Cloud Seeding: Proč se vědci snaží dělat to sníh

Voda je cenným zdrojem, který ovlivňuje téměř všechny aspekty života na Zemi. Je také omezený, takže lidé používají různé metody, aby zajistili, že nabídka uspokojí poptávku.

Jednou takovou technikou je setí v oblacích - přidání částic do atmosféry na podporu tvorby deště nebo sněhu. Dnes mnoho subjektů po celém Západě - včetně státních a místních vládních agentur, veřejných služeb a lyžařských areálů - ve snaze zvýšit zimní sněžení v horách zrychlit. Více sněhu znamená více jarního a letního odtoku, který zásobuje místní zásobování vodou, zavlažuje plodiny a podporuje přehrady, které vytvářejí vodní energii.

Cloud seeding byl také používán v úsilí rozptýlit mlhu na letištích, povzbudit letní srážky a redukovat krupobití. Ve skutečnosti se setí ve více než 50 zemích světa. Přesto navzdory všem těmto aktivitám stále nevíme, zda to funguje.

Jsme vědci z oblasti atmosféry a nedávno jsme provedli terénní studii, která by vyhodnotila výsev oblaků jako prostředek ke zlepšení horského sněhové pokrývky ze zimních bouří. Naše výsledky jasně ukazují, že přinejmenším za určitých podmínek je možné změnit vývoj a růst částic oblaku, což by vedlo ke sněžení, které by jinak nenastalo. Další otázkou je, zda může být výsev mraků účinným nástrojem pro vodohospodářské společnosti v západních Spojených státech.

Vytváření krystalů uvnitř mraků

Mraky jsou tvořeny kapičkami vody, které jsou příliš malé na to, aby spadly jako srážky. Tyto kapičky často supercool k teplotám hluboko pod bodem mrazu - jak nízký jak 0 mír Fahrenheita (mínus 18 mír Celsius) nebo chladnější. V mnoha případech musí být přítomny krystaly ledu (které mohou rychle růst v přítomnosti podchlazené kapaliny), aby se vytvořil jakýkoliv významný podíl srážek. Pro mraky, které se tvoří, když se vzduch zvedá nad horu, pokud nejsou k dispozici žádné ledové krystaly, nebo příliš málo z nich, mnoho kapiček vody, které tvoří mrak, se jednoduše odpařuje na straně větru po větru.

Osivo zimního mraku je založeno na hypotéze, že když v oblaku existuje podchlazená voda, může být modifikována zavedením částic, které fungují jako umělá ledová jádra. Tento proces vytváří ledové krystaly, které využijí podchlazenou vodu, aby rostly dostatečně velké, aby nakonec spadly na povrch jako sníh.

Cloud seeding byl průkopníkem atmosférického vědce Bernarda Vonneguta, bratra slavného romanopisce Kurt Vonnegut. V roce 1947, Vonnegutova laboratoř ukázala, že jodid stříbra byl efektivní ledové jádro, které mohlo tvořit led u teplot mnohem teplejší než přirozeně se vyskytující ledová jádra.

V průběhu dalších 40 let vědci studující výsadbu mraků učinili významné objevy o téměř všech aspektech fyziky mraků. Navzdory tomu v roce 2003 dospěla Národní rada pro výzkum k závěru, že „stále neexistuje žádný přesvědčivý vědecký důkaz o účinnosti záměrného úsilí o změnu počasí“. Stůj.

Cesta k SNOWIE

Proč tyto programy existují bez vědeckých důkazů, že fungují? Odpověď je jednoduchá: Západní státy potřebují vodu a mnozí činitelé s rozhodovací pravomocí věří, že osev může být nákladově efektivním způsobem, jak jej vyrobit.

V roce 2004 si stát Wyoming objednal pilotní projekt, který dospěl ke stejnému závěru, jako mnoho dřívějších studií: Výsadba mraků by mohla mít zvýšené srážky, ale tento nárůst lze také vysvětlit přirozenou variabilitou v bouřkových systémech. Nicméně, sesterský projekt financovaný National Science Foundation prokázal, že nové nástroje pro počítačové modelování a zdokonalené vybavení by mohly přinést nové poznatky.

Mezitím společnost Idaho Power Company spolupracovala s Národním centrem pro výzkum atmosféry s cílem zhodnotit probíhající provozní program pro setí mraků. Z této spolupráce přišel nápad použít nové nástroje pro počítačové modelování a zdokonalené nástroje pro posouzení efektivity programu Idaho Power pro výsev mraků. Konečným výsledkem byl náš projekt Seeded a Natural Orographic Wintertime clouds: Idaho Experiment nebo SNOWIE.

Od stříbrného jodu po sníh

V zimě 2017 jsme vyrazili vyzbrojeni sofistikovanými radary, jako je Doppler na kolech (DOWs), které jsme umístili na místech na vrcholcích hor, a mrakodrapy ve Wyomingu (WCR), které jsme namontovali na výzkumné letadlo. Tyto nástroje nám umožnily nahlédnout do mraků, abychom určili, kde a kdy se vyvíjely srážky.

Poté, co byly mraky naočkovány částicemi jodidu stříbrného, ​​použili jsme zobrazovací sondy, které visely na křídlech výzkumných letadel, aby prozkoumaly jemné detaily částic mraku, když letadlo prošlo dovnitř a ven z nasazených oblastí. Pouze dva týdny v našem 10týdenním terénním projektu našel náš radar první nepopiratelný signál srážení, který je výsledkem výsevu mraků.

Viděli jsme jasné a jednoznačné signály, že uvolňování částic jodidu stříbrného iniciovalo tvorbu krystalů ledu a že tyto krystaly rostly do sněhu a padaly na povrch hory. V oblastech zasažených výsevem se koncentrace ledových krystalů zvýšily o stovky, což vedlo ke vzniku sněhu. Na rozdíl od toho, jen 1 kilometr vzdálený v neosazených oblačných oblastech, mrak zůstal složen většinou malých kapalných kapiček a velmi prostý ledu.

Jak bychom mohli říci, že to, co jsme viděli, bylo vlastně způsobeno oblakem? V jednom případě, letadlo prošlo tam a zpět podél přímé dráhy, která byla kolmá ke směru větru, uvolňovat jodid stříbra. Jodid stříbrný se začal rozptýlit po větru po oblaku v cik-cakovém oblaku - vzoru, který byl vytvořen letovým vzorem letadla a který by se přirozeně nevyskytl. Viděli jsme radarové ozvěny v klikatém vzoru, který odpovídal naší predikci založené na tom, kdy a kde byl jodid stříbrný uvolněn v oblacích.

Může Cloud Seeding udělat rozdíl?

Teď, když víme, že výsev mraků může vést k sněžení, chceme zjistit, zda může změnit rovnováhu vody v celém horském pásmu. Data ze SNOWIE budou použita v počítačových modelech k testování našich představ o tom, jak by výsev mraků mohl ovlivnit sezónní sněžení a kvantifikovat jeho dopad. Vodní manažeři a veřejní činitelé budou chtít vědět, kolik dalších srážek může být způsobeno výsevem mraků a zda je to nákladově efektivní způsob, jak zvýšit srážky v místních povodích.

Robert M. Rauber z University of Illinois, Katja Friedrich z University of Colorado, Bart Geerts z University of Wyoming, Roy Rasmussen a Lulin Xue z Národního centra pro výzkum atmosféry a Mel Kunkel a Derek Blestrud z Idaho Power Company také účastnil se studie SNOWIE, která je popsána v tomto článku.

Tento článek byl původně publikován na Konverzaci Jeffrey French a Sarah Tessendorf. Přečtěte si originální článek zde.