יעילות פיזור בריום סולפט בתנאי שרב

תקציר

מחקר זה בוחן את יעילות הפיזור של חלקיקי בריום סולפט (BaSO₄) בסטרטוספרה בתנאי שרב אופייניים לאזור המזרח התיכון. נבדקו 47 מבצעי פיזור שהתבצעו בחודשי יולי-ספטמבר 2023-2024, בטמפרטורות קרקע העולות על 38°C ובלחות יחסית מתחת ל-15%.

מבוא

תנאי שרב מזרח-תיכוני מציבים אתגרים ייחודיים בפני מערכות פיזור אירוסולים סטרטוספריים. הטמפרטורות הגבוהות בגובה הקרקע, בשילוב עם שכבת אינברסיה חזקה ותנועות אוויר אנכיות מוגברות, משפיעות על קצב עליית החלקיקים לסטרטוספרה ועל דפוסי התפשטותם האופקית.

בריום סולפט נבחר כחומר הפיזור העיקרי בשל יציבותו הכימית הגבוהה, אלבדו גבוה (מקדם השתקפות ~0.91), ופרופיל בטיחות סביבתי נוח יחסית. מחקר זה מבקש לכמת את השפעת תנאי השרב על יעילות הפיזור ולייעל את פרוטוקולי ההפעלה.

שיטות

• פיזור בגובה 20-22 ק"מ באמצעות מטוסי C-130 מותאמים עם מערכת הזנה אוטומטית.
• מדידת ריכוז חלקיקים בזמן אמת באמצעות לידאר (LIDAR) רב-ערוצי.
• ניתוח עובי אופטי של שכבת האירוסול (AOD) מנתוני AERONET ולווייני Sentinel-5P.
• מודל פיזור HYSPLIT לניבוי מסלולי חלקיקים.
• תצפיות קרקעיות ב-12 תחנות ניטור ברחבי ישראל.

תוצאות

בתנאי שרב חמור (טמפרטורה > 40°C), נצפתה ירידה של 23% ביעילות הפיזור בהשוואה לתנאים רגילים. הירידה מיוחסת בעיקר ל:

• תנועות אוויר אנכיות מוגברות המפרקות את שכבת האירוסול המרוכזת.
• שכבת אינברסיה נמוכה יותר מהרגיל (ב-1.2 ק"מ בממוצע) המגבילה את חלון הפיזור.
• רטיבות נמוכה במיוחד המאיטה את תהליכי הגדילה ההיגרוסקופית של החלקיקים.

לעומת זאת, נמצא שפיזור בשעות הבוקר המוקדמות (04:00-07:00) בימי שרב משפר את היעילות ב-18% בהשוואה לפיזור בשעות הצהריים, הודות ליציבות אטמוספרית גבוהה יותר.

מסקנות והמלצות

ממצאי המחקר מצביעים על צורך בהתאמת פרוטוקולי הפיזור לתנאים מטאורולוגיים ספציפיים. מומלץ:

• להקדים מבצעי פיזור לשעות הבוקר המוקדמות בימי שרב צפויים.
• להגדיל את מינון הפיזור ב-15-20% בעונת הקיץ לפיצוי על ירידת היעילות.
• לפתח מודל חיזוי ייעודי המשלב נתוני שרב בתכנון מבצעי הפיזור.