مفهوم بارورسازي ديناميكي ابرها

مفهوم بارورسازي ديناميكي ابرها

واقعيت مفهوم بارورسازي ديناميكي عبارت است از بارورسازي ابرهاي ابر سرد با مقادير كافي هسته يخ يا خنك كننده به منظور انجماد سريع ابر،به علت بارورسازي،آب مايع ابر سرد به ذرات يخ تبديل مي شود،گرماي نهان را آزاد مي كند.و شناوري را افزايش داده و بدين طريق حركت صعودي ابر را تقويت مي كند.در شرايط مناسب باعث رشد بيشتر ابر بخار آب بيشتر و بازده بيشتر بارندگي مي شود.علاوه بر آن ،ايجاد بارندگي ممكن است سبب حركت نزولي شديدتر و فعل و انفعال با محيط همرفت فعال تري را ايجاد كند.

مفهومم بارورسازي ديناميكي اولين بار توسط سيمپسون در 1967 محك زده شد.فرضيه زنجيره وقايع در اين آزمايشهاي اوليه توسط وودلي و همكاران در 1982 تشريح و خلاصه شد.تعداد كمي از مراحل فرض شده در زنجيره وقايع در آزمايشهاي گذشته بررسي يا تاييد و توسط مدلهاي عددي اثبات شده است.مشاهدات تجربي ،انجماد سريع ابرهاي بارور شده را نشان داده اند و شواهدي دال بر رشد ابر به ارتفاعات بالاتردر نتيجه بارورسازي ديناميكي ارائه گرديده است بدليل مشكل اندازه گيري و مستند كردن زنجيره واكنش هاي فرضي،آزمايشات اوليه شامل آزمايش FACE-1 و FACE-2 در زمره آزمايشات نوع جعبه سياه قرار گرفته است.

بعد از برخي نتايج دلگرم كننده اوليه،اين مفهوم در بسياري از پروژه ها بررسي شده است.نتايج آزمايشهاي تگزاس نشان داد كه بارورسازي با يديد نقره ارتفاع ابر را تا حدود 7% نواحي را تا 43% افزايش داد.با وجود اين نتايج دلگرم كننده ،آنها سوالات جديدي را نيز مطرح كردند.افزايش در ارتفاع قله ابر بطور قابل توجهي كمتر از فرضيه هاي اصلي يا يافت شده در آزمايشهاي اوليه مي باشد.

در واكنش به اين يافته ها فرضيه اوليه به منظور توضيح عدم افزايش در ارتفاع قله ابرهاي بارور شده را تعديل كردند.زماني كه يك ابر بارور نشده بتواند 5 مرحله شامل مرحله رشد كومه اي،مرحله باران ابر سرد ،مرحله بارندگي قله ابر ،مرحله حركت نزولي و مرحله پراكندگي طي كند،ابرهاي بارور شده چندين مرحله بيشتر سپري مي كنند.دو مرحله اول همان مراحل قبلي هستند،مرحله سوم اثرات اوليه بارورسازي را بروز مي دهد،و مرحله يخي شدن نام دارد.اين مرحله همچنين شامل انجماد قطرات باران است كه بعدا منجر به مرحله تخليه مي شود.

ادامه مراحل بعدي شامل مرحله نزول و ادغام،مرحله كومولونيمبوس رشد يافته و در پايان مرحله همرفتي پيچيده است.در مواردي كه شناوري در مرحله يخي شدن نتواند آب را حمل كند پراكندگي رخ مي دهد.

رزنفلد و وودلي در سال 1993 تعديلهايي براي مدل مفهومي كه در برگيرنده توجه بيشتر به فرايندهاي خرد فيزيكي بود،پيشنهاد كردند. مدل مفهومي تعديل شده مشتمل بر توليد و حمل جرم بارندگي بيشتر در منطقه بارور شده و بالاي آن است كه مهلت بيشتري براي توسعه مداوم ابر فراهم مي شود. در مرحله بعد تخليه جرم افزوده يافته باعث افزايش حركت نزولي و بارندگي شده در حاليكه همزمان مهلت رشد اضافي در ناحيه اي كه مقداري از گرماي نهان رها شده قبلي را حفظ مي كند فراهم مي شود.اين مفهوم تعديل شده فرض مي كند كه وجود قطرات بزرگي تعديل شده فرض مي كند كه وجود قطرات بزرگي تبديل سريع آب ابرسرد به يخ را در ابر سهولت مي بخشد.

با وجوديكه اين مدل مفهومي پذيرفتني است و زنجيره منطقي وقايع در افزايش بارندگي را ارائه مي كند،به علت اينكه بسياري از مراحل در زنجيره براي اندازه گيري خيلي مشكل است،اين مدل مفهومي بسيار پيچيده مي باشد.اگر يك ارتباط در فرايند نادرست باشد،رديابي اثرات بارورسازي بسيارمشكل خواهد بود.بويژه در ابرهاهمرفتي كه بطور طبيعي تغيير پذيري زيادي رانشان مي دهند.آزمايشهاي متمركز براي جمع آوري اطلاعات همانند مطالعات مدلسازي براي اثبات و حمايت اين فرضيه مورد نياز است.

با وجود اينكه افزايش بارندگي از ابرهاي منفرد در يك مقياس محدود مستند شده اند ولي شواهدي دال بر تاثير بر روي بارندگي منطقه مستند نشده است بنابراين اين روش براي افزايش بارندگي به منظور تامين منابع آب هنوز بصورت يك فن آوري اثبات نشده باقي مانده است.

بارورسازي ابر گرم اصطلاح ( بارورسازي جاذب الرطوبه) بسته به طراحي آزمايش ،نوع ماده بارورسازي مورد استفاده و نوع ابري كه مورد آزمايش بوده است،معاني كمي مختلف از ابتدا بخود گرفت.در تمام موارد ،هدف نهايي افزايش بارندگي توسط عواملي مي باشد كه فرآيند هماميزي را افزايش دهد.وارد كردن مستقيم اندازه مناسبي از CCN كه بتواند به عنوان نطفه هاي مصنوعي قطره باران مصنوعي عمل كند با استفاده از اسپد هاي آب ،محلولهاي نمكي رقيق ،يا نمكهاي پودر شده رايج ترين تكنيكهاي بارورسازي جاذب الرطوبه بودند كه در گذشته استفاده شدند.هدف اوليه وارد كردن نطفه هاي مصنوعي قطره باران (ذرات نمك با قطر بزرگتر از ?m 10 ) كوتاه كردن زمان عمل تعداد CCN در تعيين جمعيت اوليه قطركهاي ابر و بنابراين تسريع آغاز فرايند هماميزي است .اين مفهومم قبلا در برنامه هاي ايالات متحده و ساير كشورها استفاده گرديده است و هنوز در كشورهاي جنوب شرقي آسيا و هند مورد استفاده قرار مي گيرد با وجود اينكه اين فن آوري به طور گسترده در كشورهاي بسياري در جنوب شرقي آسيا استفاده شده است ،آزمايشهاي آماري گذشته با وجود اينكه بعضي از آنها حاكي از اثرات مثبت بوده اند عموما بدون نتيجه بوده اند.نتايج مشاهدات و مدلسازي در مورد اين كه تحت شرايط معين طيف اندازه قطره (نطفه هاي مصنوعي) باروري بهينه،بارندگي در بعضي از ابرها مي تواند افزايش يابد،حمايت هاي را جلب كرده ند.

نقاط ضعف اين رهيافت اين است كه مقدار زيادي نمك مورد نياز بوده و پخش نمك در نواحي در جريان ورودي به ابر مشكل مي باشد.علاوه بر آن ،آهنگ رشد ذرات به قطرات باران بايستي به خوبي با نيم رخ جريان بالا و هماهنگ باشد و گرنه رشد آنها كارا نخواهد بود اندازه قطره باروري بهينه تابع سرعت صعود و ضخامت ابر است و بستگي به روش تزريق مواد براي مثال از كف ابر يا نزديك به قله ابر دارد.فيرلي و چن در سال 1975 در يك مدلسازي دريافتند كه بارورسازي با نمك فقط مقدار كمي قطرات بزرگ بدون اينكه اثر قابل ملاحظه اي بر روي فرآيند بارندگي داشته باشند ايجاد مي كند.مگر اينكه خرد شدن قطره جهت افزايش واكنش زنجيره كه اثرات بارورسازي را افزايش دهد عمل كند.در حاليكه برخي از اثرات بارورسازي نسبت داده شده اند بارورسازي با مواد جاذب الرطوبه معمولا نسبت به بارورسازي با هسته هاي يخ جذابيت كمتري دارد .يانگ در 1996 نشان داد كه بيشتر مواد بارورسازي ممكن است هدر روند زيرا فقط بخش كوچكي از توده به اندازه قطره بارور بهينه نزديك است .در حاليكه در اكثر آزمايشهاي بارورسازي با مواد جاذبه الرطوبه با استفاده از اين روش ابرهاي بارور شده از طيف وسيعي از قطره هاي قطره بذر پاشي استفاده مي شود .اين امر مي تواند توضيح دهد كه چرا بارورسازي با مواد جاذبه الرطوبه با ذرات بزرگ نتايج بسيار متفاوتي را ايجاد كرده است.