Cloud Seeding: Miért próbálnak a tudósok lenni

A víz értékes erőforrás, amely szinte minden életmódot érint a Földön. Ez is korlátozott, így az emberek különböző módszereket használnak annak biztosítására, hogy az ellátás megfeleljen a keresletnek.

Az egyik ilyen technika a felhő vetés - részecskék hozzáadása a légkörbe az eső vagy a hó kialakulásának elősegítése érdekében. Napjainkban sok Nyugatban élő szervezet - köztük az állami és önkormányzati szervek, közművek és síterületek - a felhők felhősödik a hegyekben a téli havazás növelése érdekében. A több hócsomag több tavaszi és nyári lefolyást jelent, ami helyi vízellátást, növénytermesztést és hidroelektromos energiát termelő gátakat táplál.

A felhő vetését is használták a köd szétszórására a repülőtereken, a nyári csapadék növelésére és a jégeső csökkentésére. Valójában a felhő vetés több mint 50 országban történik világszerte. Mégis, ennek ellenére, még mindig nem tudjuk, hogy működik-e.

Hangulatos tudósok vagyunk, és a közelmúltban elvégeztük a helyszíni vizsgálatot, hogy felmérjük a felhő vetését, mint a hegyi snowpack téli viharokból történő fokozását. Eredményeink egyértelműen azt mutatják, hogy legalább bizonyos körülmények között lehetőség van a felhő részecskék fejlődésének és növekedésének megváltoztatására, ami havazáshoz vezet, ami egyébként nem történt volna meg. A következő kérdés az, hogy a felhő vetés hatékony eszköz lehet-e a nyugat-amerikai vízgazdálkodók számára.

Kristályok létrehozása felhőkön belül

A felhők olyan vízcseppekből állnak, amelyek túl kicsik ahhoz, hogy csapadékként lehullanak. Ezek a cseppek gyakran túlhevülnek a fagyáspont alá - akár 0 Fahrenheit (mínusz 18 Celsius fok) vagy hidegebbé. Sok esetben a jégkristályoknak (amelyek túlhűtött folyadék jelenlétében gyorsan növekedhetnek) kell jelen lenniük ahhoz, hogy a felhő jelentős mennyiségű csapadékot képezzen. A felhőknél, amelyek a levegőt képezik, egy hegy fölé emelnek, ha nincsenek jégkristályok, vagy túl kevés közülük, a felhőt alkotó vízcseppek sokasága elpárolog a hegy alsó oldalán.

A téli felhő vetés azon a hipotézisen alapul, hogy amikor egy felhőben egy túlhűtött víz létezik, akkor módosítható úgy, hogy olyan részecskéket vezet be, amelyek mesterséges jégmagként működnek. Ez a folyamat jégkristályokat hoz létre, amelyek kihasználják a túlhűtött vizet, hogy elég nagy legyen ahhoz, hogy végül a felszínre esjenek.

A felhőmagvetést Bernard Vonnegut légköri tudós úttörője vezette, Kurt Vonnegut híres író testvére. 1947-ben a Vonnegut laboratóriumában kimutatták, hogy az ezüst-jodid hatékony jégmag, amely jóval melegebb formában jég képződhet, mint a természetes jégmagok.

Az elkövetkező 40 évben a felhőfűzéssel foglalkozó tudósok jelentős felfedezéseket tettek a felhőfizika szinte minden vonatkozásában. Ennek ellenére 2003-ban az Országos Kutatási Tanács arra a következtetésre jutott, hogy „még mindig nincs meggyőző tudományos bizonyíték a szándékos időjárás-módosítási erőfeszítések hatékonyságáról. Állj.

A SNOWIE útja

Miért léteznek ezek a programok tudományos bizonyíték nélkül, hogy működnek? A válasz egyszerű: a nyugati államoknak vízre van szükségük, és sok döntéshozó úgy véli, hogy a felhő vetés költséghatékony módja lehet annak előállításának.

Wyoming állam 2004-ben egy kísérleti projektet indított, amely ugyanezen következtetésre jutott, mint sok korábbi tanulmány: a felhőfúrás növelte a csapadékmennyiséget, de a növekedést a viharrendszerek természetes variabilitása is magyarázhatja. Azonban az Országos Tudományos Alapítvány által finanszírozott testvérprojekt megmutatta, hogy az új számítógépes modellezési eszközök és a javított műszerek új ismereteket hozhatnak.

Eközben az Idaho Power Company együttműködött a Nemzeti Légköri Kutató Központtal, hogy értékelje a vállalat folyamatos, működő felhőfúrási programját. Ebből az együttműködésből jött létre az ötlet, hogy új számítógépes modellezési eszközöket és jobb eszközöket használjanak az Idaho Power felhőfúrási programjának hatékonyságának értékeléséhez. A végső eredmény a projektünk, a Seeded és a Natural Orographic Winter clouds: az Idaho Experiment, vagy a SNOWIE volt.

Ezüst-jodidtól a hóig

2017 télen kifinomult radarokkal, pl. A Doppler on Wheels (DOW) -kal, a hegymászó helyeken, valamint a Wyoming Cloud Radar (WCR), amelyet kutatási repülőgépre szereltünk fel. Ezek az eszközök lehetővé tették számunkra, hogy felhőkbe lépjünk, hogy meghatározzuk, hol és mikor alakult ki a csapadék.

Miután a felhőket ezüst-jodid részecskékkel vitték be, képalkotó szondákat használtunk, amelyek a kutatógépek szárnyaitól lógtak, hogy megvizsgáljuk a felhő részecskék finom részleteit, ahogy a sík áthaladt a beoltott régiókba. Mindössze két héttel a 10 hetes projektünkben a radarunk felfedezte az első, a felhőtlenítésből eredő csapadékjelzést.

Világos és egyértelmű jeleket láttunk, hogy az ezüst-jodid részecskék felszabadítása jégkristály-képződést váltott ki, és hogy ezek a kristályok a hóba esnek és a hegy felszínére esnek. A vetés által érintett területeken a jégkristályok koncentrációja a több százra nőtt, ami a hó kialakulásához vezetett. Ezzel szemben, mindössze 1 kilométerre a nem beágyazott felhőterületeken a felhő főleg kis folyadékcseppekből állt, és nagyrészt jégmentes volt.

Hogyan mondhatnánk el, hogy amit láttunk, valójában a felhő vetéséből eredt? Egy esetben a repülőgép egyenes pályán haladt előre, amely merőleges volt a szélirányra, ezáltal felszabadítva ezüst-jodidot. Az ezüst-jodid elkezdett lefelé eloszlatni a felhőt egy cikcakkban - ez a minta a repülőgép repülési mintája alapján jött létre, és természetesen nem történt volna meg. Láttuk, hogy a radar visszhangok zig-zag formában alakultak ki, amely egybeesett a mi előrejelzésünkkel, amikor az ezüst-jodid a felhőkben megjelent.

Lehet-e különbség a Cloud Seeding?

Most, hogy tudjuk, hogy a felhőfúvás hóeséshez vezethet, azt szeretnénk látni, hogy képes-e megváltoztatni a vízegyensúlyt egy egész hegyvidéken. A SNOWIE adatait a számítógépes modellekben használják fel, hogy teszteljék az elképzeléseinket arról, hogy a felhő vetés hogyan befolyásolhatja a szezonális havazást és mennyiségi meghatározását. Végső soron a vízgazdálkodók és a köztisztviselők tudni fogják, hogy mennyi további csapadék keletkezhet a felhő-vetés miatt, és hogy ez költséghatékony módja a csapadékvíz növelésének a helyi vízgyűjtőkben.

Robert M. Rauber az Illinois-i Egyetemről, Katja Friedrich a Colorado-i Egyetemről, Bart Geerts a Wyomingi Egyetemről, Roy Rasmussen és Lulin Xue a Nemzeti Légköri Kutatási Központból, valamint Mel Kunkel és Derek Blestrud az Idaho Power Company-ból. részt vett az ebben a cikkben tárgyalt SNOWIE tanulmányban.

Ezt a cikket eredetileg Jeffrey French és Sarah Tessendorf The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.