أظهرت ورقة علمية جديدة صدرت مؤخرا ضمن المشروع البحثي الحاصل على منحة الدورة الثالثة من برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار التابع للمركز الوطني للأرصاد، والتي تحمل عنوان “مراقبة ورصد عملية تلقيح السحب بشكل مباشر باستخدام أنظمة الطائرات بدون طيار”، إمكانية استخدام تقنية أنظمة الطائرات بدون طيار لتحسين الاستهداف لمواد تلقيح السحب وبالتالي زيادة فاعلية عمليات التلقيح.
وتشكل هذه التجربة أول محاولة لاستخدام نهج هندسي يعتمد على أنظمة مستقلة من الطائرات بدون طيار في برامج تلقيح السحب، حيث قادها البروفيسور إريك فريو، مدير بحوث النظم المستقلة متعددة التخصصات في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة كولورادو بولدر في الولايات المتحدة جنباً إلى جنب مع المركز الوطني للأرصاد، وذلك بهدف إثبات جدوى استخدام أنظمة الطائرات بدون طيار في تحديد المناطق المناسبة من السحب لتنفيذ عمليات التلقيح وتعزيز هطول الأمطار.
وأشارت الدراسة إلى أن التحدي الرئيسي الذي يواجه محاولات تحسين عمليات الاستمطار الحالية يكمن في تحديد الخصائص المتوفرة في قاعدة السحاب في الوقت الفعلي والاستفادة منها لنثر مادة التلقيح في الوقت والمكان المناسبين داخل السحابة المستهدفة.
ويعد التغلب على هذا التحدي أمرًا حاسمًا لتحقيق أفضل النتائج التشغيلية من عمليات الاستمطار أثناء العمل في ظروف وقيود طبيعية قد تحد من فاعليتها.
وتم تصميم هذا النظام المستقل وتطويره واختباره ميدانياً بناء على منظومة متكاملة من أجهزة الاستشعار والخوارزميات والمشغلين والمراقبين، الذين عملوا بشكل متزامن في مختلف أنحاء العالم بغرض البحث عن الأماكن المناسبة من السحب لإجراء عمليات التلقيح ورصدها وتقييم فاعليتها.
وأجرى الفريق حملة ميدانية استمرت لمدة ثلاثة أسابيع في منطقة السهول الكبرى بالولايات المتحدة خلال أغسطس 2021 لإثبات مفهوم العملية والتحقق من صحتها من خلال تطبيق هذه المنظومة الآنية والآلية المستقلة، حيث تم في بداية الحملة اختبار مفهوم العملية باستخدام طائرة بدون طيار واحدة للتأكد من الأداء السليم لجميع أجهزة القياس ومكونات النظام، وبعد الانتهاء من هذه المرحلة بنجاح، تم استخدام منظومة مكونة من طائرتين لإجراء قياسات متزامنة للسحب ومناورات التلقيح.
وقام الفريق بتنفيذ نحو 9 طلعات جوية على مدار 8 أيام مختلفة بإجمالي 8 ساعات طيران، بما ذلك حوالي 3 ساعات من الطلعات المتعددة.
وأظهرت حملة الطائرات بدون طيار مستوى القدرة المطلوبة لإجراء عمليات التلقيح في بيئة تشغيلية نموذجية؛ وبناء على بيانات الاستشعار عن بعد، تم تسيير طائرة بدون طيار واحدة بنجاح إلى المنطقة المستهدفة لتحديد المنطقة القابلة للتلقيح، وتنفيذ عملية الاستمطار، وقامت الطائرة بأخذ قياسات الظروف المناسبة والقابلة للتلقيح وإجراء مناورات التقييم عدة مرات.
كما كشفت نتائج هذه الدراسة عن مستوى جاهزية تقنية أنظمة الطائرات بدون طيار في عمليات التلقيح للعمل في بيئات النموذج الأولي وفي بيئات شبه تشغيلية؛ وتشمل الميزة الأخرى لهذه التقنية مقارنة مع عمليات الاستمطار الحالية قدرتها على تحسين كفاءة الاستهداف وبالتالي تحقيق نتائج أفضل على صعيد تحسين فعالية عمليات التلقيح.
وتم نقل تكنولوجيا أنظمة الطائرات بدون طيار وحمولات الاستشعار المعدلة إلى المركز الوطني للأرصاد بدولة الإمارات العربية المتحدة خلال الربع الأول من عام 2023.