Date of Award

6-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Water Resources

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Prof. Mohamed Mustafa Mohamed

Second Advisor

Prof. Miikka Dal Maso

Abstract

Cloud seeding has emerged as a significant alternative freshwater source in the United Arab Emirates (UAE). It is employed to manipulate weather conditions and increase precipitation in specific target regions. These efforts aim to densify clouds and enhance the likelihood of rainfall by inducing nucleation. This technique involves an operational crew aboard an aircraft that disperses substantial quantities of seeding particles, such as salts or silver iodide, into suitable clouds. These particles can serve as cloud condensation nuclei (CCN) and indirectly affect the rate of rainfall. In 2018, cloud seeding operations were responsible for approximately 10-15% of the UAE's total rainfall, according to the National Center of Meteorology and Seismology (NCMS). The "Optimization of Aerosol Seeding in Rain Enhancement Strategies (OASIS) in the UAE" project is funded by the UAE Research Program for Rain Enhancement Science (UAREP) and involves collaboration between researchers from the Finnish Meteorological Institute, University of Helsinki, and UAEU. Data collected from the Al Dhaid area will serve as the foundation for this research, enabling the quantification of characteristics of the existing background aerosol population. This data will help identify optimal seeding strategies in terms of timing, location, and seeding quantities through cloud-resolving model simulations.
In summary, data analyses reveal that the primary components of the overall ambient particle number concentration (PNC) in the study area are ultrafine particles (UFPs) characterized by three modes originating from traffic-related sources, new particle formation events, and non-traffic-related sources. The average daily number concentration mean displays a distinct pattern primarily influenced by Aitken aerosol particles (Nait). This suggests a significant presence of human activities associated with the use of fuel burning and electricity for residential heating. Conversely, during the warmer months of May and July, the highest mean number concentration is attributed to Accumulation emissions, primarily originating from road dust and the combustion of fuel sources like automobiles.

Arabic Abstract


توصيف شامل لخصائص الهباء الجوي ونوى تكثيف السحب في دولة الإمارات العربية المتحدة

هدف هذه الأطروحة هو توفير قاعدة معلومات تفصيلية بخصائص الهباء الجوي في منطقة الدراسة وخصائص عوامل الأرصاد الجوية الضرورية لتفاعلات الهباء الجوي مع السحب في الغلاف الجوي. وحيث أن استمطار السحب في دولة الإمارات العربية المتحدة أصبح استراتيجية تستخدمها الحكومة لمواجهة تحديات المياه في الدولة ومصدرا بديلأ هاماً للمياه العذبة المستخرجة بالطرق التقليدية، فان هذه المحاولات هدفت لزيادة كثافة السحب وزيادة فرص هطول الأمطار في المنطقة المستهدفة عن طريق تلقيح السحب بالهباء الجوي ذو الخصائص المثلى. تتطلب هذه التقنية وجود طاقم تشغيل على متن طائرة لنشر كميات كبيرة من جزيئات الهباء الجوي المعدلة مخبرياً كأملاح التلقيح مثل ملح كلوريد الصوديوم أو يوديد الفضة، التي يتم حقنها في السحابة الماطرة المناسبة. يمكن أن تعمل هذه الجسيمات كنواة تكثيف السحب (CCN) وبالتالي تؤثر بشكل غير مباشر على معدل هطول الأمطار. في عام 2018، كانت الزيادة في معدل هطول الأمطار حوالي 10-15% نتيجة نتيجة لعمليات استمطار السحب وفقا للمركز الوطني للأرصاد الجوية وعلم الزلازل NCMS. إن تحسين عملية تلقيح السحب بالهباء الجوي في استراتيجيات تعزيز المطر (OASIS) في الإمارات العربية المتحدة هو مشروع ممول من قبل برنامج الإمارات لبحوث علوم تعزيز المطر (UAREP). يتكون فريق العمل من باحثين من المعهد الفنلندي للأرصاد الجوية، وجامعة هلسنكي، وجامعة الإمارات العربية المتحدة. ستشكل البيانات التي تم جمعها من منطقة الذيد اللبنة الأساسية لهذه الاطروحة، والذي يستخدم لتحديد خصائص الهباء الجوي الحالي في منطقة الدراسة. ستحدد هذه البيانات استراتيجيات التلقيح المثلى من حيث الوقت والموقع وكمية مواد التلقيح عبر محاكاة نماذج التفاعلات بين السحب والهباء. تظهر تحليلات البيانات أن المكونات الرئيسية لعدد الجسيمات المحيطة (PNC) في منطقة الدراسة هي الجسيمات متناهية الصغر (UFPs) بأشكالها الثلاثة التي تنشأ عادة من مصادر وسائل النقل، وخلال مراحل تكوين الجسيمات الجديدة، ومن المصادر غير المرورية. ظهر متوسط تركيز العدد اليومي للهباء الجوي اتجاهاً واضحاً تهيمن عليه فئة جسيمات الهباء الجوي (Aitken,Nait)، مما يشير إلى وجود معدل مرتفع من الأنشطة البشرية المتعلقة بالاستخدام المنزلي لحرق الوقود والكهرباء للتدفئة المنزلية، بينما لوحظ أعلى متوسط تركيز لجسيمات الهباء الجوي في الأشهر الدافئة (مايو ويوليو) يصدرمن الانبعاثات المتراكمة الناتجة عن غبار الطرق، إلى جانب احتراق مصادر الوقود، مثل السيارات.

Download
COinS