رشته جغرافیای طبیعی
گرایش اقلیم شناسی در برنامه ریزی محیطی
چکیده:
استان اردبیل در شمال غرب کشور با شکلی کشیده و طولی خود طی سالهای اخیر با نابهنجاری های اقلیمی نظیر: افزایش دما بویژه در فصل زمستان، افزایش رخداد بادهای گرم، افزایش تبخیروتعرق پتانسیل، کاهش بارش مخصوصا بارش برف، خشکسالی های حادث شده طی سالهای اخیر، پایین آمدن سطح آبهای زیرزمینی بر اثر برداشتهای غیراصولی از منابع آبی و ... روبرو بوده است بطوریکه این رخدادها منطقه را به سوی بحران کمبود منابع آب در آینده به پیش می برد، از این رو جهت افزایش منابع آبی استان، یکی از روش های نوین استفاده از تکنیک بارورسازی ابرها می باشد.
مواد مورد استفاده در پژوهش علاوه بر داده های ایستگاه های سینوپتیک هواشناسی سطح زمین، اطلاعات نیمرخ جو (در سطوح 1000، 850 ، 700 و 500 هکتوپاسکالی) شامل دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، ارتفاع ژئوپتانسیل، ضخامت سطوح ارتفاعی، آب قابل بارش و لایه دمای صفر می باشد که این مواد از 3420 نقشه سینوپتیکی در بازه زمانی دهه های هر ماه طی پنج سال اخیر (2009- 2005 میلادی برابر با 1388- 1384 شمسی) استخراج شده است.
در پژوهش حاضر جهت امکانسنجی بارورسازی ابرها در استان نقاط قوت، ضعف، فرصت ها و تهدیدها در قالب مدل SWOT ارائه شده و برای استخراج بهترین زمان باروری ابرها با توجه به تحلیل نیمرخ جو و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی سطح زمین از روش تحلیل عاملی استفاده شده است.
نتایج پژوهش نشان می دهند استان اردبیل بدلیل قرار گرفتن در مسیر سامانه های مختلف جوی ، وجود پوشش مناسب ابری ، دمای مناسب و رطوبت لازم درسطوح مختلف جو زمینه اقلیمی را برای بارورسازی ابرها دارد، همچنین مناسبترین لایه برای باروری ابرها لایه های 850 تا 700 هکتوپاسکالی بوده و بهترین زمان بارورسازی ابرها از اول آبان تا آخر فروردین ماه و با توجه به توزیع زمانی ساعات ابری و درصد رطوبت نسبی طی ساعات صبح و عصر محلی می باشد.
کلمات کلیدی:
استان اردبیل، تکنیک بارورسازی ابرها، سامانه های جوی، نیمرخ جو، SWOT
مقدمه:
امروزه اکثریت طرح های زیست محیطی سعی بر شناخت اقلیم منطقه دارند اجرای طرح های عمرانی ، اقتصادی ، کشاورزی و ... نیاز به شناخت نابهنجاری های اقلیمی جهت برنامه ریزی صحیح و قابل قبول داشته و از این رو ضرورت و اهمیت مطالعات اقلیمی در کالبد برنامه ریزی در سطوح مختلف جامعه قابل لمس است.
استان اردبیل درشمال غرب کشور با شکلی کشیده و طولی خود در جهت شمال به جنوب همراه با عامل ارتفاع کوهستان ها و دشت های حاصلخیز و با ارزش کشاورزی و تامین محصولات عمده زراعی و دامی در ترکیب همجواری با دریای خزر از موقعیت خاص برخوردار است. وقوع حداکثر مطلق دمای 44 درجه سلسیوس در منطقه مشیران از توابع مشگین شهر و رخداد حداقل دمای مطلق 8/33- درجه سلسیوس در شهر اردبیل ، اختلاف حداکثر و حداقل مطلق دما را در این استان از مرز 77 درجه سلسیوس می‌گذراند که این ویژگی اقلیمی را به ندرت می‌توان در استانهای دیگر جستجو نمود.
در این استان طی سالهای اخیر بدلیل نابهنجاری های اقلیمی رخ داده نظیر روند افزایش دما بویژه در فصل زمستان ، فراوانی رخداد بادهای گرم و افزایش تبخیروتعرق پتانسیل ، کاهش بارش ها مخصوصا بارش برف ، خشکسالی های حادث شده طی سالهای اخیر و برداشتهای غیراصولی از منابع آبی که در نهایت موجب پایین آمدن سطح آبهای زیرزمینی شده است، منطقه مورد نظر را به سوی بحران کمبود منابع آب در آینده به پیش می برد که یکی از روش های نوین افزایش منابع آبی ، استفاده از تکنیک بارورسازی ابرها می باشد. بحث باروری ابرها که بعنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا شناخته می‌شود ، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستمهای ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل‌گیری و اجرا است.
برای برنامه ریزی صحیح و مبتنی بر تعقل و منطق استفاده از تکنیک بارورسازی ابرها در سطح استان لاجرم نیاز به شناخت اولیه مناسب از تعیین نقاط قوت ، ضعف ، فرصت و تهدیدهای اجرای بارورسازی ابرها می باشد. در مدلی که بدین منظور در این پروژه آورده شده است منظور از فرصت ها، آن دسته از عوامل هستند که بر باروری ابرها در استان اردبیل تاثیر مثبت دارند و با ایجاد فضای مساعد زمینه را در دستیابی به باروری ابرها و انجام آن یاری می نماید.یکی از مهمترین فرصت ها را می توان امکان باروری ابرها در استان راه حلی برای عبور از خشکسالی های اخیر بیان کرد.
تهدیدها، عواملی هستند که بر باروری ابرها در استان اردبیل تاثیر منفی داشته و با ایجاد فضای بازدارنده موجب می شوند دستیابی به چشم انداز حصول آب با تاخیر مواجه شده یا اساساً انجام نشوند مثل محدودیت ارتفاع پرواز در مناطق کوهستانی استان.
منظور از قوت آن دسته از عواملی است که جهت دستیابی به چشم انداز تامین منابع آبی در استان اردبیل ، تکنولوژی باروری ابرها به عنوان نقطه اتکا از آنها بهره می جوید. مثل تعداد روزهای ابری زیاد و وجود ابرهای جوششی در مناطق کوهستانی استان.
و منظور از نقاط ضعف ، عوامل باز دارنده ای است که موجب می شود دستیابی به چشم انداز تامین منابع آبی در استان اردبیل با استفاده از تکنولوژی باروری ابرها با تاخیر مواجه شده یا اساساً انجام نشود. مثل نبود ایستگاه جو بالا و تحت پوشش قرار نگرفتن منطقه از رادار استان های همجوار.
با بررسی کلیه عوامل ذکر شده در این پروژه به این نتیجه می رسیم که استان اردبیل بدلیل قرار گرفتن در مسیر سامانه مختلف جوی ، وجود پوشش مناسب ابری ، ارتفاع کف مناسب برای بذرپاشی ، دمای مناسب و رطوبت لازم درسطوح مختلف جو ، مناسب بودن میزان نزولات جوی بویژه تعداد روزهای برفی زیاد در بیشتر مناطق استان و ... زمینه اقلیمی را برای بارورسازی ابرها دارد.
1-1) بیان مسئله:
استان اردبیل درشمال غرب کشور با شکلی کشیده و طولی خود در جهت شمال به جنوب همراه با عامل ارتفاع کوهستانها و دشت های حاصلخیز و با ارزش کشاورزی و تامین محصولات عمده زراعی و دامی در ترکیب همجواری با دریای خزر از موقعیت خاص برخوردار است.
امروزه اکثریت طرح های زیست محیطی سعی بر شناخت اقلیم منطقه دارند اجرای طرح های عمرانی ، اقتصادی ، کشاورزی و ... نیاز به شناخت نابهنجاری های اقلیمی جهت برنامه ریزی صحیح و قابل قبول داشته و از این رو ضرورت و اهمیت مطالعات اقلیمی در کالبد برنامه ریزی در سطوح مختلف جامعه قابل لمس است (خزانه داری وهمکاران، 1387: 217 ).
در استان اردبیل طی سالهای اخیر بدلیل نابهنجاری های اقلیمی رخ داده نظیر روند افزایش دما بویژه در فصل زمستان ، فراوانی رخداد بادهای گرم و افزایش تبخیروتعرق پتانسیل ، کاهش بارش ها مخصوصا بارش برف ، خشکسالی های حادث شده طی سالهای اخیر و برداشتهای غیراصولی از منابع آبی که در نهایت موجب پایین آمدن سطح آب های زیرزمینی شده است ، منطقه مورد نظر به سوی بحران آب و هوایی و کمبود منابع آب در آینده به پیش برد(همتی وهمکاران، 1384 :5).
یکی از روش های نوین افزایش منابع آبی ، استفاده از تکنیک بارورسازی ابرها در بالادست حوضه های آبریز می باشد که بارش بویژه در فصول سرد سال می تواند تامین کننده بخشی از منابع آب استان در نیمه دوم سال زراعی باشد.
1-2) ادبیات نظری پژوهش:
بحث باروری ابرها[1] که بعنوان شاخه‌ای از علم تعدیل آب و هوا[2] شناخته می‌شود ، نوعی رفتار هوشمندانه با ابرها و سیستم های ابری و در جهت افزایش بارش در ابرهایی است که فرایندهای بارش در داخل آنها در حال شکل‌گیری و اجرا است. به عبارت دیگر هر عملی که باعث تحریک ابر و تغییر در فرآیندهای درونی ابر گردد با پاشیدن یا تلقیح گرده‌های سرد، مانند یخ خشک (انیدرید کربنیک) و یا مواد شیمیائی دیگر نظیر یدور نقره[3] به داخل ابرها و یا در پایه آنها موجب انگیزش ابر و تسریع در وقوع بارش می‌شود، باروری ابر نامیده می‌شود(انجمن تعدیل آب و هوای کالیفرنیا، 1977).
عامل بارورکننده برحسب دمای ابر تفاوت دارد. در ابرهای سرد (دمای ابر زیر صفر درجه) از یخ خشک و یدور نقره استفاده می‌شود و در ابرهای گرم (دمای ابر بالای صفر درجه) از قطرات آب و نمک طعام استفاده می‌شود(علیزاده، 1379: 104).
در حال حاضر اکثر روش های بارورسازی ابرها ، به سه روش ذیل اجراء می‌شود:
الف) تکنیک‌های پرتاب موشک: که در آنها از راکت های حاوی بذرهای بارور کننده برای پرتاب از سطح زمین تا ارتفاع ۷۰۰۰ تا ۸۰۰۰ متری استفاده می‌شود.
ب) تکنیک‌های هوائی: با استفاده از انواع هواپیماها و تزریق مواد شیمیائی چون یدور نقره ، نیتروژن مایع و... در ابرهائی که که دمای آنها بین 5- تا 25- درجه سلسیوس باشد.
روش هوایی به سه طریق باروری در پایه ابر، درون ابر و تاج ابر صورت میگیرد. در این روش مواد لازم برای تولید هسته‌های میعان را با استفاده از هواپیما به ابر تزریق میکنند. بعد از شلیک گلوله حامل مواد توسط هواپیما به داخل ابر، حدود 20 تا 40 دقیقه بعد از تزریق ، ابر شروع به باریدن می کند. این مدت، زمانی است که ابر از مکانی که برای باریدن در نظر گرفته شده، فاصله میگیرد. زمان تأثیر مواد باروری باتوجه به سرعت و حرکت ابر، در فاصله 50-40 کیلومتری محل تزریق اثرات بارورسازی نمایان می‌شود.
هواپیما دارای مزیت امکان حمل مواد مورد استفاده و پاشیدن آن دقیقاً در محل انتخاب شده میباشد ولی چون فقط زمان کوتاهی در محل مورد نظر قرار میگیرد و به سرعت از آن دور می‌شود برای اجرای یکسری عملیات که دارای بازده اقتصادی قابل توجه باشد؛ بسیار گران تمام می‌شود. ضمناً برای انجام عملیات، چندین هواپیما باید چندین بار متوالی در پرواز باشند که علاوه بر خطرات ناشی از ابرهای رعدوبرق‌دار؛ خطر پرواز بر نواحی کوهستانی (بویژه در زمان عدم امکان دید) نیز وجود دارد.
ج) تکنیک‌هائی ژانراتورهای زمینی: در این روش سیستمهای تولید هسته های انجماد به‌عنوان ژنراتورهای تصعید یدور نقره در سکوهای زمینی نصب شده و با سوزاندن محلول‌های یدور نقره یا مواد دیگر را در زیر ابرها منتشر میکنند.در این روش نیز محدویت‌هایی وجود دارد بدین صورت که برای رساندن هسته‌های رها شده از ژنراتورها (یدور نقره) به داخل ابر؛ باید جریانات صعودی طبیعی از پایین به بالا در ابرها وجود داشته باشد. بدین ترتیب زمان و جهت خروج یدور نقره از ژنراتورها باید به طور دقیق پیش‌بینی شود(گریفیث، 1993).
نکاتی مهم در مورد باروری ابرها
تا به حال نشانه‌ای وجود ندارد که باروری ابرهای یک منطقه باعث کاهش بارش در مناطق مجاور شده باشد (حتی تا شعاع 160 کیلومتری).
موادی که در باروری ابرها استفاده می‌شود مثل نمک ، یخ خشک ، اوره یا یدور نقره هرگز باعث آلودگی نمی‌شود و خطری ایجاد نمی‌کند زیرا مقدار این مواد بسیار ناچیز است.
تجربه کشورهای دارای این تکنولوژی در سطح جهان نشان داده است که باروری ابرها میتواند مقدار بارش را بین 10 تا 25 درصد افزایش دهد(انجمن تعدیل آب و هوای کالیفرنیا، 1977).
1-3) نقاط قوت ، ضعف ، فرصت و تهدیدهای باروری ابرها در استان اردبیل
برای برنامه ریزی صحیح و مبتنی بر تعقل و منطق لاجرم نیاز به شناخت اولیه مناسب از تعیین نقاط ضعف و قوت می باشد که اینگونه عوامل خود به عوامل درونی و بیرونی تاثیر گذار بر محیط تقسیم بندی خواهد شد یکی از روش هایی که در این زمینه مورد استفاده برنامه ریزان قرار می گیرد روشswot می باشد. اصولا swot در لغت به معنی قوت ها، ضعف ها، فرصت ها وتهدیدات است ودراصطلاح فرایند شناسایی، بررسی و ارزیابی متغیر های موثروبالقوه داخلی و محیطی را تجزیه و تحلیلswot گویند(ریماند، 1973).
واژه swot برگرفته از این لغات می باشد:
S : به معنی قدرت(Strength)
: Wبه معنی ضعف(Weakness)
O: به معنی فرصت(Opportunity)
T: به معنی تهدید(Threat)
در سیستم فوق چهار گزینه زیر مورد طرح وبررسی است :
1) گزینه WT نقاط ضعف و تهدیدات است. و سیستمی که بیشترین عوامل آن در این خانه متمرکز باشد وضعیت جالبی نداشته و چنین سیستمی در بحران خواهد بود.
2) گزینه WO هدفش کاهش نقاط ضعف و افزایش فرصت هاست در این حالت سیستم به علت دارا بودن ضعف های اساسی امکان استفاده از فرصت های به دست آمده را ندارد.
3) گزینه ST بر اساس توانمندی سیستم در مقابل تهدیدات بنا شده است هدف آن این است که توانمندی های موجود را افزایش و در مقابل تهدیدات را کاهش دهد.
4) در گزینه SO هر سیستم علاقه مند است که همیشه در این موقعیت قرار داشته باشد که بتواند بهره گیری از توانمندی ها و فرصت ها را به حداکثر برساند.
شکل (1-1) مدل ماتریس swot را نشان می دهد.
(تصاویر در فایل اصلی وجود دارد)
Abstract:
Ardebil Province, Located in North West of the Country with its extended and longitudinal shape, in recent years has been faced with the climatic disorders such as: Temperature rise, especially in winter, increasing of the occurrence of hot winds, increase the Potential evaporation and precipitation, reduction of the fall especially snow fall, droughts occurred in recent years, the descending of the level of the underground water resources, and …That forwards of the this region towards the crisis of water shortage in future. Thus one of the new methods for increasing the water resources of the Province is applying clouds fertilization techniques.
Information used in this study, in addition the data of the surface synoptic meteorological station, and the atmospheric profile data (in the levels of 1000, 850, 700 and 500 Hpa) is including the temperature, relative humidity, wind speed, geopetancel height, thickness of higher surface, water capable of raining and the layer 0f zero temperature. This information has been extracted form the 3420 synoptic maps in the decades of each month daring the last five years (2005-2009 A.D equal to 1384-1388 lunar).
In this investigation, the study of feasibility of the clouds fertilization in this Province tries to present the strengths, weaknesses, opportunities and threats in SWOT model, and Fertility extracting the best time of the clouds fertility according to the analysis and information profiles of atmospheric ground meteorological stations Factor analysis has been used.
The investigation shows that: Ardebil Province, being located in the path of different weather systems, having suitable cloud coverage, proper temperature and humidity necessary for different levels of the atmosphere, has the climatic background required for clouds fertilization.
The best suitable layer for cloud fertilization is the 700 to 850 Hpa layer and the best time for the clod fertilization according to the time distribution of cloud coverage and the percentage of relative humidity, is the local hours in the morning and evening.
Key words:
Ardabil Province, Clouds Fertilization Techniques, Weather systems, Atmospheric profiles, Swot.