„Cloud Seeding“: kodėl mokslininkai bando padaryti sniegą

Vanduo yra vertingas išteklius, kuris paveikia beveik visus Žemės gyvenimo aspektus. Jis taip pat yra ribotas, todėl žmonės naudoja įvairius metodus, siekdami užtikrinti, kad tiekimas atitiktų paklausą.

Vienas iš tokių metodų yra debesų sėjimas - dalelių pridėjimas į atmosferą, siekiant paskatinti lietaus ar sniego susidarymą. Šiandien daugelis Vakarų subjektų - įskaitant valstybės ir vietos valdžios institucijas, komunalines paslaugas ir slidinėjimo vietas - sėklų debesys, siekdami padidinti žiemos sniegą kalnuose. Daugiau sniego krepšys reiškia daugiau pavasario ir vasaros nuotėkio, kuris maitina vietinius vandens išteklius, drėkina augalus ir degina užtvankas, kurios sukuria hidroenergiją.

Debesų sėja buvo naudojama ir pastangoms išsklaidyti rūką oro uostuose, padidinti vasaros kritulių kiekį ir sumažinti kruša. Tiesą sakant, debesų pasodinimas vyksta daugiau nei 50 pasaulio šalių. Tačiau, nepaisant visos šios veiklos, mes vis dar nežinome, ar tai veikia.

Mes esame atmosferos mokslininkai ir neseniai atlikome lauko tyrimą, kad įvertintume debesų sėklą kaip priemonę kalnų sniego maišui didinti nuo žiemos audrų. Mūsų rezultatai aiškiai rodo, kad bent jau tam tikromis sąlygomis galima pakeisti debesų dalelių evoliuciją ir augimą, o tai sukelia sniego kritimą, kuris kitaip nebūtų buvęs įvykęs. Kitas klausimas - ar debesys gali būti veiksminga priemonė Vakarų Jungtinių Amerikos Valstijų vandens valdytojams.

Kristalų vidinių debesų kūrimas

Debesys susideda iš vandens lašelių, kurie yra per maži, kad sumažėtų kaip krituliai. Šie lašeliai dažnai superkrauna iki temperatūros, gerokai žemesnės už užšalimo tašką - iki 0 laipsnių pagal Celsijų laipsnį (minus 18 laipsnių Celsijaus) arba šaltesnis. Daugeliu atvejų ledo kristalai (kurie gali sparčiai augti, kai yra susikaupęs skystis), kad debesyje susidarytų didelis kiekis kritulių. Jei debesys formuojasi kaip oras, jis pakyla virš kalno, jei nėra ledo kristalų arba per mažai jų, daugelis debesį sudarančių vandens lašų tiesiog išgaruoja kalno apatinėje pusėje.

Žiemos debesų sėja yra pagrįsta hipoteze, kad kai debesyje yra susikaupęs vanduo, jį galima modifikuoti įvedant daleles, kurios veikia kaip dirbtinio ledo branduoliai. Šis procesas sukuria ledo kristalus, kurie panaudos perkaitintą vandenį, kad augtų pakankamai dideli, kad galiausiai jie patenka į paviršių kaip sniegas.

Debesų sėklą įkvėpė atmosferos mokslininkas Bernardas Vonnegutas, žinomo rašytojo Kurt Vonnegut brolis. 1947 m. „Vonnegut“ laboratorija parodė, kad sidabro jodidas buvo veiksmingas ledo branduolys, galintis susidaryti ledui esant daug šilčiau nei natūraliai atsirandantys ledo branduoliai.

Per ateinančius 40 metų mokslininkai, tiriantys debesų sėklą, rado daug atradimų apie beveik visus debesų fizikos aspektus. Nepaisant to, 2003 m. Nacionalinė mokslinių tyrimų taryba padarė išvadą, kad „vis dar nėra įtikinamų mokslinių įrodymų apie tyčinių orų modifikavimo pastangų veiksmingumą“. sustabdyti.

Kelias į SNOWIE

Kodėl šios programos egzistuoja be mokslinių įrodymų, kad jos veikia? Atsakymas paprastas: Vakarų valstybėms reikia vandens, ir daugelis sprendimų priėmėjų tiki, kad debesų sėjimas gali būti ekonomiškai efektyvus būdas jį gaminti.

Wyomingo valstija 2004 m. Užsakė bandomąjį projektą, kuris padarė tokią pačią išvadą, kaip ir daugelis ankstesnių tyrimų: debesų sėjimas galėjo padidinti kritulių kiekį, tačiau padidėjimą taip pat galima paaiškinti natūraliu audros sistemų kintamumu. Tačiau Nacionalinio mokslo fondo finansuojamas seserų projektas parodė, kad naujos kompiuterinės modeliavimo priemonės ir pagerinta prietaisų sistema galėtų sukurti naujų įžvalgų.

Tuo tarpu Idaho Power Company dirbo su Nacionaliniu atmosferos tyrimų centru, kad įvertintų įmonės vykdomą debesų sėjimo programą. Pagal šį bendradarbiavimą buvo sukurta idėja naudoti naujas kompiuterinio modeliavimo priemones ir patobulintą prietaisą Idaho Power debesų sėjimo programos efektyvumui įvertinti. Galutinis rezultatas buvo mūsų projektas „Seeded and Natural Orographic Wintertime“: „Idaho“ eksperimentas arba SNOWIE.

Nuo sidabro jodido iki sniego

2017 m. Žiemą pradėjome ginkluoti sudėtingais radarais, pvz., Dopleriu ant ratų (DOWs), kuriuos mes pastatėme kalnų vietose, ir Wyoming debesų radarą (WCR), kuriuos mes sumontavome mokslinių tyrimų orlaivyje. Šios priemonės leido mums susikurti į debesis, kad išsiaiškintume, kur ir kada atsiranda kritulių.

Kai debesys buvo pasodinti sidabro jodido dalelėmis, mes naudojome vaizdavimo zondus, kurie pakabino nuo tiriamųjų orlaivių sparnų, kad ištirtų smulkias debesų dalelių detales, kaip plokštuma pateko į sėklą ir iš jos. Vos dvi savaitės į mūsų 10 savaičių lauko projektą, mūsų radaras aptiko pirmąjį neginčijamą kritulių, atsirandančių dėl debesų sėjimo, signalą.

Mes matėme aiškius ir nedviprasmiškus signalus, kad sidabro jodido dalelių paleidimas pradėjo ledo kristalų susidarymą, ir kad šie kristalai augo į sniegą ir nukrito į kalno paviršių. Viduje sėklų paveiktos teritorijos ledo kristalų koncentracija padidėjo šimtais, todėl susidarė sniegas. Priešingai, vos 1 km atstumu nuo neužkrėstų debesų zonų, debesys liko daugiausia mažų skysčių lašelių ir daugiausia neturėjo ledo.

Kaip galėtume pasakyti, kad tai, ką matėme, iš tikrųjų buvo dėl debesų sėjimo? Vienu atveju lėktuvas nuvažiavo į priekį ir atgal išilgai vėjo krypties statmenų bėgių, išlaisvindamas sidabro jodidą. Sidabro jodidas pradėjo debesį išsklaidyti žemyn zigzagas - tai modelis, kurį sukūrė orlaivio skrydžio modelis ir kuris nebūtų buvęs natūralus. Mes matėme radaro aidus, formuojančius zigzaginį modelį, kuris atitiko mūsų prognozes, pagrįstas tuo, kada ir kur sidabro jodidas buvo išleistas debesyse.

Ar „Cloud Seeding“ gali padaryti skirtumą?

Dabar, kai žinome, kad debesys gali sukelti sniegą, norime pamatyti, ar jis gali pakeisti vandens pusiausvyrą per visą kalnų diapazoną. SNOWIE duomenys bus naudojami kompiuteriniuose modeliuose, kad išbandytume mūsų idėjas, kaip debesys gali paveikti sezoninį sniegą, ir įvertinti jo poveikį. Galiausiai vandens valdytojai ir valstybės pareigūnai norės sužinoti, kiek papildomų kritulių gali susidaryti dėl debesų sėjos, ir ar tai yra ekonomiškai efektyvus būdas padidinti kritulių kiekį vietiniuose vandens telkiniuose.

Robert M. Rauber iš Ilinojaus universiteto, Kolorado universiteto Katja Friedrichas, Wyomingo universiteto Bart Geertsas, Nacionalinis atmosferos tyrimų centro Roy Rasmussen ir Lulin Xue, taip pat „Idaho Power Company“ Mel Kunkel ir Derek Blestrud. dalyvavo šiame straipsnyje aptartame SNOWIE tyrime.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Jeffrey prancūzų ir Sarah Tessendorf pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.