Cloud Seeding: Hvorfor forskere forsøger at gøre det sne

Vand er en værdifuld ressource, der påvirker næsten alle aspekter af livet på Jorden. Det er også begrænset, så folk bruger en række metoder til at sikre, at forsyningen opfylder efterspørgslen.

En sådan teknik er skyvedøvelse og tilføjer partikler til atmosfæren for at fremme dannelsen af ​​regn eller sne. I dag er mange enheder på tværs af Vesten - herunder statslige og lokale myndigheder, forsyningsvirksomheder og skiområder - frøskyer i et forsøg på at øge vinter snefald i bjergene. Mere snowpack betyder mere forår og sommer afstrømning, der fodrer lokale vandforsyninger, irrigerer afgrøder og brændstof dæmninger, der producerer vandkraft.

Skyplanter er også blevet brugt i bestræbelserne på at sprede tåge i lufthavne, øge sommeren nedbør og reducere hagl. Faktisk forekommer cloud seeding i mere end 50 lande verden over. På trods af al denne aktivitet ved vi stadig ikke, om det virker.

Vi er atmosfæriske videnskabsfolk og har for nylig gennemført et feltundersøgelse for at evaluere cloud seeding som et middel til at forbedre mountain snowpack fra vinter storme. Vores resultater viser klart, at det under alle omstændigheder er muligt at ændre udviklingen og væksten af ​​skypartiklerne, hvilket fører til snefald, der ellers ikke ville være sket. Det næste spørgsmål er, om cloud seeding kan være et effektivt værktøj til vandforvaltere i det vestlige USA.

Oprettelse af krystaller inde i skyer

Skyer består af vanddråber, der er for små til at falde som nedbør. Disse dråber superkøles ofte til temperaturer langt under frysepunktet - så lavt som 0 grader Fahrenheit (minus 18 grader Celsius) eller koldere. I mange tilfælde må iskrystaller (som kan vokse hurtigt i nærværelse af superkølet væske) være til stede for en sky for at frembringe nogen signifikant mængde præcipitation. For skyer, der danner som luft løftes op over et bjerg, hvis der ikke er iskrystaller eller for få af dem til stede, fordampes mange af de vanddråber, der udgør skyen, simpelthen på nedadvendt side af bjerget.

Vintersky-seeding er baseret på en hypotese, at når der er superkølet vand i en sky, kan det modificeres ved at indføre partikler, der fungerer som kunstige iskerner. Denne proces skaber iskrystaller, der vil udnytte det superkølede vand til at vokse stort nok til, at de til sidst falder til overfladen som sne.

Cloudsødet blev banebrydende af atmosfærisk videnskabsmand Bernard Vonnegut, bror til den berømte forfatter Kurt Vonnegut. I 1947 viste Vonnegut's laboratorium, at sølvjodid var en effektiv iskerne, der kunne danne is ved temperaturer, der var meget varmere end naturligt forekommende iskerner.

I løbet af de næste 40 år lavede forskere, der studerede skyedannelse, betydelige opdagelser om næsten alle aspekter af skyens fysik. På trods heraf konkluderede det nationale forskningsråd i 2003, at "der stadig ikke er noget overbevisende videnskabeligt bevis for effekten af ​​forsætlig vejrmodificeringsindsats." Ikke desto mindre pressede stater og lokalsamfund på med operationel skyfræsning, mens undersøgelsen af ​​dens effektivitet grundlagde en stå.

Stien til SNOWIE

Hvorfor eksisterer disse programmer uden videnskabeligt bevis for, at de arbejder? Svaret er simpelt: Vestlige stater har brug for vand, og mange beslutningstagere mener, at skyvedannelse kan være en omkostningseffektiv måde at producere den på.

I 2004 bestilte staten Wyoming et pilotprojekt, som kom til samme konklusion som mange tidligere undersøgelser: Cloudsødning kan have øget nedbør, men stigningen kan også forklares ved naturlig variation i stormsystemer. Et søsterprojekt finansieret af National Science Foundation viste imidlertid, at nye computermodelleringsværktøjer og forbedret instrumentering kunne producere nogle nye indsigter.

I mellemtiden arbejdede Idaho Power Company sammen med National Center for Atmospheric Research for at evaluere virksomhedens igangværende operationelle cloud seeding program. Fra dette samarbejde kom ideen om at bruge nye computermodelleringsværktøjer og forbedret instrumentering til at vurdere effektiviteten af ​​Idaho Power's cloud seeding program. Det ultimative resultat var vores projekt, Seeded og Natural Orographic Wintertime Clouds: Idaho Experiment, eller SNOWIE.

Fra Silver Iodide til sne

Om vinteren 2017 udstod vi væbnede med sofistikerede radarer, som Doppler on Wheels (DOWs), som vi placerede på bjergtop steder og Wyoming Cloud Radar (WCR), som vi monterede på et forskningsfly. Disse værktøjer gjorde det muligt for os at kigge ind i skyer for at bestemme, hvor og hvornår nedbørene udviklede sig.

Efter skyer blev podet med sølvjodidpartikler, brugte vi billeddannelsesprober, der hang fra vingerne af forskningsfly til at undersøge fine detaljer om skypartikler, da flyet passerede ind og ud af de podede områder. Bare to uger i vores 10-ugers feltprojekt, opdagede vores radar det første ubestridelige signal om nedbør som følge af skyafgrøde.

Vi så tydelige og utvetydige signaler, at frigivelse af sølvjodidpartikler indledte iskrystaldannelse, og at disse krystaller voksede til sne og faldt til bjergets overflade. Indvendige områder, der er ramt af såning, øgede iskrystalkoncentrationerne med hundrederne, hvilket førte til dannelsen af ​​sne. I modsætning til, kun 1 kilometer væk i ikke-frøede skyområder, forblev skyen hovedsagelig sammensat af små flydende dråber og stort set uden is.

Hvordan kunne vi fortælle, at det, vi så, skyldtes cloud seeding? I et tilfælde gik et fly frem og tilbage langs et lige spor, der var vinkelret på vindretningen, og frigjorde sølvjodid. Sølvjodidet begyndte at sprede nedvinden gennem skyen i en zigzag-plume - et mønster, der blev skabt af flyets flymønster og ikke ville have forekommet naturligt. Vi så radarekkoer dannet i et zig-zag mønster, der matchede vores forudsigelse baseret på hvornår og hvor sølvjodidet blev frigivet i skyerne.

Kan Cloud Seeding gøre en forskel?

Nu da vi ved, at skyen kan føre til snefald, ønsker vi at se, om det kan ændre vandbalancen over et helt bjergkæde. Data fra SNOWIE vil blive brugt i computermodeller til at teste vores ideer om, hvordan cloudsedning kan påvirke sæsonbetonet snefald og kvantificere dens påvirkning. I sidste ende vil vandforvaltere og offentlige embedsmænd gerne vide, hvor meget yderligere nedbør der kan produceres på grund af skyensødning, og om det er en omkostningseffektiv måde at øge nedbør i lokale vandområder.

Robert M. Rauber fra University of Illinois, Katja Friedrich fra University of Colorado, Bart Geerts fra University of Wyoming, Roy Rasmussen og Lulin Xue fra National Center for Atmospheric Research samt Mel Kunkel og Derek Blestrud fra Idaho Power Company deltog i SNOWIE undersøgelsen diskuteret i denne artikel.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet på The Conversation af Jeffrey French og Sarah Tessendorf. Læs den oprindelige artikel her.