خلاصه مدیریتی

• بیان/شرح مسئله

رشد روزافزون تقاضا برای منابع آب و محدودیت منابع با کیفیت، کشورهای مختلف را به سمت استفاده از روش‌های جدید استحصال آب سوق داده است. محدودیت‌ها و چالش‌های موجود در زمینه منابع آب تجدیدشونده، استفاده از منابع آب نامتعارف را به عنوان یک ضرورت در کشورهایی که با کمبود این منابع مواجه هستند مطرح کرده است. یکی از روش‌های دستیابی به منابع آبهای نامتعارف، استفاده از روش‌های بارورسازی ابرها و مدیریت بارش است. بیش از 8 دهه است که فناوری بارورسازی ابرها در برخی از کشورهای دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این روش‌ها در کشورهای مختلف، نتایج متفاوتی را نشان می‌دهد و پس از گذشت سالیان متمادی از شروع استفاده از این فناوری‌ها، همچنان در مستندات و مقالات علمی وحدت‌نظر در خصوص میزان اثربخشی این روش‌ها وجود ندارد. در کنار برخی گزارش‌ها که حاکی از موفقیت این روشهاست، گزارش‌های بسیاری نیز از مجامع علمی مبنی بر محدودیت‌ها و چالش‌های استفاده از این روش‌ها منتشر شده است. در انتخاب روش و فناوری مربوط به بارورسازی ابرها، عواملی مانند شرایط اقلیمی، جغرافیای منطقه، نوع ابر، امکانات موجود و برخی عوامل دیگر نقش تعیین‌کننده دارند. علاوه بر روش‌های مبتنی بر استفاده از هسته‌های تراکم در بارورسازی ابرها، در سالهای اخیر روش دیگری جهت باران‌زایی تحت عنوان فناوری یونیزاسیون نیز مورد استفاده قرار گرفته است. مستندات قابل اتکای چندانی از این روش باروسازی ابرها در دسترس نیست اگرچه گزارش‌هایی از تلاش‌های صورت گرفته از سوی برخی کشورها در این زمینه منتشر شده است.

• نقطه‌نظرات/یافته‌های کلیدی

در کنار تلاش جهت توسعه دانش و فناوری مربوط به بارورسازی ابرها و استحصال آبهای جوی، یکی از حساس‌ترین مراحل انجام پروژه‌های بارورسازی ابرها، وجود سیستم‌های نظارتی، ارزیابی جهت برآورد دقیق کارایی بارورسازی ابرها و تعیین میزان بارش اضافی ناشی از این پروژه‌ها می‌باشد. علاوه بر این، ارزیابی اقتصادی نتایج بارورسازی ابرها نیز باید مورد بررسی و تحلیل قرار گیرد. همچنین در استفاده از فناوری بارورسازی ابرها، لازم است این نکته مدنظر قرار گیرد که هرگونه تغییر در چرخه آب، می‌تواند سبب تغییرات زنجیره‌ای در فرآیندهای زیست‌محیطی شود. از جمله بارورسازی ابرها در یک منطقه می‌تواند اثرات غیرقابل قابل کنترلی در بارش مناطق مجاور داشته باشد.

نکته حائز اهمیت آن است که در حال حاضر، کشور فاقد سیستم و ساختار هماهنگ و جامع جهت مطالعه، اجرا و ارزیابی نتایج به کارگیری فناوری بارورسازی ابرهاست و تا کنون هیچگونه مستند علمی در این خصوص در کشور منتشر نشده است. جهت آشکارسازی تأثیر بارورسازی ابرها در منطقه هدف و دوره زمانی قابل ملاحظه، نیاز به تحلیل آماری قوی و مؤثر با استفاده از داده‌های مربوط به تعداد زیادی عملیات بارورسازی در بازه‌های زمانی تعریف شده می‌باشد. همچنین لازمه تداوم مطالعات و بکارگیری تمامی روش‌ها و فناوری‌های در دسترس، انجام مطالعات آماری اطمینان‌بخش با پشتیبانی مطالعات فیزیکی و مشاهدات هواشناسی جهت بیان بدون ابهام تأثیر بارورسازی ابرهاست.

• پیشنهاد راهکارهای تقنینی، نظارتی یا سیاستی

به دلیل تغییرپذیری سامانه‌های ابر و مقیاس انرژی بسیار زیاد درگیر در فرآیندهای درون ابرها، علیرغم گذشت بیش از 8 دهه از فعالیت‌های بارورسازی، هنوز توافق جامعی در مورد تأثیر بارورسازی ابرها و افزایش مصنوعی بارش وجود ندارد. جهت آشکارسازی تأثیر بارورسازی ابرها در منطقه هدف و دوره زمانی قابل ملاحظه، نیاز به تحلیل آماری قوی و مؤثر با استفاده از داده‌های مربوط به تعداد زیادی عملیات بارورسازی در بازه‌های زمانی نسبتاً طولانی است. همچنین برای ارزیابی تأثیر بارورسازی در افزایش بارش، تداوم تحقیق و مطالعه با بکارگیری تمامی روش‌ها و فناوری‌های در دسترس، شامل مطالعات آماری با داده‌های مشاهداتی زمین‌پایه و دورسنجی  با طول دوره زمانی مناسب (شامل داده و اطلاعات)، تعداد زیادی عملیات بارورسازی مشابه و مطالعات فیزیکی و مدل‌سازی گروهی هواشناسی برای شبیه‌سازی بهینه فرآیندهای فیزیکی و دینامیکی ابر جهت شناخت و ارزیابی اطمینان‌بخش تأثیر بارورسازی ابرها لازم است. در این راستا لازم است پروژه‌های بلندمدت مطالعاتی (فصلی یا سالانه) در گستره و مقیاس حوضه‌های مجزای آبریز تعریف و ارزیابی شود. هنگام طراحی پروژه‌های بارورسازی ابرها، لازم است تمایز بین فازهای طراحی، عملیات، جمع‌آوری و تحلیل داده مورد توجه دقیق و جدی قرار گیرد تا ضمن اجتناب از خطای احتمالی، تحلیل نتایج و ارزیابی تأثیر احتمالی بارورسازی در منطقه هدف امکان‌پذیر باشد.

1. مقدمه

تعدیل وضع هوا تلاشی جهت ایجاد تغییرات کوتاه‌مدت در آب‌وهوا به منظور کاهش خسارت یا افزایش مصنوعی بارش است. بارورسازی ابرها در برخی مناطق دنیا به‌ منظور افزایش مصنوعی بارش، انتشار امواج صوتی یا پخش مواد بارورکننده ابر به منظور کاهش احتمال وقوع تگرگ ناشی از توفان‌های تندری و کاهش تأثیر منفی آن و مه‌زدایی در فرودگاه‌ها و بزرگراه‌ها، نمونه‌های شناخته شده تعدیل وضع هوا می‌باشند [۱]. مطابق برخی گزارش‌ها، بارورسازی ابر در شرایط مناسب، پتانسیل احتمالی افزایش 5 تا ۲۰ درصد بارش برای موارد بارورسازی شده را دارد که این امر منوط به وجود ابرهای مناسب برای بارورسازی است. گزارش‌هایی نیز وجود دارند که بیانگر تأثیر اندک یا عدم تأثیر بارورسازی در افزایش بارش است [2، 3 و 4]. در فرهنگ هواشناسی از تعدیل وضع هوا اغلب به مفهوم بارورسازی ابر استفاده می‌شود [5]. بارورسازی ابر با پخش و انتشار مواد شیمیایی مانند یدور نقره یا ذرات نمک در اندازه‌های مختلف در ابرها توسط هواپیما یا ژنراتورهای زمینی سعی بر ایجاد شرایطی در محیط ابر دارد که موجب تسریع آغاز بارش یا طولانی‌تر شدن زمان بارندگی و گسترش ابر خواهد شد. همچنین در چند سال اخیر، برخی کشورها آزمایشاتی را با بکارگیری روش یونیزه کردن جو یا ابر و ایجاد میدان‌های الکتریکی انجام داده و تلاش می‌نمایند تا با هدایت سامانه‌های ابری یا ایجاد ابر، سبب افزایش مصنوعی بارش در مناطق هدف شوند. شایان‌ذکراست که مجامع علمی جهانی در ارتباط با آثار و عملکرد این نوع روش سکوت کرده و یا آن را مورد تردید قرار داده‌اند. گزارش علمی و فنی برنامه تحقیقات اقلیمی سازمان جهانی هواشناسی نیز هنوز این روش را به لحاظ مؤثر بودن مورد تأیید قرار نداده و بر اساس گزارش مربوطه در سال 2018، روش یونیزاسیون جو برای افزایش بارش فاقد مستندات لازم علمی برای تأیید عنوان شده است [6].

2. برخی مبانی علمی بارورسازی ابرها و تعدیل وضع هوا

بارورسازی ابرها به‌عنوان یک روش تعدیل وضع هوا، افزودن مواد به داخل یک ابر با هدف تقویت تشکیل و رشد بلورهای یخ (در ابرهای سرد) و تسریع و تقویت فرایند میعان با عرضه هسته‌های میعان (ابرهای گرم) درنتیجه افزایش بارش (باران یا برف) است. به‌‌عبارت دیگر بارورسازی ابرها روشی برای تأثیرگذاری بر ابرهای طبیعی و افزایش احتمالی بارش است که در آن مواد شیمیایی استفاده شده در رقابت با ذرات طبیعی موجب تسریع تشکیل باران از قطرکهای ابر و توسعه سامانه ابری و در نهایت دریافت بیشتر آب از سامانه ابری می‌شود. این روش ابتدا در دهه 1940 میلادی در ایالات متحده آمریکا و در ایالت‌های نسبتاً خشک جنوب‌غرب این کشور آغاز شد.

بارورسازی ابر به دو روش متفاوت در ابرهای گرم و سرد انجام می‌شود. ابرهای سرد یعنی سامانه‌های ابری که بخش قابل توجهی از ابر در دمای زیر صفر درجه سانتی‌گراد قرار دارد و ستون ابر حاوی مقدار قابل توجهی آب در دمای زیر صفر است و اصطلاحاً آب اَبَرسرد نامیده می‌شود. این روش با پخش ذرات شیمیایی شبیه بلورهای طبیعی یخ مانند یدور نقره (ذرات یخ‌دوست) به درون ابر انجام می‌شود. ابرهایی که تمام یا بیشتر ضخامت آنها در ارتفاعی با دمای بالاتر از صفر درجه سانتی‌گراد قرار داشته باشد، ابر گرم نامیده می‌شود. در ابرهای گرم از ذرات آب دوست مانند نمک برای بارورسازی استفاده می‌شود. پخش و انتشار هسته‌های میعان (ذرات بارورکننده) به درون سامانه ابر توسط هواپیما یا ژنراتورهای زمینی در دامنه مناطق کوهستانی انجام می‌شود.

آب‌وهوای ابری لزوماً همیشه منجر به بارش باران یا برف نمی‌شود. درواقع ممکن است ابرها تشکیل شوند و چند روز نیز تداوم داشته باشند، اما منجر به تشکیل قطرات باران نشود. کلیه ابرها اعم از سرد و گرم طی فرایند میعان تشکیل می‌شوند، اما تنها میعان برای بارش کافی نیست، درصورتی که هریک از فرایندهای پیچیده مربوط به تشکیل قطره باران و بلور یخ و فرایندهای بعدی مانند برخورد و بهم چسبندگی قطرک‌ها و سایر تغییرات فیزیکی مورد نیاز برای رشد انجام نشود و یا به‌صورت کامل شکل نگیرد، ابرناکی منجر به بارش نخواهد شد [7].

درحال حاضر بیشتر آزمایش‌ها و برنامه‌های عملیاتی بارورسازی‌ ابرها از نوع سرد است. بارورسازی سرد عبارتست از: رهاسازی عامل‌های یخ‌ساز از قبیل قرص‌های یخ خشک و هسته‌های یدور نقره از طریق ژنراتورها و پرتابه‌های زمینی یا هواپیما به درون ابر، به‌منظور تسریع زمان آغاز و نیز افزایش فرایند تشکیل هسته‌های یخی نسبت به آنچه که در حالت طبیعی رخ می‌دهد. باید توجه داشت که همه ابرها برای بارورسازی مناسب نیستند. تنها ابرهایی مناسب هستند که معیارهای اصلی لازم برای بارورسازی را دارا باشند. علاوه‌بر این، بدیهی است که اگر ابری در جو وجود نداشته باشد، عملیات بارورسازی قابل انجام نیست.

اگرچه خشکسالی را می‌توان انگیزه‌ای برای اجرای برنامه‌های بارورسازی ابرها دانست، اما ثابت شده است که بارورسازی ابرها در دوره‌های غیرخشکسالی مؤثرتر است. زیرا خشکسالی حاصل دوره‌های طولانی‌مدت بدون وجود ابرهای باران‌زاست و بارورسازی ابرها براساس وجود ابرها به‌ویژه انواع همرفتی آنها انجام می‌گیرد. بنابراین فرصت‌های بارورسازی در طول دوره‌های خشکسالی بسیار محدود است. نکته مهم این است که اصولاً بارورسازی ابرها، روشی برای مقابله و برطرف کردن خشکسالی و آثار تغییر اقلیم نبوده و نهایتاً ابزاری در جعبه ابزار مدیریت آب در یک حوضه محسوب می‌شود [6].

3. انواع روش‌های بارورسازی ابرها

3-1. بارورسازی در سیستم‌های ابر کوهساری زمستانی

در ابرهای کوهساری (اوروگرافی) زمستانی، بارش تحت تأثیر عوارض زمین‌شناختی محلی قرار دارد و به تولید آب مایع فوق سرد و همچنین مقدار آب فوق سرد هنگام صعود و بالا رفتن هوای مرطوب نزدیک سطح انجماد بر فراز رشته کوه‌ها، وابسته است. فرض اساسی بارورسازی ابرهای کوهساری این است که با وارد نمودن ذرات یا  هستک‌های یخ خشک و یدور نقره به آب ابرسرد یا فوق سرد، موجب تسریع تشکیل ذرات یخ در دمای نسبتاً گرم (حدود 5- درجه سانتی‌گراد) را ترویج نموده و این ذرات در نهایت با برخورد و رسوب، رشد کرده و منجر به افزایش بارندگی روی زمین بر فراز رشته کوه‌ها می‌شوند. تصویر شماتیک زیر، این فرایند را نشان می‌دهد [8].

شکل 1. فرایند بارورسازی در ابرهای کوهساری زمستانی

در شکل 1، بخش سمت چپ (a)، بارورسازی یخ‌دوست یا یخ‌زا در ابر کوهساری زمستانی را نشان می‌دهد. رنگ قرمز نشان‌دهنده منطقه فوق‌سرد بارورسازی شده و ماده بارورسازی است که باید توسط هواپیما، مشعل یا موشک اضافه شود. بخش سمت راست (b)، نتیجه مورد انتظار بارورسازی (قرمز) را نشان می‌دهد. زمانی که هسته‌های تراکم اضافه شده، بلورهایی را تشکیل می‌دهند که از طریق اثر برژرون- فایندسن  و یخزنی و فرونهشت بخار آب رشد می‌کنند و دانه‌های برف را تشکیل می‌دهند. آزاد شدن اضافی گرمای نهان موجب تقویت جریان‌های قائم و تقویت ابر می‌شود. پیکان رسم شده در شکل سمت راست، جهت تکامل فضا و زمان را نشان می‌دهد.

در پژوهشی که در سال 2018 انجام شده است، بررسی تفصیلی از فرآیندهای مرتبط با افزایش بارندگی از سیستم‌های ابر کوهساری زمستانی ارائه شده است [8]. در این پژوهش، دو استراتژی برای بارورسازی هوایی با استفاده از یدور نقره توصیف شده است. یکی از این راهکارها، سوزاندن یدور نقره در محل، توسط هواپیمای مخصوص با توان پروازی بالا و مقاوم در برابر شرایط مخرب جوی و در ارتفاع پروازی مناسب با انتظار بارورسازی مؤثر، می‌باشد. در این رویکرد، ذرات مصنوعی مانند یدور نقره از طریق مشعل‌های استون یا شعله‌های سوزاننده در محل، اساساً به صورت افقی از هواپیما به داخل ابر منتقل می‌شود. در روش دوم، هواپیما با پرتاب شعله‌های قابل پرتاب در یا بالای ارتفاعی که حاوی آب فوق سرد است پرواز می‌کند. این رویکرد در مناطق کوهستانی به‌وضوح مزیت دارد، به شرطی که هواپیما در ارتفاع خیلی بالا نباشد، زیرا ممکن است شعله‌ها قبل از افتادن به سطح بهینه، بسوزند.

راهکار سوم، برای تزریق ماده بارورساز به ابر شامل تکنیک‌های مختلف زمینی است. علاوه بر مشعل‌های استون زمینی، از پوسته‌های توپخانه و موشک‌ها (از جمله آتش‌بارهای ارتفاع بالا) برای بارورسازی ابر استفاده می‌شود. چالش اصلی در تمامی تکنیک‌های زمینی، اطمینان از رسیدن مواد و هستک‌های بارورسازی به سطح مناسب ابر برای بارورسازی است. با استفاده از سنجنده‌های دورسنجی مانند رادار و ماهواره‌های هواشناسی  امکان رصد انتشار مواد بارورسازی و رشد قطرک‌ها در ابر فراهم می‌شود. مطالعات انجام شده، مشاهدات و نتایج مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهند که بارورسازی با هواپیما و تزریق مستقیم مواد بارورسازی به درون ابرها مؤثرتر از ژنراتورهای زمینی اند.

3-2. بارورسازی در سیستم‌های ابر همرفتی

بارورسازی در ابرهای همرفتی که توسط گرمایش سطح زمین هدایت می‌شوند، تعاملات پیچیده بین دینامیک و میکروفیزیک می‌تواند منجر به طیف متنوعی از فرصت‌های بالقوه برای افزایش بارندگی شود. دو استراتژی اصلی معمولاً برای بارورسازی این ابرها استفاده می‌شود. در این نوع ابرها از مواد جاذب رطوبت یا رطوبت‌دوست مانند ذرات نمک استفاده می‌شود. بارورسازی جاذب رطوبت شامل تزریق هسته‌های تراکم ابر نسبتاً بزرگ برای تقویت تشکیل قطرات بزرگ نزدیک پایه ابر و فعال‌سازی فرآیندهای هم‌جوشی ذرات است. در بارورسازی یخ‌زایی (ابرهای سرد کوهساری) شامل تزریق ذرات یخ‌دوست مانند یدورنقره که شکل آن شبیه یخ طبیعی است می‌باشد که سبب توسعه فرآیندهای مرتبط با یخ و فاز مخلوط آب و یخ است.

ذرات بارورسازی جاذب رطوبت که معمولاً ذرات نمک‌ با اندازه‌هایی در محدوده  1 تا 10  میکرومتر هستند و از هواپیما به صورت میکروپودر از طریق شعله‌های سوزاننده در محل یا از طریق شعله‌های قابل پرتاب از هواپیما پراکنده می‌شوند و یا توسط شعله‌های زمینی مانند موشک‌های زمینی و پوسته‌های توپخانه نیز به داخل ابرهای همرفتی تزریق می‌شوند. در این نوع بارورسازی به‌طور بالقوه برای سیستم‌های ابری با ضخامت بیش از حدود 1 کیلومتر و در زیر سطح انجماد  (تراز دمای صفر) که با کمبود هسته‌های تراکم بزرگ مواجه است و ذرات معلق طبیعی کافی ندارد و همچنین با جریان‌های صعودی در نزدیکی پایه ابر بیش از 1 متر بر ثانیه باشد، قابل اجرا است. انتظار می‌رود ذرات بارورسازی که بزرگ‌تر و جاذب رطوبت بیشتری نسبت به ذرات پس‌زمینه طبیعی دارند، از طریق چگالش و سپس از طریق برخورد با سایر قطرات سریع‌تر رشد کنند. در صورتی که ضخامت ابر بالاتر از سطح انجماد گسترش یابد، آنگاه اثرات ذرات مصنوعی در ابرهای فاز گرم می‌توانند به فازهای مخلوط و یخ ابر گسترش یابند.  

در بارورسازی یخ‌زایی، موادی مانند یدور نقره و یخ خشک به داخل ابر تزریق می‌شود تا غلظت ذرات یخ‌دوست را افزایش دهند و نیروی شناوری ابر را از طریق آزاد شدن گرمای نهان ناشی از فرآیند انجماد آب فراسرد افزایش دهند و سبب رشد بیشتر و صعود جریان و چگالش بیشتر و رشد ذرات یخ در اثر فرآیندهایی مانند فرونهشت بخار آب، یخ‌زدگی و برخورد شوند تا با به هم چسبندگی ذرات در حین سقوط، موجب تقویت بارش شود (فرآیند برژرون). تصویر زیر، به صورت شماتیک، مراحل بارورسازی ابر همرفتی را نشان می‌دهد.

شکل 2. بارورسازی یخ‌زا در ابر همرفتی

در شکل 2 ، تصویر سمت چپ (a) نشان‌دهنده فرایند بارورسازی یخ‌زا در یک ابر همرفتی می‌باشد. بخش قرمزرنگ، نشان‌دهنده منطقه بارورسازی شده و ماده بارورسازی است که باید توسط هواپیما، مشعل یا موشک اضافه شود. تصویر سمت راست  (b)نتیجه مورد انتظار بارورسازی (قرمز)، زمانی که ذرات یخ‌دوست اضافه شده، بلورهایی را تشکیل می‌دهند که از طریق فرآیند برژرون- فایندسن و فرونهشت بخار آب رشد می‌کنند و سپس زیر منطقه هم‌دمای صفر درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شوند. آزاد شدن اضافی گرمای نهان ممکن است سبب رشد و تقویت ابر شود.

در شکل 3 نیز مراحل بارورسازی جاذب رطوبت در یک ابر همرفتی نشان داده شده است. در تصویر سمت چپ (a)، قسمت‌های قرمزرنگ، نشان‌دهنده منطقه بارورسازی شده و ماده بارورسازی است که باید توسط هواپیما، مشعل یا موشک اضافه شود. تصویر سمت راست(b) ، نشان‌دهنده نتیجه مورد انتظار بارورسازی (رنگ قرمز) است. زمانی که هسته‌های تراکم بزرگ اضافه شده، قطرات بزرگی را تشکیل می‌دهند که از طریق چگالش رشد می‌کنند و سپس برخورد و هم‌جوشی را برای تشکیل باران تحریک می‌کنند. آزاد شدن اضافی گرمای نهان ممکن است ابر را تقویت کند.

شکل 3. بارورسازی جاذب رطوبت یک ابر همرفتی

هنگامی که بارورسازی سیستم‌های ابر همرفتی به رژیم فرآیندهای فاز مخلوط گسترش می‌یابد، تعاملات بین دینامیک ابر، میکروفیزیک ابر و محیط ابر (جذب) پیچیده‌تر می‌شوند. با وجود آزمایش‌های متعدد در طول چند دهه گذشته و با وجود مطالعات بسیار زیاد، مستندسازی و درک کامل و با جزییات زنجیره فرآیندهای درون ابر از وجود ذرات معلق تا بارندگی روی زمین همچنان به عنوان یک چالش برجسته مطرح است. به عنوان مثال، ادغام ابرهای مجزا، منجر به افزایش قابل توجه بارندگی و افزایش ناحیه پوشش ابری و تقویت بازتابش رادار می‌شود که تأثیر بارورسازی بر این فرآیندها به خوبی درک نشده یا به خوبی مستند نشده است.

4.  کارایی و آثار بارورسازی ابرها

4-1. میزان موفقیت بارورسازی‌ ابرها

تحقیقات علمی نشان داده است که اجرای مناسب برنامه‌های بارورسازی‌ ابرها می‌تواند تا حد معینی بارندگی در یک منطقه را افزایش دهد و در صورت استفاده از روش‌های مناسب، می‌تواند سبب مه‌زدایی و کاهش خسارت‌های تگرگ شود. بر اساس نتایج ارائه شده از تحقیقات صورت گرفته در سراسر دنیا نیز بیشترین موفقیت بارورسازی و تعدیل هوا در مه‌زدایی و کاهش تگرگ تجربه شده است [10]. همچنین تحت شرایط مناسب معین، بیشترین افزایش بارش نسبت به مقادیر مورد انتظار طبیعی از ابرهای کوهستانی و سرد حاصل شده است [5].

به‌طور کلی مقدار قابل قبول و قابل انتظار افزایش بارش از طرح‌های بارورسازی ابرها برای ابر سرد با طراحی و اجرای مناسب و در شرایط مناسب، دامنه ۵ تا ۲۰ درصد برای هر مورد بارورسازی گزارش شده است. انجمن هواشناسی آمریکا اعلام کرده، درصورتی که پروژه‌های بارورسازی ابرها به‌طور طولانی‌مدت و مستمر و نه فقط در زمان خشکسالی اجرا شده و طراحی و اجرای آنها مناسب باشد، می‌تواند بارش را تا حدود ۱۰ درصد افزایش دهد [11]. لازم به توضیح است که جهت بررسی میزان اثربخشی پروژه‌های بارورسازی ابرها در کشور آمریکا، از سال 2001، سازمان کشاورزی و اخیراً سازمان تنظیم مقررات و صدور مجوز تگزاس کلیه فعالیت‌های بارورسازی ابرها را به‌طور مستقل مورد ارزیابی قرار می‌دهند. گزارش‌های معتبر و متعددی از موفقیت و عدم موفقیت روش‌های بارورسازی در گزارش‌های سازمان جهانی هواشناسی و مجلات علمی انجمن هواشناسی آمریکا وجود دارد [9 و 12] .

گرچه عوامل مؤثر بر توانایی بارورسازی ابرها (مانند دینامیک ابر، خواص میکروفیزیکی ابر، میزان رطوبت و میزان آب ابرسرد ابر و برخی پارامترهای دیگر) در افزایش منابع آب، متعدد و پیچیده هستند اما به‌طور کلی در دو دسته عوامل محیطی و عوامل انسانی قرار می‌گیرند. عوامل محیطی شامل کمّیت‌های جوی مانند دما، رطوبت، باد، پایداری و غیره، کمّیت‌های جغرافیایی مانند پستی‌وبلندی، رطوبت خاک و پوشش گیاهی و وضعیت پوشش برخی مناطق است. عوامل انسانی نیز شامل مشخصات و کیفیت بارورسازی ازجمله ترکیب و نوع ماده بارورسازی و نرخ توزیع آن در جو، مکان‌ها و زمان‌ها و مدت آزادسازی مواد بارورساز است [11]. در هر پروژه بارورسازی ابرها، وسعت منطقه افزایش بارش بستگی به دفعات بارورسازی، پوشش مکانی سامانه‌های ابری مناسب و نیز توانایی بارورسازی تمام ابرهای مناسب دارد. تأثیر بارورسازی معمولاً از 30 تا 90 دقیقه در مناطق پایین‌دست و مسیر جریان باد پس از منطقه یا خط بارورسازی ادامه می‌یابد [13]. شایان‌ذکراست که تأثیر بارورسازی ابرها محدود به مرزهای ثابت منطقه هدف نبوده و تأثیر آن در جهت باد به خارج از این منطقه نیز می‌تواند کشیده شود. این امر به شدت و جهت جریان باد در سطوح مختلف جو بستگی دارد.

4-2. اثر بارورسازی ابرها بر بارش پایین‌دست جریان

این عقیده که افزایش بارش در یک منطقه باعث کاهش بارش در جای دیگر به‌ویژه مناطق پایین‌دست می‌شود، هنوز به‌طور دقیق پاسخ داده نشده است. برخی مجامع علمی دلایلی را برای رد چنین تأثیری مطرح کرده‌اند که برخی از این دلایل عبارتند از [10 و 14]:

• محاسبات علمی نشان می‌دهد که مقدار رطوبت جوی عبوری از روی هر نقطه با یک رشته کوه که به بارش تبدیل می‌شود، کمتر از 10 تا 15 درصد است. اگر این بارش طبیعی توسط بارورسازی ابرها تا 10 درصد افزایش یابد، تنها ۱ درصد منابع رطوبت اصلی جوی می‌تواند تخلیه شود.
• طول عمر بسیاری از سامانه‌های ابری کوتاه بوده و در حدی نیست که به مناطق پایین‌دست برسد و به‌عبارتی دیگر تبخیر می‌شود. بنابراین در مواردی، ضمانتی برای باقی‌ماندن کارآیی ابر در طی عمر ابر برای ایجاد بارش در دیگر مناطق پایین‌دست منطقه هدف ممکن است وجود نداشته باشد.
• نشان داده شده است که با فرض امکان صعود هوا، حدود 20 درصد بخار آب در حین صعود متراکم شده و ابر را تشکیل می‌دهد. همچنین حدود 20 درصد بخار آب موجود در ابر نیز به‌صورت باران می‌بارد. بنابراین در حالت‌های معمول حدود ۴ درصد بخار آب ابر گرفته می‌شود. اگر عملیات بارورسازی ابرها به افزایش 20 درصدی بارش منجر شود، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که عملیات بارورسازی ابرها حدود 0/8 درصد از بخار آب اضافی را تخلیه می‌کند که رقم ناچیزی بوده و لذا کاهش بسیار جزئی در بخار آب ابرهای مناطق پایین‌دست منطقه هدف رخ خواهد داد [7].
• معمولاً پروژه‌های بارورسازی ابرها در مقیاس‌های مکانی محدود انجام می‌شوند، عبور سامانه‌های ابری به سمت پایین‌دست و در مقیاس بین کشوری در مقیاس‌های مکانی بسیار فراتر صورت می‌گیرد و از این منظر و با توجه به موارد فوق‌الذکر امکان اثرگذاری معنا‌‌دار بر بارش پایین‌دست بعید به‌نظر می‌رسد. در عین حال نمی‌توان این موضوع را کاملاً رد کرد و به تحقیقات بیشتر نیاز دارد.

شایان‌ذکراست که علی‌رغم موارد گفته شده و با توجه به پیچیدگی‌ها و عدم‌قطعیت‌های موجود در فرایندهای جوی، سازمان هواشناسی جهانی در بیانیه سال 2010 تأکید کرده است که اگرچه پیامدهای ناخواسته بارورسازی ابرها ازجمله آثار پایین‌دست ثابت نشده‌اند اما نمی‌توان آنها را رد کرد.

4-3. ملاحظات ارزیابی طرح‌های بارورسازی ابرها

ارزیابی برنامه‌های تعدیل وضع هوا بسیار دشوار است. برخی از علل دشواری مذکور به شرح زیر قابل بیان است:

• ماهیت پدیده‌های جوی به‌ویژه بارش، بسیار متغیر است. به‌عبارتی بین مقدار بارش در یک منطقه و منطقه دیگر تغییرات طبیعی زیادی وجود دارد. به عبارت دیگر میزان انرژی سامانه‌های ابری بسیار عظیم و تغییرات آن بسیار زیاد است، بنابراین تغییرات ناشی از بارورسازی کاملاً قابل تفکیک از تغییرپذیری طبیعی بارش نیست.
• هنوز دانش کافی و لازم درخصوص فرایندهای ریزمقیاس و بزرگ‌مقیاس طبیعی جو وجود ندارد و پیش‌بینی رفتار طبیعی ابرها و مقدار طبیعی بارش دشوار است.
• افزایش بارش حاصل از بارورسازی در مقایسه با تغییرات طبیعی بارش کوچک بوده و میزان آن در دامنه تغییرات طبیعی بارش قرار می‌گیرد و لذا تفکیک اثر بارورسازی از تغییرات طبیعی بارش دشوار است.
• معمولاً بارورسازی ابرها زمانی صورت می‌گیرد که ابرهای موجود آماده بارش ‌باشند، لذا تعیین مقدار بارش حاصل از بارورسازی ابرها دشوار و در مواردی غیرممکن است [15].
• پروژه‌های بارورسازی ابرها به‌دلیل عدم وجود سامانه‌های مشابه ابری قابلیت تکرارپذیری و بررسی ندارند.
• موضوع تغییر اقلیم، ارزیابی آثار بارورسازی ابرها را مشکل می‌سازد. بدین معنا که با وجود پدیده تغییر اقلیم، رفتار سیستم‌های جوی با وضعیت میانگین آنها متفاوت خواهد بود و تفکیک اثرگذاری بارورسازی از اثرات تغییر اقلیم دشوار بوده و لذا امکان ارزیابی پروژه‌های بارورسازی ابرها نیز مشکل خواهد بود [16].

هرچه ارزیابی پروژه‌های بارورسازی ابرها با بی‌طرفی بیشتری صورت پذیرد، نتایج با اعتماد بیشتری قابل پذیرش خواهد بود. براساس بیانیه سال 2010 سازمان جهانی هواشناسی اکیداً توصیه شده است که ارزیابی برنامه‌های بارورسازی ابرها توسط افراد ذی‌صلاح غیروابسته به طرف عملیاتی انجام شود [5]. در طراحی هر برنامه بارورسازی ابرها، طرح ارزیابی باید بخشی از برنامه باشد [17]، اما چون ارزیابی علمی آثار بارورسازی ابرها باعث افزایش هزینه پروژه‌های عملیاتی خواهد شد، لذا در بیشتر مواقع در نظر گرفته نمی‌شود.

5. روش‌های نوظهور تعدیل وضع هوا

دانشمندان و محققان زیادی، تحقیقات و پژوهش‌های متعددی را در زمینه تعدیل وضع هوا انجام داده‌اند. در فناوری‌های نوظهور تعدیل وضع هوا، تلاش می‌شود که با یونیزه کردن جو پایین یا گرم کردن لایه‌های بالای جو، تعادل جو به‌گونه‌ای به‌هم ریزد که در منطقه مورد نظر افزایش یا کاهش رطوبت اتفاق افتد. در این نوع فناوری‌ها، به‌کارگیری آثار فیزیکی امواج الکترومغناطیس و الکتریکی و استفاده از خواص یون‌ها برای اثرگذاری بر جو و سامانه‌های بارش‌زا جایگاه مهمی دارد. فرایندی که در آن مولکول‌ها و اتم‌های طبیعی موجود در جو غالباً به‌وسیله ذرات پرانرژی باردار می‌شوند را یونیزاسیون‌ جو می‌گویند [18].

براساس گزارش‌های منتشر شده، فناوری‌های باران‌زایی نوظهور را می‌توان عمدتاً به انواع جو پایین با استفاده از بوسترهای زمینی و جو بالا با استفاده از گرم‌کننده‌های یونسفری تقسیم کرد [18]. از آنجا که درحال حاضر اثربخشی و آثار جانبی ناشی از اجرای این نوع فناوری دارای ابهام‌های جدی است و سکوت یا عدم تأیید مراجع جهانی ذی‌ربط در رابطه با آثار این فناوری به ابهام‌های آن بیشتر می‌افزاید، لازم است که توسعه این دست پروژه‌ها با اجرای طرح‌های پایلوت و مطالعات کتابخانه‌ای و احتیاط لازم صورت گیرد تا از اتلاف احتمالی منابع ملی جلوگیری شود. بر اساس نتیجه‌گیری گزارش سازمان جهانی هواشناسی که در سال 2018 منتشر شد نیز هنوز شواهد کمی برای اثربخشی فرآیندهای میکروفیزیکی پیشنهادی یونیزاسیون در تأثیرگذاری بر راندمان بارندگی ابر وجود دارد [19].

6. دیدگاه‌‌های بین‌المللی درباره ابرها و تعدیل وضع هوا

مهم‌ترین انجمن‌های علمی و معتبر دنیا در زمینه تعدیل وضع هوا عبارتند از: سازمان جهانی هواشناسی، انجمن مهندسین عمران آمریکا، انجمن تعدیل وضع هوا و انجمن هواشناسی آمریکا. این انجمن‌ها در دوره‌های زمانی مختلف بیانیه‌هایی در زمینه تعدیل وضع هوا صادر می‌کنند که علاوه‌بر دستاوردهای جدید، منتخبی از نظرهای خود را در آن اعلام می‌کنند که ممکن است در برخی موارد اتفاق‌نظر داشته و در برخی موارد نیز متفاوت باشد. جدول ۱، مهم‌ترین نکته نظرها و توصیه‌های این چهار گروه را در زمینه بارورسازی ابرها و تعدیل وضع هوا نشان می‌دهد.

جدول 1. گزیده‌ای از نظرها و توصیه‌های مراجع معتبر علمی درخصوص تعدیل وضع هوا و بارورسازی ابرها [20،5،17 و 21]

7.بررسی تجارب برخی کشورها و نتایج پروژه‌های بارورسازی ابرها

7-1. چین

 در یک مطالعه تأثیر بارورسازی بر ویژگی‌های ماکرو و میکروفیزیکی ابر و تفاوت تأثیر در مناطقی که دارای پوشش ابرهای همرفتی و ابرهای لایه‌ای در استان شاندونگ چین در ماه می ۲۰۱۸ بررسی شد [22]. پایش نتایج و مشاهدات بوسیله رادار هواپیما، ماهواره Suomi National Polar-Orbiting Partnership (NPP)  و ماهواره هیماواری 8 ژاپن (H8) انجام گرفت. مشاهدات هواپیما، نشانگر توسعه و تعمیق همرفت در منطقه بود و پژواک امواج رادار از منطقه قله ابر در ارتفاع بالاتر ابر به‌طور قابل توجهی افزایش یافت. فرآیند تعمیق و توسعه قائم لایه ابر همرفتی با تبدیل قطرات آب فوق سرد به بلورهای یخ و آزاد شدن گرمای نهان مرتبط است و منجر به تقویت جریان‌های صعودی و تقویت پژواک‌های رادار، افزایش ارتفاع قله ابر و تشدید بارش (افزایش سایز و تعداد قطرات باران) می‌شود. برعکس آن، در منطقه ابر لایه‌ای، پس از بارورسازی با یدور نقره، پژواک‌های راداری در ارتفاعات نزدیک به لایه بذرپاشی به‌طور قابل توجهی ضعیف‌تر شدند و قله‌های پژواک رادار حدود1/5 کیلومتر کاهش یافت و یک حفره با عمق و ارتفاع قابل توجه به وجود آمد و ویژگی‌هایی مانند یخ‌زدگی مسیرهای بذرپاشی ظاهر شدند. این امر نشانگر تسریع تبدیل قطرات آب به ذرات یخ در ابر لایه‌ای بر اثر بارورسازی است. تأثیر بارورسازی در مشاهدات ماهواره‌های NPP و H8  نشانگر تقویت فعالیت همرفتی در منطقه همرفت پس از بذرپاشی است، در حالی که در منطقه ابر لایه‌ای، ۱۵ دقیقه پس از بذرپاشی با یدورنقره، مسیر بذرپاشی با ابرهایی به عرض 1 تا 3 کیلومتر در فاصله ۱۰ کیلومتری پایین‌دست منطقه بذرپاشی مشخص شد و با افزایش عرض اکوی رادار (به سبب واگرایی و پخش توسط جریان) در جهت باد حرکت کرد.

در این تحقیق از مشاهدات هواپیمای مجهز به رادار برای ردیابی و مطالعه پاسخ‌های فیزیکی مختلف به بارورسازی و بذرپاشی در مناطق همرفتی و لایه‌ای ابرهای مختلط همرفتی-لایه‌ای استفاده شد. از نظر منطقه همرفتی، پژواک‌های راداری با عمق متراکم‌تر، قوی‌تر شدند و ارتفاع قله پژواک 0/1 تا 0/5 کیلومتر افزایش یافت. میانگین اکوی بازگشتی بین 5 تا 7  dBZبالاتر از قبل از بذرپاشی بود و شدت اکوی بازگشتی نزدیک سطح از ۱۲ به ۲۸ dBZ افزایش یافت که بیانگر افزایش اندازه ذرات است و نشان می‌دهد که بذرپاشی با یدور نقره در منطقه همرفتی، تشکیل ذرات بارش بزرگ اندازه را از طریق فرآیندهای برژرون، یخ‌زدگی و برخورد-تخریب تسریع کرده است. در منطقه لایه‌ای، پس از عملیات بارورسازی، مسیرهای بذرپاشی، یخ‌زدگی واضحی وجود داشت و این امر نشان می‌دهد که پس از بذرپاشی با یدور نقره، تبدیل رطوبت ابر به آب تسریع شده و همچنین کاهش دمای قله ابر نشانگر تشدید همرفت و تقویت جریان صعودی و افزایش ارتفاع قله ابر است. با این حال، در منطقه لایه‌ای، مکانیسم بذرپاشی استاتیکی نقش غالب را ایفا نمود و آب فوق سرد محیط با بذرپاشی یدور نقره به بلورهای یخ متراکم شد و با رسوب بلورهای یخ رشد یافته، بر سطح زمین بارید.

سوال چالش برانگیزی که باید مورد توجه قرار گیرد، این است که سهم نسبی تأثیر بارورسازی ابر در مقایسه با تغییرات و نوسان‌های طبیعی در پدیده مشاهده شده پس از بذرپاشی ابر چیست؟ در اصل، با این نوع آزمایشات نمی‌توان به این سوال پاسخ دقیق داد و تقریباً غیرممکن است که صرفاً با استفاده از داده‌های مشاهده‌ای مشابه رادار زمینی و هواپیما و بدون لحاظ منطقه هدف بارورسازی و منطقه شاهد برای مقایسه و همچنین لحاظ چینش باد در لایه‌های مختلف، به آن پاسخ داده شود. زیرا برای پاسخ به این سوال دو سامانه ابر مشابه (با ویژگی‌های ماکرو و میکروفیزیکی یکسان) برای مقایسه تأثیر بارورسازی ابر نیاز است تا تأثیر بارورسازی و عدم بارورسازی در سامانه‌های ابری در شرایط مشابه بررسی شده و ویژگی‌ها و شدت اکوهای رادار و اندازه‌گیری آهنگ و میزان بارش تجمعی در سطح زمین ارزیابی شود.  بنابراین، در اینجا به سادگی تغییرات ویژگی‌های ابر عمدتاً به بارورسازی ابر نسبت داده شده است که پذیرش آن با اطمینان بیشتر، مستلزم تحقیقات بیشتر در آینده با شبیه‌سازی‌های مدل‌های آب و هوای میان‌مقیاس است.

تحقیق دیگری در رابطه با عملیات بارورسازی در مرکز چین به منظور افزایش بارش و غلبه بر مشکلات کم آبی، مستندسازی تکامل مسیر بذرپاشی یخ‌زا در ابرهای لایه فوق سرد بر فراز چین مرکزی انجام شده است. مشاهدات با استفاده از ماهواره، رادار هواشناسی زمینی و باران‌سنج لیزری انجام شد تا شاهد محکم‌تری برای تکوین فضایی و زمانی خط بذرپاشی باشد که تاکنون برای مکانیزم‌های بذرپاشی یخ‌زا و فرآیندهای تشکیل بارش در چین ارائه شده است. مشاهدات ترکیبی، شواهد فیزیکی از فرآیندهای بذرپاشی ابر تا تقویت بارش و رسیدن آن به زمین را ارائه می‌دهند [23].

تجزیه و تحلیل داده‌های اندازه‌گیری شده توسط گذر ماهواره مادیس  در بازه زمانی مشخص در 19 مارس 2017 نیز خط بذرپاشی را پس از شروع بذرپاشی نشان داد که همزمان رادار هواشناسی نیز تأیید نمود. مسیر بذرپاشی در محیط ابری با دمای فوق سرد قرار داشت. مشاهدات ماهواره‌ای در آن زمان نشان داد که مسیر بذرپاشی با تشکیل بلورهای یخ و انجماد مسیر بذرپاشی و صعود هوا به دلیل آزاد شدن گرمای نهان مشخص می‌شود. اکویراداری تقویت شده 40 دقیقه پس از شروع بذرپاشی، هنگام عبور از محل باران‌سنج لیزری به سطح رسید و تأثیر بذرپاشی با دریافت قطرات بزرگتر باران (در مقایسه با قطرات کمتر از 1 میلی‌متر قبل و بعد از عبور تأثیر بارورسازی) نشان داده شد. به نظر می‌رسد که به سبب افزایش آهنگ بارش در بازه عبور باند اکوی قوی‌تر راداری از مکان باران‌سنج، تنها بزرگ‌ترین قطرات باران زمان کافی برای رسیدن به زمین در محل ایستگاه باران‌سنج لیزری را داشته‌اند. این زنجیره رویدادها پس از بذرپاشی ابرهای لایه فوق سرد، زنجیره کامل میکروفیزیکی رویدادها را به دلیل بذرپاشی یخ‌زا در ابرهای کوهساری نشان داده و نتایج سایر پژوهش‌های انجام شده در این زمینه را پشتیبانی می‌کند [24]. در انتهای پژوهش تأکید می‌شود که با توجه به این یافته‌ها و اهمیت آنها، ضروری است که از تجهیزات مشاهده میکروفیزیکی ابر استفاده شود و آزمایش‌های علمی و میدانی کاملی در مطالعات آینده طراحی شود. چنین مطالعاتی امکان درک جامع‌تر عملیات افزایش مصنوعی بارش را برای انجام بهتر عملیات علمی و بهبود اثربخشی برنامه فراهم خواهد کرد.

7-2. امارات متحده عربی

در پاسخ به کمبود منابع آب، که به دلیل افزایش جمعیت و تغییرات آب و هوا تشدید شده است، تعداد فزاینده‌ای از کشورها در تحقیقات و کاربردهای تعدیل آب و هوا و عمدتاً به منظور افزایش مصنوعی بارش سرمایه‌گذاری کرده‌اند. امارات متحده عربی از جمله این کشورهاست. هدف بارورسازی در این کشور با توجه به اقلیم و نوع سامانه‌های غالب آن، بارورسازی ابرهای گرم است که شامل وارد کردن ذرات بزرگ مصنوعی با قطر بزرگ (فراتر از آنچه که از جمعیت طبیعی ذرات آئروسل پس‌زمینه با اندازه‌های قطر نسبتاً کوچکتر) به ابرها برای افزایش جذب آب مایع موجود در ابر است. انتظار می‌رود ذرات بذرپاشی بزرگتر رطوبت‌زا در اثر رقابت با ذرات کوچکتر زمینه، بتوانند قطرات بزرگتر تولید کنند که موجب فعال شدن فرآیند برخورد-تجمع درون ابر شود و منجر به تولید بارش شده یا بارش طبیعی را تقویت کند. فرض اساسی این است که افزایش شناوری ابر که از طریق تبدیل محتوای آب ابر (بخار) به قطرات مایع از طریق چگالش می‌شود، باعث تقویت آزاد شدن گرمای نهان، صعود هوا و افزایش عمق ابر و در نهایت منجر به  افزایش گستره و طول عمر ابر و شدت بارش خواهد انجامید.

ارزیابی اثربخشی برنامه‌های عملیاتی بارورسازی ابر و ارائه معیارهای هزینه-فایده واقع‌بینانه به سیاست‌گذاران یک امرحیاتی است و طبق بررسی‌های انجام شده توسط تیم مربوطه کارشناسی سازمان جهانی هواشناسی در مورد فعالیت‌های جهانی افزایش بارندگی، به‌طور کلی بارورسازی ابر با استفاده از هواپیما نسبت به سایر تکنیک‌ها مانند ژنراتورهای زمینی، راکت‌های خاص و گلوله‌های توپخانه‌ زمینی مؤثرتر است.

بطور کلی تغییرات پیچیده فضایی-زمانی خواص ابر و بارندگی حاصل، عامل اصلی عدم قطعیت در ارزیابی‌های تأثیر بارورسازی است. به عنوان مثال، آزمایش‌های میدانی یک رخداد، اثرات بذرپاشی در طول عمر سامانه ابری خاص را ارائه می‌دهند که ممکن است با یک ابر بدون هسته تراکم (به عنوان کنترل) تفاوت قابل توجهی داشته باشد. در واقع، روش‌شناسی آزمایش، تصادفی‌سازی و تحلیل آماری مورد نیاز برای برنامه‌های بارورسازی ابر است. با توجه به اینکه ابرها واحدهای نمونه گذرا و کمتر قابل دسترس هستند، تکرارپذیری آزمایش‌های بارورسازی تصادفی را چالش‌برانگیز می‌کند. برای غلبه بر محدودیت‌های آزمایش‌های میدانی، چندین تحلیل آماری بلندمدت برای ارزیابی تأثیرات بارورسازی با استفاده از رگرسیون کنترل-هدف (یعنی بدون بارورسازی-بارورسازی) مشتق شده از سوابق بارندگی تاریخی دنبال شده است. از سوابق بارندگی در مناطق هدف و کنترل در دوره‌های بدون بارورسازی برای ایجاد یک معادله رگرسیون استفاده می‌شود که بارندگی طبیعی (بدون بارورسازی) را در منطقه هدف در طول دوره بارورسازی شبیه‌سازی می‌کند. تأثیرات بالقوه بارورسازی با مقایسه بارندگی طبیعی مبتنی بر رگرسیون (پیش‌بینی شده) در منطقه هدف با بارندگی واقعی مشاهده شده در دوره‌های بارورسازی تعیین می‌شود. الزامات اولیه این است که سوابق بارندگی در مناطق هدف و کنترل به‌طور معقولی مرتبط باشند و بارندگی در سنجه‌های کنترل توسط عملیات بارورسازی در منطقه هدف آلوده نشود. چالش بزرگ روش‌های آماری در این است که تحلیل‌های آماری صرفاً به اندازه‌گیری‌های محلی (سنجش باران) متکی هستند و نمی‌توانند تغییرات بالقوه گردش‌های آب و هوا را که ممکن است رژیم‌های بارندگی محلی را فراتر از اثرات بارورسازی تحت تأثیر قرار دهند، تشخیص و ثبت کنند. با این حال، تشخیص سازوکارهای فیزیکی مرتبط با تغییرات بالقوه در خواص ابر بارور شده برای تفسیر یافته‌های آماری ضروری است.

رادارهای هواشناسی برآوردهای با وضوح بالا و بلادرنگ از خواص ابر و بارندگی را با انتشار امواج الکترومغناطیسی و تجزیه و تحلیل امواج بازگشتی به رادار بر اثر پراکنش از پدیده‌های درون ابر مانند قطرات باران یا تگرگ را ارائه می‌دهند. کاوش حجمی پیوسته سامانه‌های راداری، اطلاعات حیاتی در مورد تکوین میکروفیزیکی و ترمودینامیکی ابرها در طول عمر آنها تولید می‌کند. در سال‌های اخیر، اسکن‌های حجمی رادارهای داپلری به‌طور فزاینده‌ برای شناسایی تفاوت‌های فیزیکی و شناسایی خواص ابر بذرپاشی شده و بدون بذر از جمله حجم طوفان، پوشش منطقه، طول عمر، شار و جرم باران، ارتفاع و محتوای آب قابل بارش استفاده شده است. گاهی سنجش رادار زمینی، توسط سنجش رادار هواپیما از درون ابر، در صورت وجود، مقایسه و تکمیل می‌شود.

آزمایش‌های معمول بارورسازی با هواپیما به صورت تصادفی، تفاوت خواص دینامیکی و میکروفیزیکی بین ابرهای هدف را که در محیط‌های بیابانی به ویژه با تراکم‌های متنوع گرد و غبار و آئروسل هستند، در نظر نمی‌گیرد. کشور امارات با بارش متوسط سالانه کمتر از 120 میلی‌متر در طول دو دهه گذشته یک برنامه عملیاتی بارورسازی رطوبت‌زا را از طریق هواپیما اجرا کرده است. در امتداد ساحل شرقی شبه جزیره عربستان در یک نقطه داغ و با فراوانی گرد و غبار منطقه‌ای، تأثیر توده‌های هوای قاره‌ای در مناطق ساحلی و کوهستانی آن همگرا می‌شوند. آزمایش یکپارچه با اندازه‌گیری‌های بسیار، فراوانی آئروسل‌های ریز غالباً سولفات را نشان می‌دهد که ممکن است به‌طور قابل توجهی بر تشکیل ابر و بارندگی تأثیر بگذارد. بنابراین، امارات به عنوان یک «آزمایشگاه طبیعی» برای مطالعه هر دو ویژگی‌های مزومقیاس و فرآیندهای میکرومقیاس آئروسل-ابر-بارندگی در یک منطقه جغرافیایی محدود در نظر گرفته می‌شود. بررسی اثرات بارورسازی با ترکیب هر دو تحلیل فیزیکی و آماری، جامع‌ترین رویکرد برای ارزیابی آزمایش‌های بارورسازی ابر در نظر گرفته می‌شود. در اینجا، اولین نتایج برنامه بذرپاشی ابر امارات با مقایسه سوابق سنجش بارندگی فصلی برای دوره‌های بدون بارورسازی (1981-2002) و بارورسازی شده (2003-2019) ارائه می‌شود. رگرسیون تاریخی هدف-کنترل پسینی، تشخیص نقطه تغییر و تحلیل‌های سری زمانی برای جدا کردن آماری بارندگی طبیعی و بارندگی‌های ناشی از بارورسازی انجام شد. ارزیابی‌های آماری با یک بررسی فیزیکی مبتنی بر رادار مورد مقایسه قرار گرفت.

در جدول 2 مشخصات ایستگاه‌های هدف و کنترل در امارات متحده عربی آورده شده است. ایستگاه‌های سنجش بارش در منطقه ساحلی و ایستگاه‌های هدف در منطقه کوهستانی شرق امارات قرار دارند.

جدول2. مشخصات ایستگاه‌های هدف و کنترل آزمایشات بارورسازی کشور امارات[25]

پژوهش انجام شده، اولین تلاش برای ارزیابی عینی تأثیرات برنامه بارورسازی ابرها در امارات متحده عربی است. روش‌شناسی این مطالعه ترکیبی از رویکردهای آماری و فیزیکی است که از سوابق بلندمدت داده‌های باران‌سنجی در دوره‌های بدون بارورسازی (1981-2002) و بارورسازی (2003-2019) و همچنین داده‌های رادار قطبشی استفاده شده است (برای تشخیص میکرو فیزیک ابر). با ایجاد رگرسیون با استفاده از داده‌های تاریخی گذشته بین ناحیه هدف- کنترل در بازه زمانی بدون بارورسازی و به کارگیری این روابط رگرسیونی بین مناطق هدف و کنترل در بازه زمانی بارورسازی، تأثیر عملیات بارورسازی در یک بازه زمانی 20 ساله مشخص شد. استفاده از این روابط و مقایسه داده‌های باران‌سنجی در ناحیه هدف و کنترل، نشان‌دهنده افزایش متوسط 23% در بارندگی مرتبط با بارورسازی ابرها است.

 آنالیز فیزیکی مبتنی بر رادار، بایگانی ویژگی‌های طوفان را بین طوفان‌های غیر بارورسازی (87 مورد) و بارورسازی (65 مورد) مقایسه کرده است. نتایج نشان‌دهنده بهبودهای سازگار و منظم در ویژگی‌های طوفان ظرف 15 تا 25 دقیقه پس از بارورسازی ابرها است. در حالی که محدودیت‌ها و عدم قطعیت‌ها نیاز به توجه و بررسی بیشتر دارند، نتایج کلی مطابق با ارزیابی‌های مشابه بارورسازی رطوبت‌زای عملیاتی در مناطق دیگر است. شواهد ترکیبی آماری-فیزیکی ارائه شده در این مطالعه، بینش‌های مهمی در مورد تأثیرات بلندمدت عملیات بارورسازی ابرها بر روی امارات متحده عربی و سهم آن در منابع آب کشور ارائه می‌دهد. برنامه تحقیقاتی امارات متحده عربی برای تقویت بارندگی در سال 2015 تحت نظارت مرکز ملی هواشناسی امارات تأسیس شد تا پیشرفت علمی و توسعه فناوری‌های جدید در این زمینه را تقویت و ترویج کند. مطالعات بیشتر با استفاده از اندازه‌گیری‌های ابری در محل همراه با مدل‌سازی میکروفیزیکی می‌تواند به ارزیابی و اصلاح عملیات بارورسازی ابرها کمک کند. تحقیقات هدفمند و هدایت‌شده بین‌المللی در چارچوب چنین برنامه‌هایی، می‌تواند نقش تقویت بارندگی را به عنوان یک ابزار قوی برای حمایت از تلاش‌ها جهت امنیت آبی توسعه دهد [25].

7-3. ایالات متحده آمریکا

در آمریکا آزمایشات بسیاری برای بارورسازی ابر و افزایش مصنوعی بارش صورت گرفته است. این نوع عملیات علاوه بر اینکه به صورت کمپین‌های تحقیقاتی ملی برای دوره‌های تعریف شده در مناطق هدف انجام می‌شود، توسط برخی شرکت‌های آب منطقه‌ای و به کاربری شرکت‌های خصوصی در بارورسازی ابرها صورت می‌گیرد. به خصوص در ایالت‌های مرکزی، غربی و جنوب‌غرب این کشور در ایالت‌هایی مانند وایومینگ، تگزاس و کالیفرنیا که کم و بیش با اقلیم مشابه ایران هستند و کمبود آب یکی از مشکلات دائمی آنها بوده است و با تغییر اقلیم در دهه‌های گذشته تشدید نیز شده است.

از جمله پروژه‌های بارورسازی که در کشور آمریکا انجام شده، پرو‌ژه‌های مربوط به بارورسازی ابرها در ایالت وایومینگ است که به مدت 6 سال انجام شده و نتایج آن در مجلات علمی معتبر انجمن هواشناسی آمریکا به چاپ رسیده است. انتخاب این پروژه‌ها به دو دلیل انجام شده است. اول اینکه از سابقه زمانی نسبتاً طولانی برخوردار است (6 سال) و دوم اینکه با روش‌های مختلف، نتایج بارورسازی ارزیابی شده است و این امر اطمینان به نتایج تحقیقات را بیشتر می‌کند. پروژه آزمایشی اصلاح آب و هوای وایومینگ یک آزمایش آماری تصادفی بارورسازی ابر بود که در دو رشته کوه در شرق وایومینگ انجام شد و 6 سال (2008-2013) به طول انجامید. هدف از این آزمایش، پاسخ به این سوال بود که آیا بارورسازی ابرهای کوهساری می‌تواند بارش برف و برف‌چال را افزایش دهد؟ طراحی آزمایشی شامل برف‌سنج‌های مشابه مستقر در پیکربندی منطقه کنترلی و هدف و برف‌سنج‌های هم‌متغیر برای حسابداری تغییرات بارش و بارورسازی ابر زمینی با یدور نقره بود. نتایج این آزمایش با طراحی آزمایش آماری-فیزیکی و با مدل‌سازی گروهی ارزیابی شده است.

نسبت رگرسیون ریشه اعمال شده بر 118 مورد آزمایشی (تعداد آزمایشات در این 6 سال) ، شواهد آماری کافی برای رد فرضیه صفر مبنی بر عدم وجود اثر بارورسازی ابر زمینی ارائه نکرد. تخمین‌های مدل‌سازی گروهی از تأثیر بارورسازی زمینی (با استفاده از ژنراتورهای زمینی)، ارزیابی جایگزینی از آزمایش 6 ساله را ارائه می‌دهند. نتایج رویکرد مدل‌سازی گروهی  با و بدون بارورسازی، میانگین افزایش بارندگی 5% با دامنه بین‌ 3%–7% را تخمین زد. تخمین تأثیر بر بارندگی سالانه در این رشته کوه‌ها نیازمند نتایج مطالعه دیگری است که نشان می‌دهد تقریباً 30% از بارندگی سالانه ناشی از ابرهایی است که در آزمایش بارورسازی قابل بارورسازی تشخیص داده شده‌اند. بنابراین، تأثیر بارورسازی در حدود 1/5 درصد از بارندگی سالانه است، در مقایسه با 1% برای آزمایش آماری-فیزیکی، که برای رد فرضیه صفر کافی نبود. این نتایج، برآوردی از تأثیر بارورسازی زمینی در رشته کوه‌های سیرامادره و مدیسین‌بو در وایومینگ ارائه می‌دهند که تغییرات در شرایط اولیه و فیزیک مدل را نیز در نظر می‌گیرند. در این تحقیقات، ابتدا ارزیابی آماری آزمایش تصادفی بارورسازی ابر در پروژه توصیف شد. از جمله توصیف تفصیلی از فرآیندهای کنترل کیفیت مورد استفاده برای غربالگری داده‌های برف‌سنج انجام شد. به عنوان بخشی از تلاش کنترل کیفیت، روش جدید و قوی برای تصحیح داده‌های برف‌سنجی توسعه یافت و 118  واحد آزمایشی از کل تعداد آزمایشات انتخاب شد که معیارهای کنترل کیفیت و بارورسازی را برآورده می‌کرد. نتایج آماری با استفاده از این 118 واحد آزمایشی که در شش سال جمع‌آوری شده است، نشان داد که شواهد آماری کافی برای رد فرضیه صفر مبنی بر عدم وجود اثر بارورسازی زمینی، وجود ندارد. در حالی که ممکن است با جمع‌آوری حدود 1000 مورد بتوان فرضیه صفر را رد کرد. زمان و هزینه مورد نیاز برای افزایش تعداد موارد آزمایش و کنترل، انجام موارد بیشتر را غیر ممکن می‌نماید. بنابراین به جای جمع‌آوری موارد اضافی با هزینه‌های بسیار زیاد، یک رویکرد مدل‌سازی گروهی برای تخمین تأثیر بارورسازی زمینی انجام شد و در بخش دوم این تحقیق، رویکرد مدل‌سازی این مزیت را دارد که شرایط با و بدون بارورسازی را می‌توان شبیه‌سازی کرد. این کار امکان تعیین تفاوت شبیه‌سازی‌های مدل برای تخمین اثر بارورسازی را فراهم می‌کند. رویکرد مدلسازی گروهی فرصت بهتری را برای تعیین عدم قطعیت در شرایط اولیه، انحرافات مدل و خطاهای تصادفی در شبیه‌سازی‌های مدل فرام می‌سازد. با این حال، پیش‌نیاز برای استفاده از یک مدل این است که شبیه‌سازی‌ها باید واقعیت را به‌طور معقول نشان دهند. داده‌های جامع برف‌سنج، داده‌های حاصل از ارسال بالون‌های هواشناسی و رادیومتری برای انجام این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت و مقایسه شبیه‌سازی‌های گروهی مدل‌ها و داده‌های برف‌سنجی در هر واحد آزمایشی، توافق معقولی را بین آنها نشان داد. با این حال، باید توجه داشت که در حالی که در اکثریت موارد میانگین نتایج مدلسازی گروهی تخمین بارش را نسبت به یک شبیه‌سازی قطعی بهبود می‌بخشد، در برخی موارد بارش مشاهده شده به‌طور قابل توجهی با میانگین مدلسازی گروهی متفاوت بود. از آنجایی که اثر بارورسازی از اختلاف یک شبیه‌سازی بارورسازی شده و بدون بارورسازی محاسبه می‌شود، اثر تخمین زده شده بارورسازی ممکن است همچنان معقول باشد.

اثر بارورسازی گروهی با یک مدلسازی 24 عضوی برای هر یک از سه مجموعه داده در مجموع 8946 شبیه‌سازی برای شبیه‌سازی هر یک از 118 واحد آزمایشی انتخابی را ایجاد نمود. این رویکرد انحرافات بالقوه ناشی از تغییر زمان بارش برای هر واحد آزمایشی را به حداقل رساند و مؤلفه واداشت کوهساری بارش را به خوبی پوشش داد. نتایج مدل‌سازی گروهی که در آن اثر جفت شده بارورسازی برای هر عضو مدل‌سازی گروهی تخمین زده شد، افزایش میانگین بارندگی 5% با دامنه بین‌ 3%–7% را نشان داد و این نتایج برآوردی از تأثیر بارورسازی زمینی در رشته کوه‌های سیرا مادره و مدیسین بو در وایومینگ برای واحدهای آزمایشی  vhارائه می‌دهند که تغییرات کلیدی در شرایط اولیه و فیزیک مدل در آنها در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده، موارد انتخابی تنها 30% از کل موارد بارندگی را تشکیل می‌دهند، بنابراین تأثیر کلی بارورسازی بر بارندگی سالانه در این منطقه حدود 1/5 درصد از بارش سالانه است [26].

همچنین در پژوهش علمی دیگری، مطالعات ارزیابی و نتایج مقالات علمی متعدد مرور شده و نتایج بارورسازی در آمریکا و به خصوص در ایالت‌های جنوب غربی و مرکزی این کشور بررسی شده است. مروری بر نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که در آمریکا نیز غالباً پروژه‌های بارورسازی ابر و افزایش مصنوعی بارش در پاسخ به کمبود منابع آب قابل اعتماد و نیازهای دیگر جامعه که اغلب در اثر تغییر اقلیم تشدید می‌شوند، انجام گرفته است و سابقه طولانی دارد. بر اساس این تحقیق که بر مبنای مرور مطالعات قبلی است، تعداد بیشتری از کشورها در حال برنامه‌ریزی یا اجرای فعالیت‌های افزایش بارندگی هستند و گاهی اوقات اقدامات ناامیدانه بر اساس وعده‌های غیرواقعی به جای دلایل علمی دقیق، اساس انجام چنین عملیاتی قرار می‌گیرند. در دو دهه گذشته، پیشرفت‌های عمده‌ای در قابلیت‌های مدل‌سازی، تحلیلی و مشاهده‌ای حاصل شده است که درک ما را از فرآیندهای مجزای ابر و تعاملات بالقوه آن‌ها افزایش می‌دهد. به دلیل مطالعات متعدد در مورد تعامل ذرات معلق و ابر برای اهداف اقلیمی، اکنون بهتر می‌توان تأثیر ذرات معلق موجود در هوا هنگام عمل به عنوان هسته‌های تراکم ابر و ذرات هسته‌زایی یخ را درک نمود و تأثیر تعداد و توزیع اندازه ذرات معلق و در نتیجه زنجیره سازوکار‌های موثر بر بارش را درک کرد. با این حال، انرژی عظیم مرتبط با سیستم‌های طبیعی ابر به این معنی است که هرگونه تلاش برای افزایش بارندگی در سطح زمین باید بر اساس دانش دقیقی از سیستم باشد و شامل مداخله‌ای دقیق (مانند بارورسازی با ذرات معلق مناسب که تراکم ذرات طبیعی را افزایش می‌دهند یا جایگزین می‌کنند) باشد.

این پژوهش به‌طور انحصاری بر اساس شواهد و مستندات علمی افزایش بارندگی تمرکز دارد. در این بررسی دو نوع ابری که در گذشته بیشتر در بارورسازی ابر مورد توجه بوده‌اند، در نظر گرفته شدند (ابرهای زمستانی کوهساری  یا ابرهای با دمای پایین و سرد و ابرهای همرفتی یا ابرهای گرم). بارورسازی ابرهای زمستانی کوهستانی با ذرات هسته‌زایی یخ، پتانسیل ایجاد بارش برف را برای افزایش انباشت برف (تقویت برف‌چال‌ها) در مناطق مخزن آب کوهستانی دارد. نوع دوم مربوط به ابرهای همرفتی فاز مایع و مختلط است که با ذرات جاذب رطوبت یا هسته‌زایی یخ انجام می‌شوند تا بارندگی فاز مایع یا مختلط را تحریک کنند مانند عملیات باروسازی ابر کشور امارات که با توجه به اقلیم آن بیشتر با این نوع سامانه‌های ابری سروکار دارد. ابرهای همرفتی فاز مخلوط با ذرات جاذب رطوبت یا هسته‌زایی یخ به منظور ایجاد بارش فاز مایع یا مخلوط بارورسازی شده‌اند. از آنجایی که این ابرها عموماً تحت تأثیر گرم شدن سطح زمین قرار می‌گیرند، تغییرپذیری بارش طبیعی آنها به این معنی است که شناسایی هرگونه افزایش بارش محلی ناشی از بارورسازی دشوار است و پیچیدگی سیستم‌های ابر به این معنی است که هر استراتژی بارورسازی نیازمند دانش دقیق از سیستم و تزریق دقیق ذرات معلق مناسب است که ذرات طبیعی را برای تقویت بارش طبیعی افزایش یا جایگزین کند. از طرفی برای مستند کردن فرآیندهای مرتبط با بارش طبیعی در منطقه مورد نظر و تخمین حساسیت آنها به بارورسازی، مطالعات اکتشافی مورد نیاز است. پس از تکمیل و موفقیت‌آمیز بودن طیف مطالعات اکتشافی، بارورسازی می‌تواند برای به دست آوردن منافع اقتصادی به مناطق و دوره‌های زمانی وسیع‌تری گسترش یابد. انجام عملیات بارورسازی در مقیاس حوضه آبریز، نیازمند بررسی‌های جامع است. قبل از انجام آزمایش در مقیاس حوضه آبریز، داده‌های تاریخی باید برای تخمین احتمال تشخیص تقویت بارش تجزیه و تحلیل شوند، بدین معنا که برای تعیین حداقل مدت آزمایش، تصادفی‌سازی بارورسازی و روش‌شناسی سازگار برای پشتیبانی از یک تحلیل آماری دقیق از داده‌های جمع‌آوری شده در طول آزمایش ضروری است. مدل‌سازی با وضوح بالا می‌تواند برای پشتیبانی از تمام مراحل یک آزمایش استفاده شود. علاوه بر این، مسائل احتمالی آلودگی، اکولوژیکی، جامعه‌شناختی و حقوقی و همچنین اثرات خارج از منطقه نیازمند بررسی است.

اگرچه درک کلی از ابرها در محیط سینوپتیکی آن پیشرفت کرده، اما با این حال، مسائل حل‌نشده‌ای در ارتباط با تعاملات بین ذرات معلق طبیعی و ذرات مصنوعی یا هستک‌های میعان و تراکم وجود دارند. به‌طور خاص، اساس فرآیندهای تکثیر ثانویه یخ در ابر به خوبی درک نشده است. تعاملات بین میکروفیزیک ابر و دینامیک و پیامدهای آن‌ها برای راندمان بارندگی و همچنین با دینامیک در مورد تمام مقیاس‌ها، نیازمند انجام تحقیقات بیشتر است. مکان، زمان و روش بارورسازی باید با شرایط محلی سازگار شود. ظرفیت‌های مشاهده (از جمله نرم‌افزارهای منبع باز قوی) و مدل‌سازی میان‌مقیاس سه‌بعدی با وضوح بالا از دینامیک، میکروفیزیک و فرآیندهای ذرات معلق به‌ویژه در رابطه با رقابت بین ذرات طبیعی و ذرات بارورسازی، باید پیشرفت کند. در حالی که کمبود آب در گذشته انگیزه‌ای برای ابتکارات بارورسازی ابر بوده است، در حال حاضر، شتاب گرفتن تغییرات اقلیمی در کنار عدم قطعیت‌های موجود، منجر به پیچیدگی بیشتر این موضوع شده است [27].

7-4. استرالیا

بارورسازی ابر کوهساری زمستانی برای دهه‌ها بر فراز کوه‌های برفی استرالیا برای تأمین منابع آب انجام شده است. با این حال، از جمله پژوهش‌هایی که شبیه‌سازی بارورسازی ابر را برای یک ارزیابی قوی و مبتنی بر رویداد از تأثیر بارورسازی مطالعه می‌کند، در سال 2023 انجام شده است [28]. کوه‌های برفی استرالیا، سرچشمه چندین رودخانه بزرگ هستند و انباشت برف ناشی از بارش کوهساری زمستان برای تولید برقآبی، آبیاری و فعالیت‌های تفریحی زمستانی در این حوضه حیاتی است. مطالعات نشان داده است که روند بارش برف در منطقه نزولی است و این موضوع سبب علاقه‌مندی به بارورسازی یخ‌زا به عنوان یک راه حل بالقوه برای این چالش‌ها شده است. از سال 2004، شرکتی خصوصی، در کوه‌های برفی استرالیا برای افزایش بارش برف در حوضه آبریز مربوطه، در طول ماه‌های سرد بذرپاشی ابر یخ‌زا را اجرا کرده است و طبق تحلیل داده‌های مشاهده‌اتی بلندمدت، تأثیر مثبت بارورسازی را بر منطقه هدف، به ازای هر عملیات بارورسازی یخ‌زا، منجر به افزایش بارش بین 0/37 تا 0/55 میلی‌متر بین سال‌های 2005 و 2009 شده است. بر اساس نتایج ارائه شده در پژوهش مربوطه، دسترسی به آب فوق سرد یک پیش‌نیاز مهم برای مؤثر بودن بارورسازی ابر است. بنابراین وجود آب فرا سرد یک عامل کلیدی است که برای شناسایی پتانسیل بارورسازی می‌بایست در عملیات میدانی بارورسازی قبل از انجام عملیات مورد سنجش و ارزیابی قرار گیرد.

 این مطالعه اولین شبیه‌سازی‌های عددی ابرهای بذرپاشی شده بر فراز کوه‌های برفی استرالیا است که با استفاده از مدل‌سازی با استفاده از یک نسخه خاص مدل عددی  WRF( مدل میان‌مقیاس منطقه محدود با کاربرد گسترده جهانی در هواشناسی) انجام گرفت. یک مدل بارورسازی یخ‌زای جدید، برای شبیه‌سازی پاسخ ابر به بذرپاشی کوهساری زمستانی تحت شرایط مختلف هواشناسی مورد استفاده قرار گرفت. سه مورد در طول دوره‌های بارورسازی در سال 2018 برای ارزیابی مدل انتخاب شدند که همزمان با یک شبکه اندازه‌گیری گسترده زمین‌پایه همراه بود و داده‌های شبکه اندازه‌گیری برای اعتبارسنجی و ارزیابی مدل استفاده شد.

مقایسه بین شبیه‌سازی‌ها و مشاهدات نشان داد که مدل عددی ساختارهای ابر، مسیر آب مایع و بارندگی را به‌طور واقع‌بینانه شبیه‌سازی نمود و آزمایش‌های حساسیت برای مشخص کردن عدم قطعیت‌های کلیدی در شبیه‌سازی ابرهای طبیعی و بذرپاشی شده و فرآیندهای بارندگی انجام شد. این مطالعه نشان می‌دهد که در سناریوهای بدون بارورسازی، انحرافات گرم و سرد در مجموعه داده‌های مختلف آغازگری، می‌توانند شدت و فاز بارندگی طبیعی را به شدت تحت تأثیر قرار داده و اثر بارورسازی در درجه اول به شرایط آئروسل و فرآیند هسته‌سازی یخ طبیعی حساس است و هر دو عامل یعنی وجود آب مایع فوق سرد و فاز بارندگی را تغییر می‌دهند و در نتیجه بر سرعت هسته‌سازی یدور نقره  تأثیر می‌گذارند. علاوه بر این، حساسیت‌ مدل در برخی موارد ناسازگار بود که نشان می‌دهد هیچ پیکربندی واحدی از مدل به‌طور بهینه هر سه مورد را نشان نمی‌دهد. این امر ضرورت استفاده از رویکرد چند مدلی برای ارزیابی جامع‌تر و دقیق‌تر تأثیر بارورسازی برجسته می‌کند.

7-5. هند

در چند دهه گذشته، با تغییر آب و هوا و افزایش میانگین دما، تقاضا برای روش‌های مؤثر افزایش بارندگی در مناطق خشک هند افزایش یافته است. در آزمایش تعامل ابر و ذرات هوا و افزایش بارندگی، یک تحقیق علمی در یک منطقه سایه باران از کوه‌های گات غربی هند انجام شده است. هدف اصلی، بررسی اثربخشی بارورسازی رطوبت‌دوست، در ابرهای همرفتی و توسعه یک پروتکل بارورسازی ابرها بوده است. در این عملیات، توصیه‌های سازمان جهانی هواشناسی رعایت شد و تحقیقات فیزیکی، آماری و عددی را در بر داشت. نتایج اولیه این تحقیقات، در دوره باران‌های موسمی 2018 - 2019 و با استفاده از دو هواپیمای مجهز، یک رادار دو قطبی  Cباند زمینی، یک شبکه بارش‌سنجی، رادیوسوندها و سنجنده‌های ذرات سطحی انجام شد. در این بارورسازی آب‌دوست، قطرات ابر و فرایندهای کلیدی میکروفیزیکی ابر با فرضیه بارورسازی ردیابی شد. چالش‌های قابل توجه ارزیابی تأثیرات بارورسازی در ابرهای همرفتی و نتایج 150 نمونه بارورسازی و 122 نمونه بدون بارورسازی آزمایش‌های تصادفی نشان داده شد. بیش از 5000 گذر ابر در شبکه هوایی مشاهده شد و جزئیات مربوط به خواص ابر همرفتی به عنوان شاخص‌های کلیدی برای استراتژی بارورسازی و پروتکل ارزیابی مد نظر قرار داشت. نتایج آزمایشات نشان می‌دهند که برای کاهش عدم قطعیت در بارورسازی ابرها، باید عملیات بارورسازی به صورت علمی انجام شود. در این پژوهش توصیه شده است که نتایج این مطالعه بایستی مورد توجه جامعه علمی و سیاست‌گذاران قرار گیرد که نگران تأثیر تغییرات آب و هوا بر بارندگی و کاهش کمبود بارندگی هستند.

 در این پروژه فرضیه‌های بارورسازی در ابرهای پایه گرم به شرح زیر بود:

• در بارورسازی با هستک‌های آب‌دوست (نمک) با ذرات با اندازه شعاع 1 تا 10 میکرومتر، طیف اندازه قطرات ابر در نزدیکی پایه ابر گسترده می‌شود که منجر به تشکیل قطرات باران تقویت‌شده در ارتفاع می‌شود.
• ذرات با شعاع زیر میکرومتر تشکیل قطرات باران را تا بالای سطح انجماد به تأخیر می‌اندازند، سپس با تشکیل گویچه‌های یخی سرعت یخ‌زدگی را افزایش و بارش را تسریع می‌کنند.
• ممکن است در محیط باران‌های موسمی تحت بادهای قوی، بارورسازی منجر به تأثیر بیشتر در خارج از منطقه هدف شود.

در این مطالعه، استراتژی بارورسازی در ابرهای پایه گرم (ابرهای جوششی در فصل تابستان مانند منطقه مونسون)، بر اساس ارزیابی اندازه‌گیری‌های قبلی در منطقه از تراکم هسته‌های میعان در محیط و پروفایل عمودی دما، رطوبت و بادها، معیارهای بارورسازی به شرح زیر تعیین شد:

1. پایه ابر کاملاً تعریف شده بدون بارش در زمان بارورسازی،
2. حداکثر مقدار محتوای آب مایع مساوی یا بیشتر از 0/5 گرم بر مترمکعب در 300 متر بالاتر از پایه ابر،
3. جریانات صعودی بیش از 1/5 متر بر ثانیه در پایه ابر باشد،
4. عمق لایه گرم بیش از 1 کیلومتر باشد،
5. در لایه بین 2 تا 6 کیلومتر جو رطوبت نسبی بیش از 40 درصد باشد.

 یکی دیگر از اثرات قابل توجهی که بررسی شد، عمق لایه گرم ( لایه بین سطح انجماد و ارتفاع پایه ابر) بود که به صورت خطی با شعاع مؤثر قطرات ابر مرتبط است. در این آزمایشات غالب ابرهای انباشته با ارتفاع بیش از 9 کیلومتر و معیار تعیین شده آن بود که عمق لایه گرم ابرها باید بیش از 1 کیلومتر باشد تا عملیات بارورسازی با ابرهای همرفتی در نظر گرفته شود.

در ارزیابی تأثیر بارورسازی، هدف، شناسایی تغییرات در خواص ابر قابل تشخیص از اندازه‌گیری‌های در محل است. در ابتدا، هواپیما در 300 متری بالای پایه ابر نفوذ می‌کرد تا محتوای آب مایع را بررسی کند و به دنبال جریانات صعودی نزدیک پایه ابر بیش از 1/5 متر بر ثانیه بود. هنگامی که شرایط مکمل برای بارورسازی مطابق معیارهای بارورسازی تعریف شده برقرار بود، ابری که دارای شرایط ذکر شده بود، انتخاب و بارورسازی با دو شعله سوزان در هر بال به مدت تقریبی 4 دقیقه با پرواز هواپیما در یک مسیر حلقوی در زیر پایه ابر انجام می‌شد. شعله‌های سوزاننده مواد بارورسازی ابرها در جریانات صعودی پایه ابر سوزانده می‌شوند تا ذرات بذر با حداقل پراکندگی وارد ابرها شوند. در این آزمایش چندین نفوذ ابر با جریانات صعودی بیشتر از 2 متر بر ثانیه و محتوای آب گرم بیشتر از 0/5 گرم بر متر مکعب انجام شده است.

 مشاهدات نشان داد که قطرات با قطر میانگین حجمی 10 میکرومتر نزدیک پایه ابر در اکثر مشاهدات، مربوط به غلظت تعداد قطرات بیش از 500 عدد در سانتی‌متر مکعب است. اغلب غلظت‌های بالای آئروسل‌ها مربوط به پایه ابرها است. رشد قطرات در محیط با غلظت آئروسل بالا (موارد بارورسازی) کند می‌شود، ابرها عمق بیشتری دارند و بارش از ارتفاعاتی که دما زیر صفر است می‌آید. ابرهای تمیز (با غلظت تعداد قطرات کمتر از 500 بر سانتی‌متر مکعب) قطرات باران را در ارتفاع پایین‌تر ایجاد می‌کنند. قطرات کوچک و بزرگ پس از بارورسازی به‌طور قابل توجهی بزرگ‌تر از نمونه‌های بدون بارورسازی هستند. این یافته نشان می‌دهد که بارورسازی، غلظت قطرات کوچک و بزرگ را افزایش داده که برای برخورد- تجمع ایده‌آل است. این رفتار برای طیف وسیعی از ارتفاعات پایه ابر مشاهده می‌شود.

درخصوص با غلظت قطرک‌های ابر، به دلیل تأخیر در توسعه بارش غلظت‌های بالاتر قطرک‌ها نسبت به غلظت‌های کمتر قطرک‌ها، به سبب مشاهده قطرات بزرگتر در فاز مختلط (وجود آب و یخ) ارجحیت دارند. بارورسازی در پایه ابر سبب افزایش غلظت ذرات بزرگ و کوچک شده و ابتدا کاهش فرآیند برخورد- تجمیع در سطوح پایین‌تر ابر و سپس سبب برخورد و چسبندگی بیشتر و افزایش آب مایع فوق سرد می‌شود و توسعه بارش را به تأخیر می‌اندازد [29].

8.بارورسازی ابرها و تعدیل وضع هوا از دیدگاه حقوقی و قانونی

8-1. قوانین و مقررات مربوط به تعدیل وضع هوا در آمریکا

آمریکا به‌دلیل سابقه زیاد در اجرای برنامه‌های تعدیل وضع هوا، وسعت زیاد و تنوع آب‌وهوایی، سیستم اداره سیاسی کشور به‌صورت فدرالی و وجود قوانین متعدد، باسابقه‌ترین کشور دنیا از نظر قوانین و مقررات تعدیل وضع هوا محسوب می‌شود، به‌طوری که اولین همایش در زمینه موضوعات قانونی تعدیل وضع هوا در سال 1976 توسط کانون وکلای آمریکا، در این کشور برگزار شد.

در آمریکا قوانین مربوط به تعدیل وضع هوا همانند دیگر فعالیت‌ها، توسط سه بخش، کنگره، مجالس ایالتی و نهادهای قانونی و دادگاه‌ها تنظیم می‌شود. از دلایل مهمی که براساس آنها وظیفه قانون‌گذاری درخصوص تعدیل وضع هوا برعهده نهادهای دولتی گذاشته شده را می‌توان به‌صورت زیر بیان کرد [30]:

1. آب‌وهوا بخشی از محیط‌زیستی است که مردم در آن زندگی می‌کنند.
2. به‌دلیل اینکه تخصیص سایر منابع آب ازجمله رودخانه‌ها توسط دولت، قانون‌گذاری شده است، لذا بدیهی است که وظیفه قانون‌مند کردن آب‌های جوی نیز برعهده دولت باشد.

به‌طور کلی تأمین حقوق و خسارات قانونی ناشی از تعدیل وضع هوا در برخی از ایالات آمریکا در قراردادهای قانونی لحاظ می‌شود. در این ایالات از هر ۵ مورد دادرسی حقوقی مربوط به مسائل آب، دست‌کم یک مورد مربوط به مسائل حقوقی آب جوی و خسارات وارد آمده از طرف تعدیل‌کنندگان وضع هواست.

در آمریکا رعایت و یا عدم رعایت ملاحظات محیط‌زیستی تعدیل وضع هوا به‌شدت کنترل می‌شود. در قانون سیاست‌های محیط‌زیستی آمریکا، مؤسسات مربوطه باید مسئولیت پروژه‌های اثرگذار بر کیفیت محیط‌زیست را برعهده گرفته و گزارش‌های مربوطه را ارائه کنند. همچنین در آمریکا وظیفه صدور مجوز بارورسازی ابرها برعهده نهاد نظارتی است که توسط مجلس تعیین می‌شود. برای مثال در ایالت تگزاس که سابقه دیرینه‌ای در اجرای برنامه‌های بارورسازی ابرها دارد، مسئولیت نظارت و صدور مجوز ابتدا برعهده وزارت کشاورزی و اداره منابع طبیعی بوده و در چند سال اخیر برعهده سازمان صدور مجوز و تنظیم مقررات تگزاس نهاده شده است.

8-2. کنوانسیون ژنو (1977) در مورد تعدیل وضع هوا

در سال 1974 به‌دنبال تنفر عمومی نسبت به استفاده از تعدیل وضع هوا در جنگ ویتنام توسط ارتش آمریکا، کنگره آمریکا قانون منع استفاده از فناوری بارورسازی ابرها و دیگر روش‌های مشابه در جنگ را تصویب کرد. پس از آن در سال 1976 از طرف اتحاد جماهیر شوروی و آمریکا یک راه‌حل بین‌المللی در زمینه منع استفاده غیردوستانه از فناوری‌های تعدیل وضع هوا پیشنهاد شد. به‌دنبال این پیشنهاد در مجمع عمومی سازمان ملل مباحث عمیقی در مورد پیش‌نویس کنوانسیونی در این‌خصوص که بعدها به کنوانسیون 1977 ژنو نام‌گذاری شد، صورت گرفت و مفاد این کنوانسیون با 96 رأی موافق در مقابل ۸ رأی مخالف و 30 رأی ممتنع برای امضا به تصویب رسید. کنوانسیون مذکور درمجموع به امضای 51 کشور دنیا رسید که کشور ایران یکی از آنهاست [31].

موضوع کنوانسیون 1977 ژنو منع استفاده از فناوری‌های تعدیل و یا تغییر محیط‌زیستی توسط ارتش و یا دیگر نیروهای متخاصم بوده و تعهدات اصلی آن این است که هر دولتی که متعهد به این کنوانسیون می‌شود، نباید از روش‌های تعدیل و تغییر محیط‌زیستی به‌صورت گسترده و طولانی‌مدت یا با هدف صدمات جدی جهت تخریب، ایجاد خسارت یا صدمه زدن به دیگر کشور‌ها و یا با اهداف نظامی و خصمانه استفاده کند. منظور از گسترده و طولانی‌مدت به‌ترتیب عبارتند از: ناحیه‌ای با مساحت چند صد کیلومترمربع و فواصل زمانی چند ماه و یا تقریباً فصلی و منظور از صدمات جدی، صدمه مهمی به زندگی انسان، طبیعت و منابع اقتصادی یا دیگر دارایی‌هاست.

9. آینده بارورسازی زمستانی ابرهای کوهستانی (بارورسازی یخ‌زا)

در شرایطی که منابع آبی به ویژه در برخی نقاط با نیاز آبی فراوان و کمبود آب مانند مناطق غربی ایالات متحده و خاورمیانه، در مواجهه با تغییرات آب و هوایی، روز به روز محدودتر می‌شوند، تحقیقات و فناوری‌های بارورسازی ابرها به‌طور فزاینده‌ای دنبال می‌شوند. با این حال، درک علمی اثربخشی بارورسازی ابرها، از جمله فرایندهای میکروفیزیکی مرتبط با ابرها مدت‌هاست که دارای عدم قطعیت بالایی بوده است.

با وجود این، برنامه‌های متعدد عملیاتی و تحقیقاتی تعدیل آب و هوا ادامه یافته و نتایج چندین برنامه تحقیقاتی بزرگ در بیستمین کنفرانس تعدیل آب و هوایی در ژانویه سال 2015 در آریزونا ارائه شد. این نشست به دنبال انتشار نتایج مورد انتظار پروژه آزمایشی تعدیل آب و هوای وایومینگ (در بخش تجارب ایالت متحده آمریکا تشریح شد) برگزار شد. پروژه وایومینگ، یک پروژه چند ساله حمایت شده توسط ایالت وایومینگ بود که شامل آزمایش‌های بارورسازی تصادفی برای ارزیابی آماری اثربخشی بارورسازی ابرهای کوهستانی یخ‌زا با یدورنقره برای افزایش برف در مناطق کوهستانی این ایالت بود. علاوه بر آزمایش آماری، مطالعات مدل‌سازی فیزیکی و عددی نیز با استفاده از رویکردهای نوآورانه انجام شد. مطالعه اصلی فرایندهای فیزیکی، برنامه تحقیقاتی که توسط بنیاد ملی علوم تأمین مالی شده به نام تحقیقات تأثیر بارورسازی ابرها بود که در پروژه تعدیل آب و هوای وایومینگ تلفیق شد و اندازه‌گیری‌های بی‌سابقه‌ای با استفاده از رادار ابر و لیدار، از ابرهای بارور شده و بدون بارورسازی انجام شد. همزمان با پروژه وایومینگ، دو برنامه بارورسازی تصادفی پشت سر هم در کوه‌های برفی استرالیا انجام شد و نتایج به دست آمده در این نشست ارائه شد. نتایج برنامه‌های تحقیقاتی نوآورانه مختلف بر بارورسازی ابرهای کوهستانی زمستانی متمرکز بود. نکات کلیدی خروجی این نشست به شرح زیر بود:

فرصت‌ها: با وجودیکه بودجه فدرال برای تحقیقات تعدیل آب و هوا در اواخر دهه 1980 به سرعت کاهش یافت، با این حال، در سال‌های بعد، تعدادی پیشرفت کلیدی در فناوری مرتبط با مطالعه باروری ابرهای کوهستانی زمستانی به وجود آمد. در حالی که برنامه‌های تحقیقاتی بارورسازی ابرها سابقه‌ای بیش از 60 ساله دارد و هنوز ادامه دارند، پیشرفت‌های زیادی نیز در این زمینه حاصل شده است که این امر تا حدودی به دلیل نوآوری‌های جدید در فناوری، مانند استفاده از رادار ابر باند w و مدل‌سازی ابر با وضوح بالا در تحقیقات باروری ابرها بوده است. تحقیقات مدل‌سازی ابر به ویژه با افزایش چشمگیر قابلیت‌های محاسباتی و همچنین توسعه فراسنج‌های بارورسازی ابرها با یدور نقره در مدل تحقیقات و پیش‌بینی آب و هوا (WRF) توسعه یافته است. علاوه بر این، از مدل‌های با تفکیک بالا برای شبیه‌سازی فرایندهای فیزیکی دخیل در ابرهای کوهستانی زمستانی استفاده می‌شود. همچنین با کمک مدل‌سازی می‌توان به سرعت یک دنباله تصادفی از رویدادهای تاریخی را شبیه‌سازی کرد که در نتیجه زمان مورد نیاز برای ایجاد برآوردهای آماری قوی از تأثیر بارورسازی بر روی یک منطقه یا حوضه آبریز در طول چندین سال عملیات را کاهش می‌دهد. ظهور داده‌های ماهواره‌ای با به‌روزرسانی سریع و تفکیک بالا، از جمله نسل بعدی ماهواره‌های زمین ثابت، مانند  (GOES-R)آمریکا و Himawari 8  ژاپن و ارائه محصولات ارزشمند مانند مسیر آب مایع ابر و ماهواره  مادیس، نیز یک پیشرفت مرزی جدید بوده که می‌تواند برای عملیات و تحقیقات بارورسازی ابرها مفید باشد.

از دیدگاه عملیاتی، قابلیت‌های مدل‌سازی جدید نیز یک پیشرفت مهم است، زیرا مدل‌های بهبود یافته برای بارورسازی ابرها برای کمک به برنامه‌ریزی، انجام و بهینه‌سازی عملیات بارورسازی ابرها و همچنین برای ارزیابی مزایای برنامه‌های عملیاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیشرفت کلیدی دیگر، که تا حدودی به دلیل قابلیت‌های بهبود یافته مدل‌سازی و فناوری‌های مشاهده‌ای است، توانایی تعریف بهتر پنجره‌های فرصت بارورسازی و تشخیص پاسخ بارورسازی است. علاوه بر این، استفاده از مجموعه داده‌های بازتحلیل مدل یا خروجی مدل‌های آب و هوای منطقه‌ای با تفکیک بالا برای مطالعه اقلیمی شرایط بارورسازی در مناطق با موانع کوهستانی با داده‌های مشاهداتی محدود یا بدون مشاهدات، در ارزیابی طوفان‌های زمستانی قابل بارورسازی، بسیار مفید است.

چالش‌ها: در حالیکه قطعاً جنبه‌های جدید و مهمی در رابطه با آینده بارورسازی ابرهای کوهستانی زمستانی وجود دارد، چالش‌های جدی نیز در این زمینه وجود دارد که لازم است مورد توجه و بررسی قرار گیرند. این موارد می‌توانند چالش‌هایی برای ارزیابی بارورسازی ابرها ایجاد کنند. از محدودیت‌های اندازه‌گیری و مدل‌سازی گرفته تا چالش‌های لجستیکی و روابط عمومی در رابطه با محدودیت‌های اندازه‌گیری و مدل‌سازی، ویژگی‌های مقیاس کوچک مانند ابرهای همرفتی ادغام شده و سلول‌های مولد درون ابر که ممکن است آغازگر تشکیل یخ طبیعی باشند و پیچیدگی‌های سیستم‌های طوفان در مناطق با توپوگرافی پیچیده به عنوان مناطق چالش‌برانگیز برای مدل‌سازی و تأیید مشاهدات را شامل می‌شوند. همچنین از نظر لجستیکی و روابط عمومی، بودجه و بهبود درک عمومی از بارورسازی ابرها به عنوان چالش‌های همیشگی شناسایی شدند. علاوه بر این، باید در مدیریت این پروژه‌ها تداوم وجود داشته باشد تا عملیات سازگار و طراحی شده به خوبی حفظ شوند، اما این هدف به دلیل محدودیت‌های بودجه و عدم قطعیت‌های موجود، غالباً چالش‌برانگیز خواهد بود.

آینده‌نگری: مدل‌سازی عددی به عنوان یک روش کارآمد برای شبیه‌سازی رویدادهای بارش طبیعی و تأثیرات بارورسازی بر ابرها اثبات شده است. با این حال، مدل‌سازی دارای عدم قطعیت‌هایی است که باید بیشتر درک و کمّی‌سازی شوند. برخی عدم قطعیت‌های کلیدی در مدل‌سازی آب و هوا و درک علمی کلی مربوط به آغاز و تکثیر یخ طبیعی، تقسیم‌بندی مایع و یخ ابر و توزیع اندازه قطرات است که بر مکانیسم‌های رشد برف تأثیر می‌گذارند. تحقیقات تعدیل آب و هوا در واقع می‌توانند با آزمایش‌ها و عملیات نسبتاً کنترل شده برای درک بهتر میکروفیزیک ابرها و مشاهده بارش انجام شوند. علاوه بر این، ماهیت آشفته آب و هوا در مقیاس‌های فضایی و زمانی مختلف که بارورسازی انجام می‌شود به وضوح آشکار است؛ یعنی حتی با وجود داده‌ها با وضوح بالا، شبیه‌سازی توزیع واقعی کمیت‌هایی مانند آب فوق سرد مایع یا بارش در مقیاس‌های چند ده کیلومتری و چند ساعته دشوار است. بنابراین، لازم است دنباله‌ای از شبیه‌سازی‌ها انجام شود تا تأثیر بلندمدت مورد انتظار بارورسازی در یک مکان خاص بر اساس مدل‌سازی، کمی‌سازی شود. این فرایند باید با مطالعات ارزیابی مدل پیشرفته باشد تا قابلیت اساسی مدل برای ثبت ویژگی‌های کلیدی بارش طبیعی و اثرات بارورسازی بر فیزیک ابر محلی را تأیید کند.

• کمی‌سازی عدم قطعیت‌ها برای جوامع تحقیقاتی و عملیاتی ضروری است. اعتبار علمی بارورسازی ابرها در جامعه تحقیقاتی تا زمانی که فیزیک اصلی مسئله بسیار بیشتر از آنچه در حال حاضر است، درک و کمی‌سازی نشود و تا زمانی که عدم قطعیت‌های واقعی در تأثیرات بارورسازی درک و کمی‌سازی نشود، ایجاد نخواهد شد.
• با توجه به اینکه توجیه بارورسازی ابرها بر حسب نیاز به منابع آبی بیشتر (برای مصارف شهری، کشاورزی، تولید برق آبی و غیره) هدایت می‌شود، تأثیر نهایی بارورسازی ابرها باید در مقیاس حوضه آبریز در طول یک فصل اندازه‌گیری و نشان داده شود. تمرکز بر تغییر جریان آب و تأثیرات بارورسازی بر جریان آب رودخانه‌ها تا به امروز در بسیاری از برنامه‌های تحقیقاتی بارورسازی ابرها تا حد زیادی نادیده گرفته شده است. پروژه وایومینگ یکی از استثناها است، که در آن تغییرات جریان آب ناشی از بارورسازی ابرها با استفاده از اندازه‌گیری‌ها از یک حوضه آبریز کوچک برای آزمون مدل هیدرولوژیکی و تخمین‌های کلی افزایش بارندگی از آزمایش تصادفی تخمین زده شد. با این حال، تخمین‌های توزیع فضایی تأثیر بارورسازی ابرها بر بارش می‌توانند با مدل بارورسازی ابرها شبیه‌سازی شوند و سپس از مدل‌های هیدرولوژیکی مبتنی بر فرایند، برای ارائه تخمین‌های دقیق‌تر در مورد تأثیرات جریان آب استفاده کرد. با اینکه مدل‌ها می‌توانند در این ارزیابی کمک کنند، اندازه‌گیری‌های بارش و جریان آب همچنان برای تعیین حد و تأیید مدل‌ها ضروری هستند. برای تحقق این امر، آزمایشات پایدار مورد نیاز است و بنابراین نیاز به یک حوضه آبریز مجهز به ابزار (در حالت ایده‌آل) به عنوان یک بستر آزمایش که برای سال‌ها حفظ شود پیشنهاد می‌شود. چنین سرمایه‌گذاری بلندمدت که بطور مداوم فرآیند تأثیر بارورسازی ابرها بر بارش را از آسمان تا زمین و رودخانه‌ها دنبال می‌کند و تأثیر بارش را بر روی زمین نشان می‌دهد، برای ذینفعان بیشترین اهمیت را دارد [32].

10.جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

درحال حاضر پروژه‌های تعدیل وضع هوا به دو صورت بارورسازی ابرها و یونیزاسیون جو در برخی از کشورها انجام می‌شود از این دو حالت، بارورسازی ابرها و با روش بارورسازی مستقیم با هواپیما یا ژنراتورهای زمینی و بخصوص برای ابرهای کوهساری حاوی آب فرا سرد رایج‌تر بوده و با اهداف افزایش بارش یا کاهش خسارات جوی انجام می‌شود. یونیزاسیون جو با هدف اثرگذاری بر تغییرات آب‌وهوا کمتر رایج بوده و آثار و کاربرد آن برای مجامع علمی هنوز بطور کافی مشخص نشده است و کارآمدی آن اثبات نشده است. از طرف دیگر تأثیر بارورسازی ابرها بر افزایش بارش، محدود بوده و حداکثر حدود 15 تا 20%  و تحت شرایط مناسب (در ابرهایی حاوی آب فراسرد به مقدار مناسب) و برای یک ابر یا سامانه ابری معین در مقیاس یک حوضه آبریز محدود می‌شوند (بدون افزایش بارش قابل ملاحظه در سال). نکته حائز اهمیت آن است که اغلب فعالیت‌های انجام شده در کشورها برای بارورسازی ابرها و یونیزاسیون جو، بر اساس رهیافت علمی و فنی نیستند و برخی از این پروژه‌ها صرفاً بر اساس فشارهای اجتماعی و از روی استیصال برای تأمین آب انجام می‌شود و فاقد الزامات لازم برای اجرای این پروژه‌ها از جمله فاقد سیستم‌های ارزیابی هستند [33].

   به دلیل تغییرپذیری سامانه‌های ابر و مقیاس انرژی بسیار زیاد درگیر در فرآیندهای درون ابرها، علیرغم گذشت بیش از 8 دهه از فعالیت‌های بارورسازی، هنوز توافق جامعی در مورد تأثیر بارورسازی ابرها و افزایش مصنوعی بارش وجود ندارد. جهت آشکارسازی تأثیر بارورسازی ابرها در منطقه هدف و دوره زمانی قابل ملاحظه، نیاز به تحلیل آماری قوی و مؤثر با استفاده از داده‌های مربوط به تعداد زیادی عملیات بارورسازی در بازه‌های زمانی نسبتاً طولانی است. همچنین برای ارزیابی تأثیر بارورسازی در افزایش بارش، تداوم تحقیق و مطالعه با بکارگیری تمامی روش‌ها و فناوری‌های در دسترس، شامل مطالعات آماری با داده‌های مشاهداتی زمین‌پایه و دورسنجی  با طول دوره زمانی مناسب (شامل داده و اطلاعات تعداد زیادی عملیات بارورسازی مشابه و مطالعات فیزیکی و مدل‌سازی گروهی هواشناسی برای شبیه‌سازی بهینه فرآیندهای فیزیکی و دینامیکی ابر جهت شناخت و ارزیابی اطمینان‌بخش تأثیر بارورسازی ابرها لازم و ضروری است. در این راستا لازم است پروژه‌های بلندمدت مطالعاتی (فصلی یا سالانه) در گستره و مقیاس حوضه‌های مجزای آبریز تعریف و ارزیابی شود. هنگام طراحی پروژه‌های بارورسازی ابرها، لازم است تمایز بین فازهای طراحی، عملیات، جمع‌آوری و تحلیل داده مورد توجه دقیق و جدی قرار گیرد تا ضمن اجتناب از خطای احتمالی، تحلیل نتایج و ارزیابی تاثیر احتمالی بارورسازی در منطقه هدف امکان‌پذیر باشد. بر اساس نتایج ارزیابی تیم تخصصی سازمان جهانی هواشناسی از عملیات بارورسازی ابرها در کشورهای مختلف، این موارد گفتنی است [19]:

قبل از شروع یک آزمایش بزرگ‌مقیاس، ضروری است که طیف وسیعی از مطالعات مقدماتی انجام شود که مناسب بودن محیط هواشناسی محل پیشنهادی برای افزایش بارندگی پایدار را نشان دهد. چنین مطالعات اکتشافی ضروری است زیرا شرایط برای بارورسازی ابر مؤثر، محدود به مکان‌های مناسب از نظر جغرافیایی و فصلی هستند.

یک مطالعه مقدماتی مهم شامل استفاده از داده‌های تاریخی برای مستندسازی تغییرپذیری بارندگی و تخمین زمان مورد نیاز برای تشخیص افزایش قابل توجه بارندگی طبیعی در سراسر منطقه هدف در مقیاس زمانی فصلی لازم است. زیرا تغییرپذیری طبیعی فرآیندهای ابر، از جمله بارندگی روی زمین، بسیار زیاد است. طراحی و مدیریت دقیق برای بهینه‌سازی احتمال تشخیص و تأیید اساس فیزیکی افزایش بارندگی از بارورسازی ابر ضروری است. برای تشخیص اثرات بارورسازی، باید آزمایش‌های تصادفی انجام شود که در آن خواص رویدادهای بارورسازی شده مشخص با رویدادهای مشابه اما بدون بارورسازی مقایسه شوند. مقایسه‌ها نه تنها در مورد مقدار بارندگی در رویدادهای بارورسازی شده و بدون بارورسازی، بلکه در مورد طیف وسیعی از خواص که دنباله فرآیندهای فیزیکی منجر به هرگونه افزایش بارندگی را شناسایی می‌کنند، مورد نیاز است. قابلیت‌های سیستم‌های مشاهده در تمام مقیاس‌ها از میکروفیزیکی تا هواشناسی در مقیاس همدیدی (سینوپتیکی) بسیار قابل توجه هستند، به‌طوری که استفاده از ابزارهای زمینی، مبتنی بر رادار و هواپیما و مبتنی بر ماهواره برای مشاهده سیستماتیک این خواص فیزیکی (و شیمیایی) امکان‌پذیر است.

برای اینکه تحلیل آماری تأثیر بارورسازی قوی و کارآمد باشد، ضروری است که یک ساختار و روش دقیق برای انتخاب رویدادها به عنوان نمونه بارورسازی شده و برای بارورسازی رویدادهای تصادفی تهیه شود. به‌ویژه مهم است که این پروتکل‌ها به‌طور دقیق و مداوم در طول آزمایش دنبال شوند. یک جنبه از پروتکل‌ها، اندازه‌گیری دقیق و مداوم متغیرهای کلیدی مانند بارندگی در سراسر منطقه مورد آزمایش است، به‌ویژه برای ابر همرفتی، این اندازه‌گیری‌ها شامل رادارها خواهد بود که باید در طول آزمایش به‌طور معمول و مداوم کالیبره شوند.

ارزیابی یک آزمایش بارورسازی ابر باید بر اساس درک علمی زنجیره فرآیندهای دینامیکی و میکروفیزیکی منجر به افزایش بارندگی روی زمین باشد. در حالی که زنجیره فرآیندها برای ابرهای کوهساری زمستانی اکنون در حد قابل قبولی درک شده است، همچنان عدم قطعیت‌های قابل توجهی در فرآیندهای مرتبط با افزایش بارندگی در ابر همرفتی فاز مخلوط (آب و یخ) وجود دارد. این عدم قطعیت‌ها به این معنی است که ارزیابی کامل یک آزمایش افزایش بارندگی در مقیاس حوضه آبریز در ابر همرفتی فاز مخلوط اگر غیرممکن نباشد، قطعاً دشوار خواهد بود.

عوامل بارورسازی مانند یدور نقره سمی هستند، اما مقدار مواد شیمیایی خارجی مورد استفاده در بارورسازی ابر معمولاً بسیار کم است تا سطح این مواد شیمیایی در محیط به سطح "محرک" برای نگرانی‌های بهداشتی نزدیک نشود. با این وجود، برای هر آزمایش بزرگ‌مقیاس، نظارت و ارزیابی دقیق خطرات زیست‌محیطی نیز مهم است.

لزوم انجام آزمایش‌های در مقیاس حوضه آبریز با هدف نشان دادن مزیت اقتصادی بارورسازی ابر اجتناب‌ناپذیر است و به دلیل تغییرپذیری زیاد بارش طبیعی، چنین تحلیل‌هایی برای محاسبه هزینه-فایده اقتصادی ساده نیستند، حتی برای بارورسازی ابرهای کوهساری زمستانی که سیستم ابر و منطقه هدف به‌وضوح قابل شناسایی و ثابت هستند نیز چندان ساده نیست. بنابراین ادعاهای تأثیر بارورسازی و افزایش بارش بدون مستندات علمی قابل پذیرش نیست.

مقیاس‌بندی اثرات بارورسازی ابرهای همرفتی فاز مخلوط همچنان به عنوان یک چالش اساسی است که علت اصلی در این امر به عدم قطعیت‌ها در اساس فیزیکی روش‌شناسی و همچنین به دلیل تغییرپذیری شدید ابرهای همرفتی در فضا و زمان مربوط است. عدم قطعیت‌های قابل توجهی که در حال حاضر در چارچوب علمی بارورسازی ابر وجود دارد، به‌ویژه برای ابرهای همرفتی فاز مخلوط، تأثیر بارورسازی را محدود می‌کند اما انتشار داده‌ها و نتایج تحقیقات مرتبط علمی بین‌المللی در این رابطه مفید و کمک‌کننده خواهد بود.