الاستمطار Cloud seeding.. تعريفه وفوائده وتأثيره على البيئة

الاستمطار هو تقنية لتعديل الطقس تستهدف تحسين قدرة السحابة على إنتاج المطر ومحاولة لتغيير كمية أو نوع هطول الأمطار من الغيوم. لأهم المعلومات عن الاستمطار والهدف منه، تابع القراءة.

تتكون السحب من بلورات ثلجية أو قطرات ماء صغيرة، تتشكل عندما يبرد بخار الماء في الغلاف الجوي ويتكثف حول جزيئات صغيرة من الملح أو الغبار تطفو بالغلاف الجوي. وبدون هذه الجزيئات، المعروفة بالتكثف أو نوى الجليد، لا يمكن أن تتشكل قطرات المطر ولن يحدث هطول للأمطار وهنا يأتي دور الاستمطار.

ما هو الاستمطار؟

الاستمطار هو نوع من تعديل الطقس بشكل متعمد، تعمل على تحسين قدرة السحابة على إنتاج المطر أو الثلج عن طريق إدخال نوى جليدية صغيرة في أنواع معينة من السحب المتجمدة. توفر هذه النوى قاعدة لتكوين رقاقات الثلج. وتنمو رقاقات الثلج المتكونة حديثًا بسرعة وتسقط من السحب عائدة إلى سطح الأرض، مما يزيد من تراكم الثلوج وتدفق المجاري المائية. ^[1]

يمكن لهذه التقنية، التي يسميها الخبراء أيضًا تعديل الطقس، أن تساعد بشكل فعال في المناطق التي لا تحتوي على إمدادات كافية من المياه الطبيعية.

كيفية عمل الاستمطار

ليست كل السحب تولد المطر. وحتى لو كانت تنتج مياه الأمطار، فإن عددًا قليلًا فقط من السحب قادر على إنتاج ما يكفي من الرطوبة التي تسمح بقطرات مطر كبيرة. وقد يحدث هذا بسبب عدم وجود ما يكفي من جزيئات الجليد داخل السحابة. ولهذا السبب، لا يوجد ما يكفي من قطرات السحاب للتجمع وتكوين قطرات المطر. والسبب الآخر الذي يجعل بعض السحب الممطرة قد تواجه صعوبة في إنتاج المطر هو أن بعضها لا يدوم لفترة كافية لتجمع قطرات السحب لتكوين المطر.

يمنح الاستمطار هذه السحب الكثير من بلورات الجليد (أو نوى السحابة). إذا أكمل الخبراء العملية في الوقت المناسب، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة إمدادات الرطوبة، مما سيؤدي في النهاية إلى تكوين مياه الأمطار.

يمكن إجراء الاستمطار من المولدات الأرضية أو الطائرات وتستخدم معظم عمليات الاستمطار، مركبًا يسمى يوديد الفضة (AgI) للمساعدة في تكوين بلورات الجليد. يوجد يوديد الفضة بشكل طبيعي في البيئة بتركيزات منخفضة، ولا يُعرف أنه ضار بالبشر أو الحياة البرية.

وعندما تتحرك أنظمة العواصف عبر إحدى مناطق مشروع الاستمطار، يتم حرق محلول يحتوي على كمية صغيرة من يوديد الفضة من المولدات الأرضية أو إطلاقه من الطائرات. عند الوصول إلى السحابة، يعمل يوديد الفضة كنواة لتكوين الجليد للمساعدة في إنتاج الأمطار ورقاقات الثلج.

ويستخدم الخبراء يوديد الفضة لأن تركيبته تشبه إلى حد كبير بلورات الجليد الطبيعية. عندما يضعون يوديد الفضة في الجزء العلوي من السحابة المتنامية، تنمو بلورة يوديد الفضة بسرعة بمجرد تعرضها لرطوبة السحابة. وبعد ذلك مباشرة، تتحول بلورة الجليد إلى قطرة مطر ثقيلة وكبيرة. ثم سوف يسقط من خلال السحابة إلى الأرض. يمكن لجرام واحد فقط من يوديد الفضة أن ينتج ما يصل إلى 10 تريليون بلورة ثلجية صناعية.

ولا يتم الاستمطار في الأوقات التي يكون فيها هطول الأمطار الإضافي مشكلة، مثل أوقات ارتفاع مخاطر الفيضانات أو أثناء فترات السفر المزدحمة أثناء العطلات. ^[3]  

طرق إجراء الاستمطار

هناك طريقتان رئيسيتان لإجراء الاستمطار، وهي:

إطلاق جزيئات يوديد الفضة من أسفل قاعدة السحابة

الألعاب النارية (أو المشاعل) الموجودة على أجنحة الطائرات تحرق يوديد الفضة من أسفل السحب. ويأخذ التيار الصاعد من السحابة الجزيئات إلى أعلى مركز السحابة.

إطلاق جزيئات يوديد الفضة من فوق السحابة

يمكن للطائرات أيضًا إطلاق الألعاب النارية الكهربائية فوق قمة السحب. تشتعل المشاعل بمجرد سقوطها من الطائرة وعلى السحابة.

وجدير بالذكر أنه في بعض الأحيان، قد لا يكون يوديد الفضة هو الخيار الأفضل. في حالات الجفاف، قد لا تتمكن السحب من تكوين قطرات سحابية باستخدام هذه التقنية. لكن السحب لا تزال تحتوي على الكثير من الماء على شكل قطرات صغيرة فقط. في هذه الحالة، قد تكون مادة استرطابية (مثل الملح العادي) خيارًا أفضل لبذور السحاب. وقد يستخدم الخبراء أيضًا البروبان السائل والثلج الجاف (ثاني أكسيد الكربون الصلب) ومركبات الملح الأخرى "لزرع" السحب.

فوائد الاستمطار

• خلق المزيد من تساقط الثلوج في فصل الشتاء ويؤدي إلى المزيد من الثلوج الجبلية.
• تعزيز إمدادات المياه الطبيعية للمجتمعات.
• تقليل عواصف البرد عن طريق إعادة ترتيب بخار الماء في السحب، مما يؤدي إلى تفتيت حبات البرد الكبيرة. ^[3]

أول تجربة استمطار في العالم

أجريت التجارب الأولى للاستمطار في عام 1946 على يد الكيميائي وعالم الأرصاد الجوية الأمريكي فنسنت شيفر، ومنذ ذلك الحين تم إجراء تقنية الاستمطار من الطائرات والصواريخ والمدافع والمولدات الأرضية. تم استخدام العديد من المواد، لكن ثاني أكسيد الكربون الصلب ويوديد الفضة كانا الأكثر فعالية، عند استخدامها في السحب فائقة البرودة، فإنها تشكل نوى تتبخر حولها قطرات الماء. ^[2]

تأثير الاستمطار على الصحة والبيئة

حتى الآن، لم يؤكد الخبراء أي آثار ضارة على البيئة بسبب الاستمطار أو تلقيح السحب باستخدام يوديد الفضة. تركيز الفضة في العاصفة الناتجة عن تلقيح السحب أقل بكثير من الحد المقبول وهو 50 ميكروجرامًا لكل لتر. حيث يوجد الكثير من اليود في الملح المعالج باليود (الذي يتناوله الإنسان) أكثر مما يوجد في هذا النوع من مياه الأمطار.

كما أن مياه الأمطار الناتجة عن زرع السحب لا تختلف في طعمها أو رائحتها عن مياه الأمطار العادية.

لكن في الوقت نفسه، يعتقد بعض الخبراء أن هناك مخاوف بيئية إذا أصبحت هذه الممارسة شائعة على نطاق أوسع بكثير. بالإضافة إلى مخاوف من أن تلقيح السحب قد يؤدي إلى الإضرار بالتوازن الطبيعي للرطوبة على الأرض. إنهم يخشون أن يكون لذلك آثار على التبخر وهطول الأمطار. ^[3]

العوامل الواجب توافرها لتنفيذ الاستمطار

• إن الاستمطار فعال فقط في مواقع معينة وفي عدد محدود من الظروف الجوية. كما أن الاستمطار يتطلب وجود سحب ولن ينتج المطر من الهواء الرقيق.
• يعمل الاستمطار بشكل أفضل في السنوات الرطبة حيث يمكنه توفير تخزين إضافي في السدود.
• ليست كل أنواع السحب مناسبة للاستمطار. يجب أن تكون السحب عميقة بدرجة كافية وبدرجة حرارة مناسبة (بين -10 و -12 درجة مئوية) حتى يتم زرعها بشكل فعال.
• يجب أن تكون الرياح أيضًا أقل من سرعة معينة.

الاستمطار في الإمارات

دولة الإمارات العربية المتحدة هي واحدة من أولى الدول في منطقة الخليج العربي التي تستخدم تقنية الاستمطار.

وفي عام 2021، بدأت الإمارات، تجربة استخدام الطائرات بدون طيار لتلقيح السحب. يستخدم التطور الجديد للمفهوم القديم طائرات بدون طيار لتوصيل شحنة كهربائية. وهذا "يضرب" السحب بشعاع ليزر، مما يتسبب في تجمع قطرات الماء ويؤدي إلى هطول الأمطار.

الاستمطار في السعودية

طبقت المملكة العربية السعودية، برنامج الاستمطار الصناعي بعد موافقة مجلس الوزراء عليه، وشهدت أولى تجارب الاستمطار الصناعي العام الماضي، ويهدف البرنامج في المملكة لزيادة معدل الهطول المطري عن المعدل الحالي الذي لا يتجاوز 100 ملم سنوياً، لكون المملكة واحدة من أكثر بلدان العالم جفافاً، ولا تحتوي على مسطحات مائية دائمة من أنهار وبحيرات.