چه طور ابرها بارور و باران زا می شوند؟

هوپا/ واقعيت مفهوم بارورسازي ديناميکي عبارت است از بارورسازي ابرهاي ابر سرد با مقادير کافي هسته يخ يا خنک کننده به منظور انجماد سريع ابر،به علت بارورسازي،آب مايع ابر سرد به ذرات يخ تبديل مي شود،گرماي نهان را آزاد مي کند.و شناوري را افزايش داده و بدين طريق حرکت صعودي ابر را تقويت مي کند.در شرايط مناسب باعث رشد بيشتر ابر بخار آب بيشتر و بازده بيشتر بارندگي مي شود.علاوه بر آن ،ايجاد بارندگي ممکن است سبب حرکت نزولي شديدتر و فعل و انفعال با محيط همرفت فعال تري را ايجاد کند. مفهوم بارورسازي ديناميکي اولين بار توسط سيمپسون در 1967 محک زده شد. بعد از برخي نتايج دلگرم کننده اوليه،اين مفهوم در بسياري از پروژه ها بررسي شده است.نتايج آزمايشهاي تگزاس نشان داد که بارورسازي با يديد نقره ارتفاع ابر را تا حدود 7% نواحي را تا 43% افزايش داد.با وجود اين نتايج دلگرم کننده ،آنها سوالات جديدي را نيز مطرح کردند.افزايش در ارتفاع قله ابر بطور قابل توجهي کمتر از فرضيه هاي اصلي يا يافت شده در آزمايشهاي اوليه مي باشد. در واکنش به اين يافته ها فرضيه اوليه به منظور توضيح عدم افزايش در ارتفاع قله ابرهاي بارور شده را تعديل کردند.زماني که يک ابر بارور نشده بتواند 5 مرحله شامل مرحله رشد کومه اي،مرحله باران ابر سرد ،مرحله بارندگي قله ابر ،مرحله حرکت نزولي و مرحله پراکندگي طي کند،ابرهاي بارور شده چندين مرحله بيشتر سپري مي کنند.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 که بعدا منجر به مرحله تخليه مي شود. ادامه مراحل بعدي شامل مرحله نزول و ادغام،مرحله کومولونيمبوس رشد يافته و در پايان مرحله همرفتي پيچيده است.در مواردي که شناوري در مرحله يخي شدن نتواند آب را حمل کند پراکندگي رخ مي دهد. رزنفلد و وودلي در سال 1993 تعديلهايي براي مدل مفهومي که در برگيرنده توجه بيشتر به فرايندهاي خرد فيزيکي بود،پيشنهاد کردند. مدل مفهومي تعديل شده مشتمل بر توليد و حمل جرم بارندگي بيشتر در منطقه بارور شده و بالاي آن است که مهلت بيشتري براي توسعه مداوم ابر فراهم مي شود. در مرحله بعد تخليه جرم افزوده يافته باعث افزايش حرکت نزولي و بارندگي شده در حاليکه همزمان مهلت رشد اضافي در ناحيه اي که مقداري از گرماي نهان رها شده قبلي را حفظ مي کند فراهم مي شود.اين مفهوم تعديل شده فرض مي کند که وجود قطرات بزرگي تعديل شده فرض مي کند که وجود قطرات بزرگي تبديل سريع آب ابرسرد به يخ را در ابر سهولت مي بخشد. با وجوديکه اين مدل مفهومي پذيرفتني است و زنجيره منطقي وقايع در افزايش بارندگي را ارائه مي کند،به علت اينکه بسياري از مراحل در زنجيره براي اندازه گيري خيلي مشکل است،اين مدل مفهومي بسيار پيچيده مي باشد.اگر يک ارتباط در فرايند نادرست باشد،رديابي اثرات بارورسازي بسيارمشکل خواهد بود.بويژه در ابرهاهمرفتي که بطور طبيعي تغيير پذيري زيادي رانشان مي دهند.آزمايشهاي متمرکز براي جمع آوري اطلاعات همانند مطالعات مدلسازي براي اثبات و حمايت اين فرضيه مورد نياز است. با وجود اينکه افزايش بارندگي از ابرهاي منفرد در يک 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 يک 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 که مورد آزمايش بوده است،معاني کمي مختلف از ابتدا بخود گرفت.در تمام موارد ،هدف نهايي افزايش بارندگي توسط عواملي مي باشد که فرآيند هماميزي را افزايش دهد.وارد کردن مستقيم اندازه مناسبي از CCN که بتواند به عنوان نطفه هاي مصنوعي قطره باران مصنوعي عمل کند با استفاده از اسپد هاي آب ،محلولهاي نمکي رقيق ،يا نمکهاي پودر شده رايج ترين تکنيکهاي بارورسازي جاذب الرطوبه بودند که در گذشته استفاده شدند.هدف اوليه وارد کردن نطفه هاي مصنوعي قطره باران (ذرات نمک با قطر بزرگتر از ?m 10 ) کوتاه کردن زمان عمل تعداد CCN در تعيين جمعيت اوليه قطرکهاي ابر و بنابراين تسريع آغاز فرايند هماميزي است .اين مفهومم قبلا در برنامه هاي ايالات متحده و ساير کشورها استفاده گرديده است و هنوز در کشورهاي جنوب شرقي آسيا و هند مورد استفاده قرار مي گيرد با وجود اينکه اين فن آوري به طور گسترده در کشورهاي بسياري در جنوب شرقي آسيا استفاده شده است ،آزمايشهاي آماري گذشته با وجود اينکه بعضي از آنها حاکي از اثرات مثبت بوده اند عموما بدون نتيجه بوده اند.نتايج مشاهدات و مدلسازي در مورد اين که تحت شرايط معين طيف اندازه قطره (نطفه هاي مصنوعي) باروري بهينه،بارندگي در بعضي از ابرها مي تواند افزايش يابد،حمايت هاي را جلب کرده ند. نقاط ضعف اين رهيافت اين است که مقدار زيادي نمک مورد نياز بوده و پخش نمک در نواحي در جريان ورودي به ابر مشکل 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 کارا نخواهد بود اندازه قطره باروري بهينه تابع سرعت صعود و ضخامت ابر است و بستگي به روش تزريق مواد براي مثال از کف ابر يا نزديک به قله ابر دارد.فيرلي و چن در سال 1975 در يک مدلسازي دريافتند که بارورسازي با نمک فقط مقدار کمي قطرات بزرگ بدون اينکه اثر قابل ملاحظه اي بر روي فرآيند بارندگي داشته باشند ايجاد مي کند.مگر اينکه خرد شدن قطره جهت افزايش واکنش زنجيره که اثرات بارورسازي را افزايش دهد عمل کند.در حاليکه برخي از اثرات بارورسازي نسبت داده شده اند بارورسازي با مواد جاذب الرطوبه معمولا نسبت به بارورسازي با هسته هاي يخ جذابيت کمتري دارد .يانگ در 1996 نشان داد که بيشتر مواد بارورسازي ممکن است هدر روند زيرا فقط بخش کوچکي از توده به اندازه قطره بارور بهينه نزديک است .در حاليکه در اکثر 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 که چرا بارورسازي با مواد جاذبه الرطوبه با ذرات بزرگ نتايج بسيار متفاوتي را ايجاد کرده است.