കൃത്രിമമഴയെ വിളിക്കേണ്ടിവരുമോ?

കേരളം സമാനതകളില്ലാത്ത വരൾച്ചയെ അഭിമുഖീകരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന സന്ദിഗ്ധഘട്ടത്തിലാണ് കൃത്രിമമഴയെക്കുറിച്ചുള്ള ചർച്ചകൾ ഉയർന്നുവരുന്നത്. രൂക്ഷമായ ജലക്ഷാമവും മലിന ജലജന്യരോഗങ്ങളും വർധിച്ച ഉഷ്ണവും എല്ലാം ചേർന്ന് നമ്മുടെ സംസ്​ഥാനം ചൂടുകാലാവസ്​ഥയുടെ കഠിനതകൾ ഏറെ അനുഭവിച്ചുതുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. തെക്കുപടിഞ്ഞാറൻ കാലവർഷം (ഇടവപ്പാതി) അടുത്തടുത്ത വർഷങ്ങളിൽ ദുർബലമായതാണ് ഈ അത്യുഷ്ണത്തിന് കാരണം. ഇതോടൊപ്പം തുലാവർഷവുംകൂടി ദുർബലമായതോടെ കുടിവെള്ളത്തിന് നെട്ടോട്ടമോടേണ്ട അവസ്​ഥയിലാണ് ഭൂരിഭാഗം മലയാളികളും. ഈ അവസരത്തിൽ കൃത്രിമമഴയുടെ ശാസ്ത്രീയതയെയും സാംഗത്യത്തെയും കുറിച്ചറിയുന്നത് നന്നായിരിക്കും.

കൃത്രിമമഴ എന്ത്, എങ്ങനെ?
വിൻസൻറ് ഷെയ്ഫർ എന്ന അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്​ഞനാണ് കൃത്രിമമഴയെക്കുറിച്ച് ആദ്യമായി പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. ക്ലൗഡ് സീഡിങ് എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ 1946ൽ അദ്ദേഹം നടത്തിയ പരീക്ഷണമാണ് പിന്നീട് മറ്റു പല രാജ്യങ്ങളിലും പ്രസിദ്ധമായത്. ഏറെ ചെലവേറിയ ഈ പദ്ധതി ചില രാജ്യങ്ങളിൽ പരീക്ഷിച്ച് വിജയിക്കുകയും ചിലയിടങ്ങളിൽ പരാജയപ്പെടുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഈർപ്പ സമ്പുഷ്​ടമായ മേഘപടലങ്ങളുടെ ഭൗതിക രാസസ്വഭാവവും ഘടനയും എത്രത്തോളം ആഴത്തിൽ നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കാൻ സാധിക്കുമെന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് കൃത്രിമമഴയുടെ വിജയസാധ്യത നിലനിൽക്കുന്നത്. മഹാരാഷ്​ട്ര, ആന്ധ്രപ്രദേശ്, കർണാടക, തമിഴ്നാട് മുതലായ സംസ്​ഥാനങ്ങളിൽ ഇത് നേര​േത്തതന്നെ പരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.

അന്തരീക്ഷത്തിൽ ധാരാളം മേഘങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും അവ മഴയായി ഭൂമിയിലേക്ക് പതിക്കാത്ത അവസ്​ഥയിലാണ് ക്ലൗഡ് സീഡിങ് നടത്തുന്നത്. മേഘങ്ങളിലെ നീരാവിയെ ചില പ്രത്യേക സൂക്ഷ്മകണങ്ങൾ (എയ്റോസോൾസ്) ഉപയോഗിച്ച് മഴത്തുള്ളിയായി മാറ്റുകയാണ് ഈ പ്രക്രിയയിലൂടെ ചെയ്യുന്നത്. അതിനാൽതന്നെ വളരെയധികം സങ്കീർണവും ശാസ്ത്രസാങ്കേതിക വൈദഗ്ധ്യം ഏറെ ആവശ്യമുള്ള ഒരു പരീക്ഷണവുമാണിത്. ഇതി​െൻറ ശാസ്ത്രീയവശത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ അറിയാം.

വേനൽക്കാലത്ത് (തെളിഞ്ഞ അന്തരീക്ഷ സ്​ഥിതിയിൽ) ഭൂമിയുടെ കരപ്രദേശം പെട്ടെന്ന് ചൂടുപിടിക്കുകയും ഈർപ്പം നിറഞ്ഞ അന്തരീക്ഷവായു സംവഹനപ്രക്രിയമൂലം (Convection) മേലോട്ടുയരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉ‍യരുന്ന വായു, മുകളിൽ മർദം കുറവായതിനാൽ വികസിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ വികസിക്കുന്നതിന് ആ വായുപടലത്തി​െൻറ ആന്തരികമാ‍യ ഊർജമാണ് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത്. തൽഫലമായി വായുപിണ്ഡം തണുക്കുകയും അതിലെ നീരാവി ഘനീഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഘനീഭവിച്ച നീരാവി മഴത്തുള്ളികളായി മാറണമെങ്കിൽ, ഏതാണ്ട്  ഒരു മൈക്രോമീറ്ററോളം മാത്രം വലുപ്പമുള്ള അനേകം തുള്ളികൾ ഒത്തുചേർന്ന് ഒന്നായി മാറണം. എന്നാൽ, അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഈ സംയോജനം ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായി നടക്കുന്നത് അതിൽ തങ്ങിനിൽക്കുന്ന പൊടിപടലങ്ങൾ പോലുള്ള സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ (എയ്​റോസോൾസ് ) വെള്ളത്തുള്ളികൾക്ക് സംലയിക്കാൻ ഒരു ഇരിപ്പിടമായി വർത്തിക്കുേമ്പാഴാണ്.

ഇപ്രകാരം ജലത്തെ ആഗിരണം ചെയ്ത് വലിയ തുള്ളികളുണ്ടാവാൻ സഹായിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മകണങ്ങളെ മേഘസാന്ദ്രീകരണ കണികകൾ (Cloud Condensation Nuclei) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ കണങ്ങൾക്ക് ചില പ്രത്യേക ഭൗതിക^രാസഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഏതാനും മൈക്രോമീറ്റർ (ഒരു മീറ്ററി​െൻറ പത്ത് ലക്ഷത്തിൽ ഒരു ഭാഗം) മാത്രം വലുപ്പവും ജലാഗിരണശേഷി കൂടുതലുമുള്ള സാന്ദ്രീകരണ കണങ്ങളാണിവ. ഇത്തരത്തിലുള്ള അനേകം കണങ്ങളിൽ നീരാവി ഘനീഭവിക്കുകയും അന്തർവ്യാപനം (Diffusion) വഴി അവ വലുതാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ചില പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ മേഘങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പല വലുപ്പമുള്ള തുള്ളികൾ ഉണ്ടാവുകയും ഭാരം കൂടിയ തുള്ളികൾ താഴോട്ടുപതിച്ച് ചെറിയ തുള്ളികളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുകയും അവ ഒത്തുചേർന്ന് വീണ്ടും വലുതാവുകയും ചെയ്യും.

ഇത്തരത്തിലുള്ള സംഘർഷണ സംലയനം (Collision And Coalescence) വഴിയാണ് മേഘത്തുള്ളികൾ വളരുന്നതും ഏതാണ്ട് ഒരു മില്ലിമീറ്ററോളം വലുതാവുേമ്പാൾ ഭൂഗുരുത്വത്തി​െൻറ സ്വാധീനത്താൽ മഴയായി ഭൗമോപരിതലത്തിൽ  പതിക്കുന്നതും. എന്നാൽ, മേഘത്തുള്ളികൾ ചെറുതും എല്ലാം ഏതാണ്ട് ഒരേ വലുപ്പവുമായിരുന്നാൽ മേൽപ്പറഞ്ഞ കൂട്ടിയിടിയും സംലയനവും കാര്യക്ഷമമായി നടക്കില്ല. ഇവിടെയാണ് ക്ലൗഡ് സീഡിങ് വഴി നാം കൃത്രിമമായി പല വലുപ്പമുള്ള സാന്ദ്രീകരണകണങ്ങളെ മേഘങ്ങൾക്കുള്ളിൽ വിതറുന്നത്. അത്യാധുനിക ഉപകരണങ്ങൾ അടങ്ങിയ പരീക്ഷണ വിമാനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ക്ലൗഡ് സീഡിങ് സാധ്യമാക്കുന്നത്.

കഠിനമായ വരൾച്ച നേരിടുന്ന പ്രദേശങ്ങളിൽ അന്തരീക്ഷത്തിൽ കാർമേഘങ്ങൾ രൂപം കൊള്ളുകയും എന്നാൽ അവ പെയ്യാതെ ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ ശിഥിലീകരിച്ചു പോവുകയും ചെയ്യുന്ന അവസ്​ഥയിലാണ് സീഡിങ്ങിന് ശ്രമം നടക്കാറുള്ളത്.  ഡ്രോപ്ലർ വെതർ റഡാറുകളുപയോഗിച്ച് സീഡിങ്ങിന് അനുയോജ്യമായ മേഘങ്ങളെ കണ്ടെത്തുകയാണ് ശാസ്ത്രജ്​ഞരുടെ ആദ്യ പരിപാടി. തുടർന്ന് അവയുടെ മഴ പെയ്യിക്കൽശേഷിയും ഘടനയും മനസ്സിലാക്കുന്നു. മേഘരൂപവത്​കരണത്തി​െൻറ ആദ്യഘട്ടത്തിൽ വായു ചൂടുപിടിച്ച് ശക്​തിയായി മുകളിലേക്കുയരുന്ന സ്​ഥലം റഡാർ ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായി മനസ്സിലാക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ ലംബപ്രവേഗം കൂടുതലുള്ള ഭാഗത്ത് മേഘത്തി​െൻറ അടിഭാഗത്തോടടുത്ത് പരീക്ഷണ വിമാനമുപയോഗിച്ച് 2^5 മൈക്രോൺ വലുപ്പമുള്ള എയ്റോസോൾസ് (കറിയുപ്പ്, പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡ്, മഗ്​നീഷ്യം മുതലായവയുടെ കണങ്ങൾ) സ്പ്രേ ചെയ്യുന്നു. ഈർപ്പാഗിരണശേഷിയും വലുപ്പവുമുള്ള ഇവ നീരാവിക്ക് ഘനീഭവിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ഇരിപ്പിടം ഒരുക്കുകയും സംഘർഷണ സംലയനം എളുപ്പത്തിൽ സാധ്യമാക്കുകയും,  പെയ്യാതെ പോകുമായിരുന്ന മേഘത്തെ മഴയായി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. 

മഴമേഘങ്ങളുടെ ഉയരം പൂജ്യം ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് അന്തരീക്ഷ താപനിലയുടെ ഉയരത്തെക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ അതിനെ ഉഷ്ണവൃഷ്്ടി (Warm Rain ) എന്നും പൂജ്യം ഡിഗ്രിയെക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ (മൈനസ് താപനില) അതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മഴയെ ശീതവൃഷ്്ടി (Cold Rain) എന്നും വിളിക്കുന്നു. ഉഷ്ണവൃഷ്​ടിക്ക് മേഘങ്ങളുടെ അടിഭാഗത്തുനിന്നും ശീതവൃഷ്​ടിക്ക് മുകൾഭാഗത്തുനിന്നുമാണ് സാധാരണയായി സീഡിങ്​ നടത്താറുള്ളത്. ശീതവൃഷ്​ടിക്ക് കൂടുതൽ അനുേയാജ്യമായത്​ സിൽവർ അയഡൈഡ്, ഘനീഭവിച്ച കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് മുതലായവയുടെ കണികകളാണ് (ചിത്രം കാണുക). സീഡിങ്ങിന് ശേഷം 15^30 മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ നമുക്ക് മഴ പ്രതീക്ഷിക്കാം. ഇതാണ് പൊതുവിൽ കൃത്രിമമഴയുടെ പിന്നിലുള്ള ശാസ്ത്രം.

ജനങ്ങളുടെ ആശങ്കകളും വസ്തുതകളും
ക്ലൗഡ് സീഡിങ്ങിനെ സംബന്ധിച്ച് നിരവധി ആശങ്കകൾ നിലനിൽക്കുന്നുണ്ട്. മേഘങ്ങളിൽ വിതറുന്ന സൂക്ഷ്മ വസ്തുക്കൾ അർബുദം പോലുള്ള മാരകരോഗങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുമോ? ഒരു ഭാഗത്ത് മഴ പെയ്യിക്കുമ്പോൾ വേറെ ചിലയിടങ്ങളിൽ മഴ ഇല്ലാതാകുമോ? മേഘങ്ങൾക്കകത്ത് കൂടി വിമാനങ്ങൾ പറക്കുേമ്പാൾ അപകടം സംഭവിക്കുമോ? വെള്ളപ്പൊക്കമുണ്ടാകുമോ? മഴവെള്ളത്തി​െൻറ സ്വാഭാവിക ഗുണത്തിനും മണത്തിനും മാറ്റമുണ്ടാകുമോ? സീഡിങ്​ കാലാവസ്​ഥ വ്യതിയാനത്തിന് കാരണമാകുമോ? അത് വരൾച്ചയെ ശാശ്വതമായി പരിഹരിക്കുമോ? സർവോപരി ക്ലൗഡ് സീഡിങ്​ ഉദ്ദേശിച്ച ഫലപ്രാപ്തി കാണുമോ​? എന്നിങ്ങനെ അനവധി ചോദ്യങ്ങളാണ് ദിവസവും ഉയരുന്നത്. എന്നാൽ, പതിറ്റാണ്ടുകൾ നീണ്ടുനിന്ന ഗവേഷണഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഈ ആശങ്കകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും അസ്​ഥാനത്താണ് എന്നുതന്നെയാണ്.

ആഗോളകാലാവസ്​ഥ സംഘടനയുടെ (WMO)കർശന മാർഗനിർദേശങ്ങൾക്ക്​ വിധേയമായാണ് ഇത്തരം പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താറുള്ളത്. ആദ്യമായി, ഇതിനുപയോഗിക്കുന്ന കണങ്ങളുടെ അളവ് പ്രകൃത്യാ അന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള അവയുടെ അളവി​െൻറ ഒരു ശതമാനത്തിലും താഴെ മാത്രമാണ്. അതായത്, ദിനേന അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് വിവിധ കാരണങ്ങളാൽ ബഹിർഗമിക്കുന്ന സൂക്ഷ്​മകണങ്ങളുടെ അളവ് സീഡിങ്ങിന്​ ഉപയോഗിക്കുന്നതി​െൻറ നൂറ് മടങ്ങളോളം വരുമെന്നർഥം. ഉപ്പ് കണങ്ങളുടെ കാര്യം മാത്രമെടുത്താൽ സീഡിങ്ങിനുപയോഗിക്കുന്ന ഉപ്പി​െൻറ അളവ് ഒരു ക്യുബിക്  സ​െൻറീമീറ്ററിൽ ഒരു മൈക്രോഗ്രാമിൽ വളരെ താഴെ മാത്രമാണ് എന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ സാധിക്കും.

രണ്ടാമതായി ഒരു പ്രദേശത്ത് രൂപപ്പെട്ട മഴമേഘത്തെ ഏറക്കു​െറ അവിടെത്തന്നെ പെയ്യിക്കുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. പഠനഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് മഴലഭ്യത സമീപപ്രദേശങ്ങളിലും വർധിക്കുകയാണുണ്ടായതെന്നാണ്. സ്വാഭാവികമായി ലഭിക്കേണ്ടതിനെക്കാൾ 20 മുതൽ 30 ശതമാനവും അധികമഴ സീഡിങ് പ്രദേശത്ത് ലഭിച്ചതിന് ശാസ്ത്രീയ സ്​ഥിരീകരണമുണ്ട്. മേഘങ്ങൾക്കകത്ത് കൂടി പറക്കുന്നതിന്​ അനുയോജ്യമായ വിമാനവും വൈദഗ്ധ്യമുള്ള പൈലറ്റുമാരുമാണ് എന്നതിനാൽ കാര്യമായി പേടിക്കാനുമില്ല. കൃത്യമായ കണക്കുകളും ഭൂപ്രകൃതിയും അനുസരിച്ച് സീഡിങ്​ നടക്കുന്നതിനാൽ എത്രമാത്രം മഴ ലഭിക്കുമെന്ന് നമുക്ക് മുൻകൂട്ടി  അറിയാനും കഴിയും.ക്ലൗഡ് സീഡിങ്​ വളരെ ചെറിയ പ്രദേശത്തുമാത്രം നടത്തുന്ന ക്ഷണികമായ ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്. കാലാവസ്​ഥ വ്യതിയാനമെന്നത് സുദീർഘമായ കാലയളവിലുണ്ടായ വൻ മാറ്റമാണ് എന്നതാണ് വസ്തുത.

വരൾച്ചക്ക് ക്ലൗഡ് സീഡിങ്​ ഒരു ശാശ്വതപരിഹാരമല്ല എന്ന് നാം മനസ്സിലാക്കണം. അത്യപൂർവമായ വരൾച്ചക്കുള്ള, തീർത്തും താൽക്കാലികമായ ഒരു ഒറ്റമൂലി മാത്രമാണ്. ദീർഘകാലാടിസ്​ഥാനത്തിൽ അത് ഒരു പരിഹാരമേ അല്ല. സർവോപരി സീഡിങ്ങിന്​ വേണ്ടിവരുന്ന ആവർത്തന സ്വഭാവമുള്ള ചെലവും ഫലപ്രാപ്തിയിലെ അനിശ്ചിതത്വവും വലിയ വെല്ലുവിളിയാണ്. അന്തരീക്ഷത്തിലെ പശ്ചാത്തലമാറ്റങ്ങളും  മേഘത്തിനുള്ളിലെ സൂക്ഷ്​മ ഭൗതികവും തമ്മിലുള്ള പ്രവർത്തന പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും സങ്കീർണമായ പഠനമേഖലയാണ്. ഇനിയും മനുഷ്യന് മനസ്സിലാക്കാനുള്ള ഇത്തരം ഗൗരവമേറിയ ബലതന്ത്ര സിദ്ധാന്തങ്ങൾക്ക് ഒരു പരീക്ഷണ ഭൂമികകൂടിയാണ് ക്ലൗഡ് സീഡിങ്​.

(കൊച്ചി ശാസ്​ത്ര^സാ​േങ്കതിക സർവകലാശാലയിലെ ശാസ്​ത്രജ്​ഞനാണ് ​ലേഖകൻ)
തയാറാക്കി‍യത്: അനിരു അശോകൻ