مقابلة مع الفائزين بمنح الدورة الخامسة من برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار: د. غيوم ماتراس، مركز بحوث الطاقة الموجهة في معهد الابتكار التكنولوجي
في هذه المقابلة، يتحدث الدكتور ماتراس عن مشروعه الفريد "تحفيز هطول الأمطار باستخدام الليزر وتكنولوجيا الاستشعار عن بعد" وعن فوزه بمنحة الدورة الخامسة من برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، وغير ذلك الكثير.
- ما الذي شجعكعلى المشاركة في برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، وكيف تمكنت من الحصول على منحة الدورة الخامسة؟
انطلقنا من قناعتنا الراسخة بأنّ خبراتنا وإمكاناتنا يمكن أن تساهم بشكل فاعل في الحد أزمة ندرة المياه التي تشكّل تحدياً بيئياً ملحاً لدول العالم. كما جاء تقدمي للحصول على منحة برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار في إطار اهتمامي وحرصي الدائمين بالمساهمة في معالجة هذه القضية، حيث يوفر البرنامج منصةً لتعزيز الاعتراف والمصداقية الدولية لجهودنا البحثية، وفرصة مهمة لتعزيز التعاون وإشراك أصحاب المصلحة في أبحاث الاستمطار.
كما يتماشى المشروع المقترح مع استراتيجية قسم مصادر الليزر عالية الطاقة في مركز بحوث الطاقة الموجهة التابع لمعهد الابتكار التكنولوجي، حيث يسعى المشروع إلى تعزيز جهود البحث والتطوير في التطبيقات القائمة على الليزر المستخدمة في بيئات الغلاف الجوي. وبالإضافة إلى ذلك، يدعم هذا المشروع التزام معهد الابتكار التكنولوجي بالحفاظ على البيئة والاستدامة في إطار رؤية مجلس أبحاث التكنولوجيا المتطورة، وهو مؤسسة حكومية تابعة لإمارة أبوظبي.
- هل يمكنك إطلاعنا على تفاصيل مشروعك البحثي الذي حصل على منحة البرنامج؟
يهدف مشروعنا إلى تقييم وإثبات جدوى استخدام قنوات البلازما المنبعثة من موجات الليزر المكثفة لتعزيز هطول الأمطار. واستناداً إلى الأبحاث الرائدة، سنقوم بإجراء تحقيقات شاملة وتجارب مخبرية، فضلاً عن تكرار هذه التجارب في البيئات الخارجية باستخدام نظام ليزر متحرك ومدعوم بنظام استشعار عن بُعد والذي سنقوم بتطويره كجزء من هذا المشروع.
- لقد كانت عملية تقديم الطلبات للحصول على منحة الدورة الخامسة لبرنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار تنافسية للغاية. برأيك ما هو العامل الرئيسي الذي ميّز مقترحك البحثي عن غيره وأدّى إلى اختيارك؟
أعتقد أن ما يميّز متقرحنا البحثي ليس فقط النهج المبتكر الذي سنتبعه باستخدام تقنيات الليزر لتعزيز هطول الأمطار ، ولكن أيضاً وضوح وشمولية خطتنا البحثية، بقيادة الباحث الرئيسي والباحث المشارك، اللذين يمتلكان خبرة واسعة في إدارة المشاريع وتطوير أنظمة الليزر المعقدة، فضلاً عن خبرتهما في مجال التفاعل بين الليزر والمادة والتحليل الطيفي، مما يجعل فريقنا مؤهلاً وقادراً على مواجهة تحديات هذا المشروع. كما أن تعاوننا مع معاهد دولية مرموقة متخصصة في علوم السحابة وتكنولوجيا الليزر المتقدمة والكشف الصوتي سيسمح لنا بالاستفادة من مجموعة متنوعة من المهارات اللازمة لنجاح هذا المشروع.
- ما الذي دفعك إلى القيام ببحث في مجال الاستمطار، وكيف تعتقد أن عملك سيسهم في معالجة التحديات المتعلقة بندرة المياه ونقص هطول الأمطار؟
تشكّل ندرة المياه تحديًا كبيرًا لكوكبنا. وعلى الرغم من الجهود المبذولة لإيجاد حلول فاعلة لمعالجة هذه الأزمة، إلا أن إحراز التقدم في هذا المجال سيستغرق وقتاً طويلاً. ولذا من الضروري أن نقترح حلولاً مبتكرة لتعزيز مثل هذه الجهود. وفي حال نجاح هذا المشروع، فإنه سيؤدي إلى تطوير مجموعة من الأدوات اللازمة لتعزيز هطول الأمطار، وبالتالي سيتيح إمكانية التحكم في توقيتها وموقعها.
- كيف سيساهم التعاون مع برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار والملتقىالدولي للاستمطار التابع له في تعزيز التواصل مع المجتمع العلمي وتسريع وتيرة أبحاثك في مجال الاستمطار؟
سيشكّل التعاون مع برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، والمشاركة في الملتقى الدولي للاستمطار التابع له حافزاً لبناء علاقات تعاونية، والوصول إلى موارد قيّمة لتسريع وتيرة جهودنا البحثية في مجال الاستمطار. كما أننا واثقون بأنّ هذه الشراكة ستعزز قدرتنا على المساهمة في التصدي لتحديات ندرة المياه وتعزيز هطول الأمطار في المناطق التي تعاني من شح المياه.
- ما تصوراتكم بشأن التطبيق العملي الميداني لنتائج أبحاثكم في سيناريوهات العالم الواقعي، لا سيّما في المناطق القاحلة أو شبه القاحلة مثل دولة الإمارات؟
في حال ثبت نجاح هذا المشروع، سنركز جهودنا على تحسين جهاز الليزر من أجل تعميم الاستفادة منه على نطاق أوسع. وفي مرحلة لاحقة، نهدف إلى التطبيق الميداني لهذه الأنظمة في مواقع استراتيجية مختلفة في دولة الإمارات، مع التركيز على المناطق التي تتشكل فيها السحب القابلة للتلقيح. وبالاستفادة من القياسات المأخوذة بواسطة أجهزة الاستشعار الخاصة والبيانات المتعلقة بالغلاف الجوي التي يوفرها المركز الوطني للأرصاد، سنعرف مسبقًا بتشكل السحب القابلة للتلقيح، وسنقوم بتعديل معلمات الليزر تبعًا لذلك بغرض تعزيز تكوين السحب الممطرة.
- كيف يساهم بحثكم في تعزيز مدى فهمنا لعمليّة تلقيح السحب ومسارات التدخّل في الغلاف الجوي المرتبطة بتعزيز الاستمطار؟
من خلال دراسة التفاعلات بين البلازما المولدة بالليزر وجزئيات الغلاف الجوي، سنكتسب رؤى قيمة للآليات الأساسية التي تحكم عملية تلقيح السحب وتكوين السحب الممطرة. وسيساهم فهمنا لهذه المسارات على مستوى ميكروفيزيائي في تصميم تقنيات تتمتّع بفعالية أكبر في تلقيح السحب، فضلاً عن تحسين استراتيجيات الاستمطار.
- هل لكم أن توضحوا لنا أهم المخرجات المتوقعة لمشروعك البحثي، وكيف يمكن لهذه المخرجات أن تؤثّر على الدراسات المستقبلية في مجال الاستمطار؟
يمكن لهذا المشروع البحثي المبتكر أن يحدث ثورة على مستوى تقنيات الاستمطار عن طريق اكتشاف المعايير المثلى لتحفيز هطول المطر باستعمال الليزر، مثل الطول الموجي، وكثافة الطاقة، ومدة النبضة. ومن خلال فهم كيفية تأثير معامل القياس على مسارات هطول المطر، يمكننا اعتماد أساليب أكثر كفاءة وفعالية في مجال الاستمطار، فضلاً عن دراسة الآليات الكامنة وراء تكتل الجزئيات الناجم من الموجات الصدمية المولدة باستعمال تقنيّة الليزر، مما سيوفر رؤى قيمة في مجال الفيزياء المجهري الخاص بالسحب وتكوين عمليّة الاستمطار. .كما نسعى إلى فهم كيفية تأثير الموجات الصدمية على التحام واندماج قطرات السحب وبلورات الجليد مما سيساعدنا على تطوير استراتيجيات جديدة لتعزيز هطول الأمطار. وأخيراً، قد يسهم استكشاف أوجه التكامل بين تحفيز الاستمطار القائم على استعمال الليزر، والتقنيات الأخرى التي تتيح تعديل حالة الجوّ، مثل تلقيح السحب أو عملية تحويل جزيئات الهواء في الغلاف الجوي إلى أيونات، في تطوير أساليب جديدة مرتبطة بتعزيز هطول المطر. ومن شأن دمج تقنيات متعددة أن يعزز فعالية جهود الاستمطار ومصداقيتها.
- بصفتكم من الحاصلين على منحة برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار، ما هي خطواتكم التالية لمواصلة أبحاثكم في مجال الاستمطار، وكيف تتوقعون البناء على ما تحقق من الإنجازات للمضي قدمًا في هذا الإطار؟
بما أن المشروع لا يزال في مراحله الأولى، سيتمحور تركيزنا الأوّلي على تكرار النتائج التجريبية التي سبق توثيقها على يد باحثين بارزين، ومن ثم توسيع نطاق بحثنا بواسطة منهجيات عمل مبتكرة.
- هل لديكم أي شراكات تعاون مع جهات بحثية أو جامعات في دولة الإمارات في تنفيذ مشروع الاستمطار؟ كيف عززت هذه الشراكات جودة عملكم أو نطاقه؟
يعد مركز بحوث الطاقة الموجهة معهدًا متخصّصًا بإجراء الأبحاث ويقع مقره في دولة الإمارات. ونخطط حالياً لتأسيس مبادرات تعاونية مع جهات محلية. وإن من شأن تنظيم ورش عمل سنوية في دولة الإمارات أن يوفر لنا الفرصة لعرض نتائجنا على المؤسسات المحلية، مما سيفتح المجال واسعا أمام تطوير شراكات تعاون مثمرة.
11. كيف ستستفيدون من الخبرات أو الموارد المتوفرة محلياً لتعزيز وتشجيع عمليات تبادل المعرفة وتنمية المهارات ضمن المجتمع العلمي لبرنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار؟
باعتبارنا معهداً متخصصًا بالأبحاث ومقره في دولة الإمارات، فإن مركز ُبحوث الطاقة الموجهة سيعوّل على خبراته وموارده المحلية. ويضم فريقنا ستة باحثين، وعشرة باحثين مساعدين، وعشرة مهندسين متخصصين في مجالات مختلفة مثل تطوير مصادر الليزر، وأنظمة انتقال شعاع الليزر وتفاعله مع الوسائط المختلفة، وبلازما الليزر النبضية، وهندسة أنظمة الليزر. إلى جانب ذلك، سنقوم على تحسين قدراتنا المحلية لتعزيز المشروع، مع الاستفادة من مختبر أبحاث ليزري متحرك، ومختبرين مخصصين للأبحاث المرتبطة ببلازما الليزر، وتطوير أنظمة التحكم في الشعاع، فضلاً عن الاستفادة من ورش العمل التابعة لنا في مجالي الإلكترونيات والميكانيك. بالإضافة إلى ما سبق، سنستعمل أدوات متقدمة مخصصة للمحاكاة وقولبة النماذج لتصميم العناصر والأنظمة البصرية المستعملة مع الليزر، والتي تشمل برامج الفيزياء المتعددة وتطبيقات هندسية أخرى.
12. هل تتوقع أن تساهم أي نتائج بحثكم في تسريع وتيرة التقدم الشامل لتكنولوجيا الاستمطار على نطاق عالمي؟
سيساهم مشروعنا في تأسيس مختبرات متخصصة بعلوم الغلاف الجوي والليزر في معهد الابتكار التكنولوجي والجامعات المحلية الشريكة، حيث إن إقامة هذا النوع من المختبرات في إمارة أبوظبي ستساعد الطلاب من مستويات مختلفة على تنفيذ أعمال بحثية تجريبية لمشاريعهم وأطروحاتهم للدراسات العليا دون الحاجة إلى الاعتماد على مختبرات تقع خارج الدولة، ما سيعزز السيادة العلمية للدولة.
بالإضافة إلى ما سبق، يمكن تطبيق استراتيجية للتعليم المتواصل من خلال عقد ورش العمل والندوات الدورية في مجال فيزياء السحابة الدقيقة، وتكنولوجيا الكشف عن الضوء وتحديد المسافات، وعمليات تشخيص البلازما، ومراقبة ورصد البيئة. كما سيدعم نهجنا القائم على تعدد الاختصاصات تبادل المعرفة، وتطوير الحلول المبتكرة.
