الاستمطار الاصطناعي ، هو التعديل من شكل الطقس ، وهو وسيلة لمحاولة تغيير كمية أو نوع من الأمطار التي تسقط من الغيوم ، وذلك عن طريق تشتيت المواد في الهواء التي تشكل تكاثف السحب أو الجليد النوى ، الذي يغير من العمليات الصغيرة المكونه للسحابة . والمقصود به هو زيادة هطول الأمطار ” المطر أو الثلج” ، ولكنه يمارس أيضا على نطاق واسع في البرد ولقمع الضباب في المطارات . ومن المقرر أيضا أن يحدث الاستمطار الاصطناعي عند تكون الجليد في الطبيعة ، ومعظمها في الأصل من البكتيريا .
معلومات عن استمطار السحب – ومن المعروف أن تعديل الطقس يسمي بالاستمطار الاصطناعي ، وهو تطبيق التكنولوجيا العلمية التي يمكن أن تعزز قدرة السحابة علي إنتاج هطول الأمطار ، والشركة التي تقوم بتعديل الطقس ، هي في طليعة التكنولوجيا العلمية لتحقيق أقصى قدر ممكن لتوفير المياه في جميع أنحاء العالم . وقد ثبت من تطبيق المفاهيم العلمية والتجارب العلمية المكثفة أن الغيوم يزيد من كمية هطول الأمطار .
ماهو الأستمطار – الأستمطار هي تقنية يتم تفعيلها لإحداث المطر من السحابة ، وعادة ماتكون من خلال إسقاط جزيئات مناسبة من الغيوم والتي تحتوي على كمية فائقة من الماء عند محاولة تبريده ثم حملها لتبديدها وتعديل هيكلها أو تغيير الظواهر المرتبطة بها ، مثل سرعة الرياح أو البرد . تسقط الأمطار الطبيعية عندما يكون الجو شديد البرودة ، وعند خلط الماء بجزيئات من الغبار والملح أو الرمال فيتم تشكيل بلورات الثلج ، وتكون بلورات الثلج في البداية لتكون عباره عن نواة وهي “جسيمات صغيرة صلبة أو سائلة معلقة في الغلاف الجوي ” ثم يتكون حولها المزيد من قطرات الماء التي يمكن أن تعلق بها ، وبزيادة حجم القطيرات في طبقات الجو العليا ، فإن الهواء يحمل رقائق من برد الثلج ، وعندما تصبح قطرات أو تقشر الثلوج ، بحيث تصبح كبيرة بما فيه الكفاية ، فلا يستطيع الهواء حملها فتتساقط الثلوج أو الأمطار . ولقد حدثت سحابة استمطار البذر في بدايته عام 1946 عندما كان الدكتور فنسنت J. شايفر، يعمل في مختبر الجنرال الكتريك في نيويورك ، وشارك معه في الأبحاث التي تعمل علي خلق الغيوم الاصطناعية في غرفة مبردة .
وخلال تجربة واحدة ، كان شايفر أعتقد أن الغرفة دافئة جدا ، ووضع الثلج الجاف داخلها لتبريدها . فلاحظ تشكيل سحابة من بخار الماء في الغرفة حول الثلج الجاف ، حيث شكل بلورات الجليد التي تكونت من الثلج الجاف والذي وفر النواة التي تكونت حولها قطرات من الماء والتي تم تشكيلها داخل الغرفة . وهذه هي العملية التي تؤدي لسقوط المطر البارد ، ويعتقد أن الغيوم سوف تؤدي إلى زيادة عدد هذه النواه المتاحة للاستفادة الأكبر من الرطوبة في تكوين سحابة ثم تتشكل قطرات المطر التي لا يمكن تشكيلها . وهناك عملية أخرى ، في سقوط المطر الدافئ ، وعادة ما ينطوي الغيوم علي المناطق الاستوائية التي لم تصل إلى درجة التجمد ، وهذه السحب ، عبارة عن قطرات المطر التي تتشكل حول نواة الأسترطابي ، وهي جسيمات تجذب المياه مثل الملح أو الغبار ، وهي قطرات صغيرة تصطدم وتلتحم مع بعضها حتي تشكل تراجعا كبيرا وتصبح ثقيلة بما فيه الكفاية مما يؤدي إلي سقوطها.
سحابة البذر هي التي تقوم بتحفيذ عملية سقوط المطر الدافئة ، وعادة ما يستخدم كلوريد الكالسيوم لتوفير النواة التي تشكل قطرات المطر . ولحدوث عملية المطر الباردة ، يجب أن يتوفر الفضة ، واليوديد الذي ” يأتي من الجو أو الأرض ” ويمكن استخدامها بوصفه النواة الهيكلية وهي متشابهة جدا مع بلورات الثلج ، حيث يصبح الثلج جاف ويتكون عند ” -80 درجة مئوية” من السحابة التي تكونت في الهواء عندما تخفض درجة حرارة الهواء ” ولا سيما في درجات حرارة أقل من -40 ° C” ، وبذلك يتم تحويل بعض من قطرات الماء الفائقة التبريد إلى بلورات الجليد التي تنمو بعد ذلك عن طريق التصادم مع المزيد من القطرات .
أما البذر من الركم ؛ نجد أن الركمات الاستوائية تسعى لاستغلال الحرارة الكامنة الصادره عن التجميد . وهذه الاستراتيجية تكون ناتجة عن البذر الديناميكي حيث يفترض أن الحرارة الكامنة تكون إضافية ومن شأنها أن تسبب الطفو ، وتقوم بتعزيز التيارات ، وضمان المزيد من التقارب على مستوى منخفض ، وتسبب في نهاية المطاف النمو الهائل للركم ؛ وهي ركمات مختارة بشكل صحيح مع غيرها من المواد ، وعلى سبيل المثال ، يمكن أيضا أن يستخدم ملح الطعام أو قطرات الماء الجميلة ، لتشجيع الألتحام ، وقد يكون البذر الطبيعي كبير في الحالات التي تندرج بلورات الثلج من ارتفاع حيث تقوم “بإفراز” السحابة ” مثل السحب الطبقية المتوسطة أو السمحاقية الطبقية” في المياه “المنفق” مع سحابة فائقة التبريد “على سبيل المثال الطبقية المزنية” التي تشجع علي نمو البلورات الجليدية .
ومعظم الوسائل التي تستخدم للحد من تطوير البرد تعتمد على تلقيح السحب باستخدام الازدهار في سيتوبلازم الجليدي ، أو مع أكسيد الفضة ، ومن الناحية النظرية ، فإن ضرر البرد يمكن أن ينخفض بنسبة 25٪ من خلال تلقيح السحب . المنهجية التي يتم استخدامها – وتشمل المواد الكيميائية الأكثر شيوعا المستخدمة لاستمطار السحب مثل يوديد الفضة ، ويوديد البوتاسيوم ، والثلج الجاف ” ثاني أكسيد الكربون الصلب ” ، والبروبان السائل ، الذي يتحول إلى غاز ، كما تم استخدامه . وبهذا يمكن أن تنتج بلورات الجليد التي في درجات حرارة أعلى من يوديد الفضة ، بعد أن وعد الباحوث ، باستخدام المواد الأسترطابي ، مثل ملح الطعام ، الذي أصبح أكثر شعبية . فعندما يزيد الاستمطار الاصطناعي تتساقط الثلوج ويحدث ذلك عندما تكون درجات الحرارة داخل الغيوم ما بين ” -7 و -20 درجة مئوية”، وأيضاً المقدمة من مادة مثل يوديد الفضة ، والتي لديها بنية بلورية مماثلة لتلك التي في الجليد ، حيث تؤدي إلى تجميد التنوي . ويحدث الغيوم في منتصف خطوط العرض ، حيث تستند استراتيجية البذر المعتادة على حقيقة أن ضغط بخار التوازن يكون أقل فوق الجليد عن فوق الماء ، ولتشكيل جزيئات الجليد في السوبر يجب أن يتم تبريد الغيوم لتسمح لتلك الجزيئات أن تنمو على حساب القطرات السائلة . وإذا وصلت إلي النمو الكاف ، سوف تصبح الجزيئات ثقيلة بما فيه الكفاية مما يؤدي للسقوط وهطول الأمطار من السحب التي لولاها ما نتج أي هطول للأمطار ،وتعرف هذه العملية بالبذر “الثابت”.
وبذر الركام الاستوائي ” الحمل الحراري” وهو الغيوم التي تحدث في الموسم الحار أو يسعى لاستغلال الحرارة الكامنة الصادر عن التجميد ، وهذه الاستراتيجية من البذر “الديناميكيه” التي تفترض أن الحرارة الكامنة الإضافية تسبب الطفو ، وتقوي التيارات ، بحيث تضمن المزيد من التقارب على مستوى منخفض ، وتؤدي في نهاية المطاف إلي النمو السريع في السحب المختارة بشكل صحيح . وقد تكون سحابة المواد الكيميائية المشتتة ، حيث تتم البذر بواسطة الطائرات أو عن طريق أجهزة التشتت الموجود على الأرض ” من مولدات أو قنابل تطلق من مدافع مضادة للطائرات أو الصواريخ للإفراج عن طريق الطائرات ، حيث تشتعل مشاعل يوديد الفضة وتفرقها مثل الذبابه الطائرة التي تتدفق من خلال السحابة . وتم اختبار الآلية الإلكترونية في عام 2010، عندما تم توجيه نبضات الليزر تحت الحمراء في الهواء فوق برلين من قبل الباحثين من جامعة جنيف ، وافترض الباحثون أن البقول من شأنه يشجع ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي وثاني أكسيد النيتروجين علي تشكيل الجزيئات التي عندئذ تعد بمثابة البذور .
الفعالية – يقول خبير في شؤون البيئة في جامعة ستانفورد : “أعتقد أنه يمكن أن يضغط على وضع المزيد من الثلوج القليله أو المطر في بعض الأماكن وفي بعض الظروف ، ولكن هذا يختلف تماما عن البرنامج الذي يدعو الى زيادة موثوق هطول الأمطار” . وأكدت بعض المزاعم أن التكنولوجيا والبحوث الجديدة أنتجت نتائج موثوقة بأن عملية ممارسة سحابة البذر ستساعد في زيادة الإمدادات بالمياه التي يمكن الاعتماد عليها بأسعار معقولة في كثير من المناطق ، في حين أن هذه العملية تمارس على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، ولكن فاعلية الاستمطار الاصطناعي لا تزال مثار جدل للأكاديمية . وفي عام 2003 أصدر المجلس الوطني للبحوث في الولايات المتحدة ” NRC ” تقريرا جاء فيه: “… أن العلم غير قادر على القول بكل تأكيد ، بأن تقنيات البذر لها آثارا إيجابية في السنوات ال 55 التالية ، وأول مظاهر لتخصيب السحب الكبيرة التي أحرزت ساعدت علي فهم العمليات الطبيعية التي تمثل لدينا الطقس اليومي ، ومع ذلك لم يتحقق دليل مقبول علميا لآثار البذر الكبيرة . وبالأشارة الى عام 1903، 1915، 1919، 1944، و 1947 أجريت تجارب لتعديل الطقس المخفض ولكن الاتحاد الاسترالي للارصاد الجوية أستطاع “صنع المطر”.
ومن قبل عام 1950م ، تحولت شعبة كوكب الارض من الفيزياء الإشعاعية في التحقيق في الفيزياء من الغيوم وكان يأمل من عام 1957 إلى فهم أفضل لهذه العمليات . ومن عام 1960م ، كانت أحلام صنع الطقس تعمل علي إعادة إشعال بعض المؤسسات التي تعتمد على مخطط الجبال الثلجية من أجل تحقيق “فوق المستوى المستهدف” للمياه ، وهذا من شأنه توفير توليد الطاقة وتعزيزها وتوفير الأرباح إلى الوكالات العامة الذين هم الملاك الرئيسيون . وقد تبين أن الغيوم تكون فعاله في تغيير بنية السحابة وحجمها ، وفي تحويل الماء السائل الفائق التبريد إلى جزيئات الجليد ، بينما كمية هطول الأمطار عن طريق البذر من الصعب تقديرها.
وهناك أدلة إحصائية لزيادة هطول الأمطار الموسمية لحوالي 10 في المئة مع البذر في الشتاء . وكانت المصنفة للغيوم خلال دورة الالعاب الاولمبية الصيفية لعام 2008 في بكين تقوم باستخدام الصواريخ ، لمنع الامطار من الغيوم قبل أن تصل إلى المدينة الاولمبية بحيث لن يكون هناك أي أمطار خلال حفلتي الافتتاح والختام ، على الرغم من أن البعض الآخر يشكك في مطالباتهم بالنجاح .
التأثير على البيئة والصحة – مع NFPA تم تقييم الأخطار الصحية على نحو 704 شخص ، وهي الأطار الناتجة عن يوديد الفضة الذي تسبب في عجز مؤقت للإنسان والثدييات عند التعرض المزمن أو المستمر له . ومع ذلك ، كان هناك العديد من الدراسات البيئية التفصيلية التي أظهرت وجود آثار بيئية وصحية تذكر ، والتي أظهرت سمية مركبات الفضة والفضة “من يوديد الفضة” ، لتكون من الترتيب المنخفض في بعض الدراسات . ومن المرجح أن تؤدي لهذه النتائج عند استخدام كميات دقيقة من الفضة الناتجة عن الاستمطار الاصطناعي ، والتي هي حوالي واحد في المئة من انبعاثات الصناعة في الغلاف الجوي في أجزاء كثيرة من العالم ، أو التعرض الفردي لحشوات الأسنان . ولم تكن التراكمات في التربة والغطاء النباتي ، والجريان السطحي كبيرة بما يكفي لقياس الخلفية الطبيعية ، حيث أكد التقييم البيئي عام 1995 في سييرا نيفادا في كاليفورنيا ولجنة مستقلة من الخبراء في استراليا عام 2004 أن هذه النتائج صحيحة .
“وفي عام 1978، تم إطلاق سراح ما يقدر بنحو 2740 طن من الفضة في البيئة في الولايات المتحدة . وأدى ذلك إلي ظهور أخطار في خدمات الصحة بالولايات المتحدة ، ولذا قامت وكالة حماية البيئة علي الفور بإجراء دراسات بشأن احتمال حدوث أخطار في البيئة وصحة الإنسان المتعلقة بالفضة . وتوجد وكالات حكومية أخرى طبقت قانون المياه النظيفة لعام 1977 و 1987 لإنشاء أنظمة على هذا النوع من التلوث .
ماهي تقنية الاستمطار بالأيونات – ومن المعروف أن الطريقة الأيونية هي الطريقى التي تتم من خلال بناء محطات من على ارتفاعات عالية والتي تنبعث منها الأيونات ذات الشحنات السالبة ، مع شرط توافر الظروف المناخية المناسبة للإمطار ، كالرطوبة العالية والتيارات الهوائية الصاعدة . ويعود سبب اختيار هذه الطريقة إلى أنها من أكثر الطرق أمنا وسلامة بالإضافة إلى اتساع نطاق تأثيرها وانخفاض التكلفة المالية من خلال استخدام تلك الطريقة ، وكذلك لإمكانية استخدامها في أي وقت على مدار السنة . وقد أوضح المسؤولون ” أن المسمى المناسب «للاستمطار الصناعي» باستخدام الطريقة الأيونية هو «تعزيز كمية هطول الأمطار» . ويشير الخبراء إلى أن طريقة الإستمطار الصاعي لا ينتج عنها أية أضرار سواء على الإنسان أو الزراعة أو الحيوانات، فهذه الطريقة من الطرق الآمنة والخالية من المواد الكيمائية . وينتج من تلك الطريقة في عمل البواعث التي يتم إنشاؤها على زيادة معدلات الأمطار بمتوسط يصل إلى 18 %، وقد قامت دول عديدة إلى الإتجاه إلى تلك الطريقة منذ ثلاثين سنة من خلال العديد من التجارب من هذا النوع التي لم ترصد لها أي آثار سلبية على المناخ .
الأيونات في الطبيعة – على الرغم من أن البشرية لم تفعل الكثير من إنتاج مستويات الأيونات غير صحية ، بينما اعتمدت كثيراً على الطبيعة نفسها في إنتاج أكثر جرعة من كلا النوعين من الأيونات . فالأيونات الموجبة يمكن أن تنتج عن الأنواع المختلفة من الاحتكاك : بين الكتل الهوائية ، وبين طبقات من الرياح ، وبين الهواء الذي يهب علي الأرض ، وبين جزيئات الهواء والرمل أو التراب الذي اكتسح بفعل الرياح ، وبين جبهة هوائية لتلك المسيرة إلي ما لا نهاية في مواجهة العالم . ويميل الاحتكاك لضرب الإلكترونات السالبة وينتج عنه جرعة زائدة من الأيونات الموجبة . وفي اليوم المغبر أو الرطب قد تكون الجرعة زائدة وهائلة لأن الأيونات السالبة عندما ترفق مع جزيئات الغبار والتلوث أو الرطوبة تفقد شحنتها .
يتغير الطقس إذا كانت هناك غيوم ، حيث يحدث فرك جبهة جديدة ضد القديمه ، أي أحتكاك سحابة موجبة مع سحابة سالبة ، وعادة ينتج عنها عواصف رعدية لأن الفرك يجعل الشحنة الموجبة ترسل ومضات إلى الأرض السالبة الشحنة التي تسبب البرق ، ويتم تدمير الجرعة الزائدة من الأيونات الموجبة مما يؤدي إلي سقوط المطر . وعندما تنتهي العاصفة ، يصبح الهواء نقي ونظيف ونشط ، والمعظم يشعر بالانتعاش ، حيث يعيشون في سلام في العالم الذي تم غسله حديثا ، السبب يبدو بديهيا ، حيث أثبت العلماء أن مرور العاصفة يطهر الهواء من الأيونات الموجبة ، وما تبقى في أعقاب العاصفة هو جرعة زائدة من المهدئ الرائع من الأيونات السالبة التي تخفف من التوتر .
وهناك أيضا الظروف الطبيعة التي خلقت لإضافة الجرعات الزائدة من الأيونات السالبة التي هي جيدة بالنسبة لك ، على سبيل المثال في بعض مناطق التلال والجبال ، فهناك مزيج من أشعة الشمس والهواء النظيف ، وطبقات الصخور التي هي أكثر إشعاعا علي معظم سطح الأرض والتي يمكن أن تنتج تركيزات عالية من كلا النوعين من الأيونات ، مع التوازن الذي يتأرجح بشدة لصالح الأيونات السلبية ، لأن في الجبال هناك نسبة أقل من الغبار في الهواء التي تستهلك الأيونات السالبة ، وليس من قبيل المصادفة أن معظم البشر في جميع أنحاء العالم قد يذهبوا إلى المناطق الجبلية للراحة والتعافي ، وخاصة من أمراض الجهاز التنفسي .
كيف تؤثر الغيوم – خلال فترات الجفاف تكون المياه شحيحة ولكن هل من الممكن أن تجعل المطر يسقط لتوفير المياه . وتشير تجارب الاستمطار الاصطناعي أنه من الممكن هطول الأمطار بشكل مصطنع . فهطول الأمطار يحدث عندما يكون الهواء فائق التبريد فتتكون قطرات من الماء – تلك التي لا تزال تكون سائلة ولكنها عند درجة حرارة أقل من درجة التجمد المعتادة من الصفر المئوي – تتشكل بلورات الثلج ، وتصبح ثقيلة جدا ولذلك تستطيع أن تظل معلقه في الهواء ، فتسقط بعد ذلك ، وفي كثير من الأحيان تتعرض للذوبان لتصل الى مرحلة تشكيل المطر . وحتى في المناطق الجافة يحتوي الهواء عادة على بعض من قطرات الماء ، ويمكن إجراء هذا للعمل معا وتشكيل بلورات الجليد ببذر الجو بالمواد الكيميائية مثل يوديد الفضة أو الثلج الجاف . ولذا يعملون على تعزيز الأمطار عن طريق حفز التنوي – ليشرب الهواء القليل من الماء لكي يتكثف حول الجزيئات التي أدخلت حديثا وتتبلور لتشكيل الجليد . ويمكن أن يتم تسليم “البذور” من قبل طائرة أو ببساطة عن طريق الرش علي الأرض .