشان میدهد که این روش در بهترین حالت میتواند بارش را حدود ۱ تا ۱۰ درصد افزایش دهد و اثربخشی آن به شدت به شرایط جوی و نوع ابر وابسته است. سازمان جهانی هواشناسی (WMO, ۲۰۲۰) نیز در گزارش خود تأکید کرده که بذرپاشی ابرها در شرایط خاص و با رعایت دقیق پروتکلها میتواند مؤثر واقع شود.
پراکندهسازی مه
یکی دیگر از کاربردهای عملیاتی بذرپاشی، از بین بردن مه در فرودگاهها و بزرگراههاست. در مههای فوقسرد، با ایجاد بلورهای یخ مصنوعی (با استفاده از یدید نقره یا یخ خشک)، قطرات ریز مه مصرف شده و دید افزایش مییابد. این روش در بسیاری از فرودگاههای جهان به کار گرفته شده و یکی از موفقترین کاربردهای مهندسی ابرها محسوب میشود.
کاهش تگرگ
با تزریق مواد بارورکننده به درون ابرهای تگرگزا، تعداد هستههای یخ افزایش مییابد. این امر باعث میشود تگرگهای ریزتر و تعداد بیشتری تشکیل شوند که پیش از رسیدن به زمین ذوب میشوند. این روش در کشورهایی مانند چین، آمریکا و روسیه بهطور گسترده استفاده میشود و تجربه داکوتای شمالی نشان داده که بارورسازی در حدود ۲۰.۸ درصد موارد در کاهش تگرگ مؤثر بوده است.
انقلاب هوش مصنوعی در تغییر آبوهوا
شاید مهمترین تحول دهه اخیر در حوزه مهندسی ابرها، ورود هوش مصنوعی به این عرصه باشد. هوش مصنوعی دیگر یک ابزار کمکی نیست، بلکه در حال تبدیل شدن به مغز متفکر عملیات بارورسازی است. اما هوش مصنوعی دقیقاً چه کاری انجام میدهد؟
پیشبینی دقیق مکان و زمان بارورسازی: سنتیترین چالش در بارورسازی ابرها، تشخیص این است که کدام ابر در چه زمانی مستعد بارورسازی است. خلبانان و کارشناسان سالها بر اساس تجربه و تصاویر ماهوارهای تصمیمگیری میکردند. اما امروز، سیستمهای هوش مصنوعی با تحلیل همزمان دادههای ماهوارهها، رادارها، مدلهای هواشناسی و حتی دادههای تاریخی، میتوانند مکان بارورسازی را با دقتی بیسابقه پیشبینی کنند. در امارات متحده عربی، یک سیستم هوش مصنوعی میتواند موقعیت مناسب برای بارورسازی را تا ۶ ساعت آینده پیشبینی کند. این یعنی به جای پروازهای آزمایشی، عملیات با هدفی دقیق انجام میشود.
افزایش دقت مدلهای هواشناسی: شرکت هوش مصنوعی Atmo با استفاده از مدلهای یادگیری عمیق (Deep Learning) که از بیش از ۶۰ سال داده اقلیمی تغذیه میشوند، مدلهای هواشناسی را تا ۱۰۰ برابر دقیقتر و ۴۰,۰۰۰ برابر سریعتر از ابررایانههای سنتی ساخته است. این بدان معناست که پیشبینی وضعیت ابرها و تشخیص بهترین زمان برای عملیات، با سرعت و دقتی انجام میشود که پیش از این غیرممکن بود.
ارزیابی بلادرنگ اثربخشی: یکی از بزرگترین چالشهای بارورسازی ابرها، پاسخ به این سوال است که آیا بارانی که باریده، نتیجه عملیات ما بوده یا پدیدهای طبیعی؟ هوش مصنوعی با تحلیل دادههای رادار دوپلاریزاسیون (که میتواند نوع ذرات درون ابر باران، تگرگ، برف، یخ و حتی حشرات را تشخیص دهد) و مقایسه با مدلهای پیشبینی، میتواند اثر عملیات را بهصورت لحظهای اندازهگیری کند.
کاهش هزینه و پروازهای غیرضروری: با پیشبینی دقیقتر، تعداد پروازهای بارورسازی که به نتیجه نمیرسند به شدت کاهش مییابد. این یعنی صرفهجویی قابلتوجه در سوخت، هزینهها و زمان.
سازمان جهانی هواشناسی (WMO) در نوامبر ۲۰۲۵، یازدهمین کنفرانس علمی خود را با محوریت نقش هوش مصنوعی در تغییر آبوهوا برگزار کرد. در این کنفرانس که با حضور بیش از ۲۲۰ دانشمند برگزار شد، موضوعات کلیدی عبارت بودند از: استفاده از هوش مصنوعی و پهپادها برای پشتیبانی از تصمیمگیری بلادرنگ در بارورسازی ابرها، و حرکت این حوزه از آیا تغییر آبوهوا کار میکند؟ به چگونه میتوان آن را در سیستمهای عملیاتی ادغام کرد؟ رسیدند.
فناوریهای نوین: از پهپادها تا لیزرها، پلاسما و نانومواد
دنیای تغییر آبوهوا به سرعت در حال تحول است و روشهای کلاسیک جای خود را به فناوریهای پیشرفتهتری میدهند.
پهپادهای بارورساز : پهپادها با مانورپذیری بالا، هزینه کمتر و قابلیت پرواز در شرایط سخت، انقلابی در عملیات بارورسازی ایجاد کردهاند. شرکت رینمیکر پهپادی ساخته که وزنی کمتر از ۲۵ کیلوگرم دارد و قادر است در شرایط یخزدگی شدید پرواز کند. این پهپادها میتوانند بهصورت گروهی و با هماهنگی هوش مصنوعی عمل کنند. چین در مارس ۲۰۲۵ با ناوگانی از ۳۰ فروند هواپیما و پهپاد، عملیات بارورسازی گستردهای در شمال این کشور انجام داد که منجر به افزایش ۲۰ درصدی بارش در منطقه هدف شد.
لیزرهای فوقکوتاه : دانشمندان دانشگاه ژنو و مراکز تحقیقاتی امارات، با استفاده از پالسهای لیزر، کانالهای پلاسما در هوا ایجاد میکنند که مانند رعدوبرقهای میکروسکوپی عمل کرده و فرآیند تشکیل باران را تحریک میکنند. این روش که نیاز به مواد شیمیایی ندارد، در مرحله آزمایشهای میدانی قرار دارد.
امواج صوتی : روشی غیرشیمیایی و کمهزینه که با استفاده از امواج صوتی، توزیع بارش را تحت تأثیر قرار میدهد و در مناطق خشک و نیمهخشک برای بهبود منابع آبی به کار میرود.
بارورسازی با پلاسما و بار الکتریکی: پژوهشهای آزمایشگاهی نشان داده که پلاسمای فشار اتمسفر میتواند تشکیل هستههای تراکم ابر را تا چندین برابر افزایش دهد. همچنین پهپادهای مجهز به سیستمهای تخلیه الکتریکی در امارات در حال آزمایش هستند تا با ارسال بار الکتریکی به درون ابرها، قطرات باران را تحریک کنند.
نانومواد : یکی از دغدغههای مهم در بارورسازی ابرها، اثرات زیستمحیطی یدید نقره است. پژوهشگران در سال ۲۰۲۵ یک نانوکامپوزیت زیستسازگار ساختهاند که با استفاده از امواج مایکروویو و لیزر فعال میشود و میتواند تا ۱.۱۸×۱۰¹⁴ ذره ماده فعال بارورسازی در هر گرم تولید کند. همچنین پروفسور لیندا زو از دانشگاه ویکتوریا استرالیا، با حمایت مالی ۱.۵ میلیون دلاری برنامه تحقیقاتی امارات، در حال توسعه مواد نانوساختار پیشرفتهای است که بهطور ویژه برای تشکیل بلورهای یخ در ابرها طراحی شدهاند. این مواد میتوانند جایگزینهای مؤثرتر و سازگارتر با محیط زیست برای یدید نقره باشند.
