يعتبر المطر مورد المياه وعنصرا كبيرا لتحقيق الأمن الغذائي ونواحيه، بالإضافة إلى استدامته، إذ تفتقر بعض مناطق وبلدان العالم لهطول الأمطار في أوقات معينة، بمعنى آخر أن تلك المناطق تعاني مما يطلق عليه شح الأمطار.
ويعني الاستمطار بدايةً محاولة يقوم بها الإنسان بشكل صناعي لإسقاط المطر عبر سحب موجودة بشكل روتيني وطبيعي في السماء، وبمعنى تفصيلي أكثر يعني هذا الاستمطار التحكم بكميات أو شكل هطول الأمطار من السحب الموجودة في السماء؛ وذلك عن طريق تشتيت بعض المكونات والمواد المتواجدة في الهواء والتي تعمل بشكل تكثيف للسحب صناعيا. يسبب هذا الأمر حدوث تغيرات ضمن العمليات الميكروفيزيائية لكل سحابة في السماء.
يأتي الاستمطار بأهداف عديدة، أهمها تسريع حدوث هطولات مطرية من سحب معينة وعلى مناطق تحتاج إليها بشدة، إضافة إلى زيادة كمية الهطول عن الكميات العادية.
ما هو الاستمطار؟
إن السحب في السماء بشكل طبيعي ما هي إلا عبارة عن قطرات مائية وسوائل من الممكن أن تتجمد بشكل بلورات من الثلج، يوجد في داخل تلك البلورات أو القطرات المسالة بخار الماء الذي يعتبر المكون الأساسي للسحب، إذ أنه ينتج عن حدوث عمليات حيوية أخرى كالتبخر الطبيعي، وذلك عندما يحدث لدينا انخفاض في درجات الحرارة ضمن طبقة الغلاف الجوي.
تبدأ الغيوم بالتشكل عبر عملية التكثف هذه؛ فيتكاثف بخار الماء مستخدما جزيئات صغيرة من الغبار، أو أملاح، لتتم تسمية تلك الجزيئات الصغيرة نوى التكثيف، وإذا لم تكن نوى التكثيف موجودة إذا لا يمكن لبخار الماء بدوره يتعرض لعملية التكثف، بالتالي لن تتساقط الأمطار على الأرض.
عملية تشكل السحب هي عملية تقنية وصنعية يتم الاعتماد فيها على الاختراق البشري لمجموعة المكونات الداخلة ضمن هذه العملية؛ كما ذكرنا سابقا والتي تعمل بشكل لبّ جليدي، لأجل غرض أساسي وهو زيادة إنتاجية السحب من المطر.
يتم الاعتماد على هذه التقنية لتغيير مناخ المناطق شديدة الجفاف، وقد يتم من خلالها إسقاط الثلج من السحب الغنية جدا ببخار الماء.
تقنيات وطرق الاستمطار
إن عملية الاستمطار من خلال السحب تستدل عن طريق تقنيات مختلفة، وهي ما يلي ذكره:
زيادة الكثافة عند سحب بخار الماء
من خلال إرسال طائرات خاصة قادرة على رش كميات ضخمة جدا من بخار الماء داخل السحب لمساعدتها في التكثيف إلى أبخرة، إذ يحدث تسرب وتهطل الأمطار.
التكثيف عن طريق الغلاف الجوي
يتم استخدام طائرات مروحية (هليكوبتر)، تحوي بداخلها على بخاخات تقوم بنثر مركبات جليدية جافة، أو أملاح أو حتى يوديد الفضة بدرجات حرارة ضعيفة على شكل تيارات أعلى السحب المختارة من قبل، هذا يساعد بدوره على تشكيل النوى والذرات حولها ثم يتكثف بخار الماء ويتحول إلى أمطار.
تحريض تكاثف السحب باستخدام مولدات الأتربة
من خلال إرسال ما جرى تعريفه سابقا بنوى التكثيف وهي عبارة عن جزيئات صغيرة الحجم لها دور فعال في الاستمطار، ترسل هذه النوى عبر تيارات تُبعث من الأتربة، ثم يعاد توجيهها إلى مكان وجود الغيوم، بواسطة مدافع خاصة للقذف أو بطريقة تبريد يوديد الصوديوم وجعل تيارات الهواء تتصاعد لتحمل المطلوب لهذه المهمة.
كيف يتم الاستمطار؟
تحدث عملية الاستمطار أو بذر السحب من الأرض عن طريق مولدات أرضية أو باستخدام طائرات خاصة ومروحيات. يعمل مركب يوديد الفضة على تشكيل بلورات الجليد، فيساهم بعملية الاستمطار جيدا، ويعتبر أحد المولدات الأرضية الهامة في هذه العملية.
يوجد يوديد الفضة بشكل طبيعي ضمن الطبيعة والبيئة ولكن تراكيزه منخفضة، ويتم اعتباره مركبا كيميائيا مؤذيا للإنسان وضارا بالحياة. تعمل أنواع من النباتات المزروعة في التربة على تسخين محلول يضم كمية قليلة من يوديد الفضة، حيث نستطيع بعدئذ إرساله إلى السحب في السماء باستخدام الهليكوبتر أو مدافع أرضية. يصل هذا المركب إلى السماء، و يدخل ضمن السحابة، فيبدأ عمله كنواة تكثيفية تستطيع مباشرة قطرات بخار الماء أن تتكاثف حوله.
المواد المستخدمة في الاستمطار
نجد مجموعة من المواد الداخلة في آليات الاستمطار، أو عمليات بذر السحب في السماء، وذلك تبعا للطريقة والغرض منها وأيضا حسب التقنية. أما أكثر مواد عمليات البذر فعاليةً فهي على الشكل التالي:
في درجات الحرارة المنخفضة
يمكن استخدام ثاني أوكسيد الكربون ذو الشكل الصلب، أو ما يتم تسميته الجليد الجاف، وأيضا يوديد الفضة، إذ يستطيع هذان المركبان أن يعملا بشكل فعال كثيرا، وبدرجات منخفضة من الحرارة مناسبة بنفس الوقت للتجميد.
في درجات الحرارة التي تعلو درجة التجميد
يتم استخدام جزيئات تسمى كلوريد الكالسيوم، وذلك لأجل تكوين نوى تكثيف تتجمع حولها قطرات البخار، والتي تتجمع بدورها لتشكل المطر. نقوم بعمل هذه الطريقة لمنع الأضرار الناجمة عن أنهار الجليد الضخمة؛ التي تؤذي المحاصيل وتدمر هياكلها.
متى حدثت أول عملية استمطار؟
سميت عمليات الاستمطار في البداية بعملية تلقيح السحب الاصطناعي، وجرى حدوث أول عملية من هذا النوع في القرن 17 وذلك حينما أطلق قائد الحملات الفرنسية آنذاك نابليون نيرانا من مدفعية جيوشه على السحب في السماء؛ لأجل تفكيكها ولكي تتدفق الأمطار منها نحو الأرض.
بعد ذلك نجح الناس في استخدام بالونات كفيلة بنقل المواد المتنوعة إلى الغيوم، إذ أنهم كانوا مجبرين على إسقاط الأمطار والحصول عليها بسبب الجفاف، فكانت تلك أول عملية استمطار ناجحة في تنفيذها. أجريت هذه العملية في العام 1946 من قبل عالم وكيميائي أميركي يدعى فينسينت جيه شايفر، إذ استطاع أن يطبق أولى تجارب بذر السحب الناجحة.
ومنذ ذلك الوقت، بدأت الحكومات في الدول العظمى كالصين والولايات المتحدة الأميركية تقوم بتطبيق آليات بذر السحب، حيث كانوا يرسلون موادا صنعية إلى السحب بشتى أنواع الوسائل، إما عن طريق مروحيات أو إطلاق صواريخ أو استخدام المدفعية أو حتى المولدات الأرضية المنشأ.
أهداف الاستمطار
أهم أهدافه تشمل الآتي:
- رفع معدل هطول المطر، لا سيما في المناطق الجافة.
- تسريع عمليات الهطول المطري، باستخدام (Co2) بشكل جليدي وغيره مما ذكرناه في الأعلى.
- تنمية الزراعة بشكل عام، وتحسين المحاصيل الزراعية.
- تركيز الفصول وتعاقبها وتأمين مناخ صحي وسليم.
التعليقات