Cloud Seeding: De ce oamenii de știință încearcă să facă zăpadă

Apa este o resursă valoroasă care afectează aproape toate aspectele vieții de pe Pământ. De asemenea, este limitat, astfel încât oamenii folosesc o varietate de metode pentru a se asigura că oferta satisface cererea.

O astfel de tehnică este de însămânțare a norilor - adăugarea de particule în atmosferă pentru a promova formarea de ploaie sau zăpadă. Astăzi multe entități din Vest - inclusiv agenții guvernamentale de stat și locale, utilități și zone de schi - nori de semințe într-un efort de a spori zăpada de iarnă în munți. Mai mult snowpack înseamnă mai multă scurgere de primăvară și de vară, care alimentează aprovizionarea cu apă locală, cultivă irigații și creează baraje care generează energie hidroelectrică.

Încălzirea noriilor a fost folosită și în eforturile de a dispersa ceața în aeroporturi, de a crește precipitațiile de vară și de a reduce grindina. De fapt, însămânțările de nori se produc în mai mult de 50 de țări din întreaga lume. Cu toate acestea, în ciuda acestei activități, încă nu știm dacă funcționează.

Suntem oameni de știință atmosferici și am efectuat recent un studiu de teren pentru a evalua însămânțarea norului ca mijloc de îmbunătățire a zăpezii de zăpadă montană din furtunile de iarnă. Rezultatele noastre demonstrează clar că, cel puțin în anumite condiții, este posibil să se schimbe evoluția și creșterea particulelor de nor, ceea ce ar duce la zăpadă care altfel nu ar fi avut loc. Următoarea întrebare este dacă semanarea norului poate fi un instrument eficient pentru gestionarii de apă din Statele Unite ale Americii de Vest.

Crearea cristalelor în nori

Nori sunt formate din picături de apă care sunt prea mici pentru a cădea ca precipitații. Aceste picături sunt adesea supercool la temperaturi cu mult sub punctul de îngheț - la fel de scăzut ca 0 grade Fahrenheit (minus 18 grade Celsius) sau mai rece. În multe situații, cristalele de gheață (care pot crește rapid în prezența lichidului suprasolicitat) trebuie să fie prezente pentru un nor care să producă o cantitate semnificativă de precipitații. Deoarece norii care formează aer sunt ridicați pe un munte, dacă nu sunt prezenți cristale de gheață sau prea puține dintre ele, multe dintre picăturile de apă care alcătuiesc norul se evaporă pur și simplu în partea de jos a muntelui.

Inserția norilor de iarnă se bazează pe o ipoteză că, atunci când apare o apă supracolată într-un nor, ea poate fi modificată prin introducerea unor particule care acționează ca nuclee de gheață artificială. Acest proces creează cristale de gheață care vor utiliza apa supracoșurată pentru a crește suficient de mare încât să scadă până la suprafață ca zăpada.

Întoarcerea la nor a fost pionieră de omul de știință atmosferic Bernard Vonnegut, fratele cunoscutului romancier Kurt Vonnegut. În 1947, laboratorul lui Vonnegut a arătat că iodura de argint este un nucleu eficient de gheață care poate forma gheață la temperaturi mult mai calde decât nucleele de gheață care apar în mod natural.

În următorii 40 de ani, oamenii de știință care studiază nivelarea norului au făcut descoperiri semnificative despre aproape toate aspectele legate de fizica cloud. În ciuda acestui fapt, în 2003, Consiliul Național pentru Cercetare a concluzionat că "încă nu există dovezi științifice convingătoare despre eficacitatea eforturilor intenționate de modificare a condițiilor meteorologice". Cu toate acestea, statele și comunitățile s-au apăsat cu nămol operațional, oprire.

Calea spre SNOWIE

De ce există aceste programe fără dovezi științifice că funcționează? Răspunsul este simplu: statele occidentale au nevoie de apă și mulți factori de decizie consideră că însămânțarea cu nor poate fi un mod eficient de a-l produce.

În 2004, statul Wyoming a comandat un proiect-pilot, care a ajuns la aceeași concluzie ca multe studii anterioare: Semănarea nori ar putea avea precipitații crescute, dar creșterea ar putea fi explicată și prin variabilitatea naturală a sistemelor de furtună. Cu toate acestea, un proiect sora finanțat de Fundația Națională de Științe a demonstrat că noile instrumente de modelare a computerelor și instrumentele îmbunătățite ar putea genera noi perspective.

Între timp, compania Idaho Power a colaborat cu Centrul Național pentru Cercetarea Atmosferei pentru a evalua programul de însămânțare al cloud-ului operațional al companiei. Din această colaborare a venit ideea utilizării unor noi instrumente de modelare a calculatorului și a unor instrumente instrumentale îmbunătățite pentru a evalua eficacitatea programului de însămânțare a norilor de la Idaho Power. Rezultatul final a fost proiectul nostru, nori de sere și nori naturali Orographic Wintertime: experimentul Idaho sau SNOWIE.

De la iod de argint la zăpadă

În iarna anului 2017, am pornit înarmate cu radare sofisticate, cum ar fi Doppler on Wheels (DOWs), pe care le-am poziționat în locurile montane și Wyoming Cloud Radar (WCR), pe care am montat-o ​​pe o aeronavă de cercetare. Aceste instrumente ne-au permis să privim în nori pentru a determina unde și când s-au dezvoltat precipitații.

După ce norii au fost însămânțați cu particule de iodură de argint, am folosit sonde imagistice care atârnă de pe aripile avioanelor de cercetare pentru a examina detaliile fine ale particulelor de nor ca avionul care a intrat și ieșit din regiunile însămânțate. Doar două săptămâni în proiectul nostru de 10 săptămâni, radarul nostru a detectat primul semnal de precipitații incontestabil rezultat din însămânțarea norilor.

Am văzut semnale clare și lipsite de ambiguitate că eliberarea particulelor de iodură de argint a început formarea cristalelor de gheață și că aceste cristale au crescut în zăpadă și cădeau pe suprafața muntelui. În zonele afectate de însămânțare, concentrațiile de cristale de gheață au crescut cu sutele, ceea ce a dus la formarea zăpezii. Dimpotrivă, la doar 1 kilometru distanță în regiunile de nori fără semințe, norul a rămas compus mai ales din picături mici de lichid și în mare parte lipsite de gheață.

Cum am putea spune că ceea ce am văzut a fost, de fapt, datorat însămânțării în nor? Într-un caz, o aeronavă a trecut înainte și înapoi de-a lungul unei linii drepte care era perpendiculară pe direcția vântului, eliberând iodura de argint. Iodul de argint a început să se disperseze în vânt în norul de zăpadă într-un zig-zag - un model care a fost creat de modelul de zbor al avionului și nu ar fi avut loc în mod natural. Am văzut ecourile radarului care se formează într-un model zig-zag, care corespundeau predicției noastre bazate pe când și unde iodura de argint a fost eliberată în nori.

Se poate face o alunecare în cloud?

Acum că știm că însămânțarea norii poate duce la ninsori, vrem să vedem dacă poate schimba echilibrul apei pe o întreagă zonă montană. Datele de la SNOWIE vor fi folosite în modelele de calculatoare pentru a testa ideile noastre despre modul în care însămânțarea norii ar putea influența zăpada sezonieră și cuantificarea impactului acesteia. În cele din urmă, managerii de apă și funcționarii publici vor dori să știe cât de multe precipitații suplimentare pot fi produse din cauza nămolului de însămânțare și dacă acesta este un mod eficient din punctul de vedere al costului de a mări precipitațiile în bazinele locale.

Robert M. Rauber de la Universitatea din Illinois, Katja Friedrich de la Universitatea din Colorado, Bart Geerts de la Universitatea din Wyoming, Roy Rasmussen si Lulin Xue de la Centrul National pentru Cercetari Atmosferice si Mel Kunkel si Derek Blestrud de la Idaho Power Company de asemenea a participat la studiul SNOWIE discutat în acest articol.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation de Jeffrey French și Sarah Tessendorf. Citiți articolul original aici.