Турбовинтовой самолет распыляет химикаты для засева облаков в небе над Таиландом.
Monthon Wa / Getty Images
Возможно, люди не в состоянии контролировать погоду, но мы, безусловно, можем ее изменить. Засев облаков – один из таких видов модификации погоды. Он определяется как введение химических веществ, таких как сухой лед (твердый CO2), йодид серебра (AgI) и хлорид натрия (NaCl), в облака с целью изменения погодных условий.
По данным Ассоциации изменения погоды, по крайней мере в восьми штатах США практикуется засев облаков для увеличения количества осадков, особенно зимних снегопадов. Засев облаков является популярным инструментом, позволяющим справиться с нехваткой воды, вызванной засухами и снежными засухами. Тем не менее вопросы, связанные с его эффективностью и этичностью, остаются предметом горячих дискуссий. (1)
История засева облаков
Как бы ультрасовременно ни звучал засев облаков, это не новая концепция. Он был изобретен в 1940-х годах учеными General Electric (GE) Винсентом Шефером и Ирвингом Ленгмюром, которые исследовали способы уменьшения обледенения самолетов. Ученые предположили, что, если бы эти капли могли затвердевать в кристаллы льда перед тем, как прилипнуть к самолету, угроза обледенения крыльев могла бы быть уменьшена. (2)
Что такое переохлажденная вода?
Переохлажденная вода – это вода, которая остается в жидком состоянии, несмотря на то что она окружена воздухом с температурой ниже нуля. Переохлаждаться может только вода в чистом виде, без отложений, минералов и растворенных газов. Она не замерзнет, если только не дойдет до минус 40 градусов, или не ударится обо что-нибудь и не замерзнет на этом. (3)
Шефер проверил эту теорию в лаборатории, выдыхая воздух в морозильную камеру, тем самым создавая «облака» своим дыханием. Затем он бросал в «холодную коробку» различные материалы, такие как почва, пыль и тальк, чтобы посмотреть, какие из них лучше всего стимулируют рост кристаллов льда. При падении крошечных крупинок сухого льда в холодильную камеру образовывался шквал микроскопических кристаллов льда. (4)
Шефер и его коллеги.
Архив Беттмана / Getty Images
В этом эксперименте Шефер обнаружил, как снизить температуру облака, чтобы инициировать конденсацию и, следовательно, выпадение осадков. Несколькими неделями позже коллега из GE Бернард Воннегут обнаружил, что йодид серебра служит столь же эффективными частицами для оледенения, потому что его молекулярная структура очень похожа на структуру льда.
Вскоре это исследование привлекло к себе всеобщее внимание. Правительство заключило партнерское соглашение с GE, чтобы выяснить, насколько жизнеспособным может быть засев облаков для получения дождя в засушливых регионах и для ослабления ураганов.
Проект «Перистые облака» (Project Cirrus)
В октябре 1947 года засев облаков прошел испытания в тропиках. Правительство США сбросило более 100 фунтов (45 килограммов) сухого льда во внешние полосы урагана на мысе Соболь. Теория заключалась в том, что замороженный CO2 при температуре -78°C может нейтрализовать ураган, питаемый теплом. (5)
Мало того, что эксперимент дал неубедительные результаты; ураган, который ранее двинулся в море, изменил курс и обрушился на сушу возле города Саванна, штат Джорджия. Хотя позже было выявлено, что ураган начал отклоняться на запад еще до того, как был произведен засев облаков. Общественное мнение считало, что виноват проект «Перистые облака». (5)
Проекты «Ярость бури», «Небесная вода» и другие
В 1960-х годах правительство США заказало новую волну проектов по засеву ураганных облаков. Эксперименты, известные как проект «Ярость бури», предполагали, что, если засеять внешние полосы облаков урагана йодидом серебра, конвекция усилится на краях урагана. Это создаст новый, больший (и, следовательно, более слабый) глаз бури с меньшими ветрами и меньшей интенсивностью.
Позже было установлено, что засев облаков мало повлияет на ураганы, поскольку их облака естественным образом содержат больше льда, чем переохлажденной воды. (6)
С 1960-х по 1990-е годы возникло еще несколько программ. Проект «Небесная вода», возглавляемый Бюро мелиорации США, был направлен на увеличение запасов воды в западной части Соединенных Штатов Америки. В 1980-х годах количество проектов по изменению погоды в США сократилось из-за отсутствия «убедительных научных доказательств эффективности преднамеренного изменения погодных условий». (7, 8)
Однако программа Бюро мелиорации по изменению погодных условий в 2002–2003 годах, а также исторические засухи в Калифорнии 2001–2002 и 2007–2009 годов вызвали новый интерес к засеву облаков, который продолжается и по сей день.
Как работает засев облаков
В природе осадки образуются, когда крошечные капельки воды, взвешенные в облаках, увеличиваются в объеме до достаточного размера, чтобы падать, не испаряясь. Эти капли растут, сталкиваясь и соединяясь с соседними каплями, либо замерзая на твердых частицах, имеющих кристаллическую или льдоподобную структуру, известных как ледяные ядра, либо притягиваясь к частичкам пыли или соли, известным как ядра конденсации.
Засев облаков ускоряет этот естественный процесс, добавляя в облака дополнительные ядра, тем самым увеличивая количество капель, которые становятся достаточно большими, чтобы падать подобно дождевым каплям или снежинкам, в зависимости от температуры воздуха внутри и под облаком.
Эти синтетические ядра представлены в виде химических веществ, таких как йодид серебра (AgI), хлорид натрия (NaCl) и сухой лед (твердый CO2). Все они распределяются в сердце облаков, образующих осадки, с помощью наземных генераторов, которые выбрасывают химические вещества в воздух, или самолетов, которые доставляют полезную нагрузку в виде ракет, заполненных химическими веществами.
В 2017 году Объединенные Арабские Эмираты, которые в 2019 году осуществили почти 250 проектов по засеву облаков, начали испытания новой технологии, при которой дроны летают в облака и наносят удар током. По данным Редингского университа, этот метод электрического заряда ионизирует облачные капли, заставляя их прилипать друг к другу, тем самым ускоряя их рост. Поскольку это устраняет необходимость в таких химических веществах, как йодид серебра (который может быть токсичным для водных организмов), это может стать более экологически чистым вариантом засева облаков. (9, 10, 11)
Работает ли засев облаков?
Эльва Этьен / Getty Images
Хотя традиционно считается, что засев облаков увеличивает количество осадков и снегопадов на 5–15 %, недавно ученые добились успехов в измерении фактических накоплений. (12)
В исследовании засева зимних облаков в Айдахо, США, в 2017 году использовались данные метеорологического радара и снегомера для анализа сигнала, характерного для засеянных осадков. Исследование показало, что засев произвел от 100 до 275 акров футов воды – или достаточно, чтобы заполнить почти 150 плавательных бассейнов олимпийского размера – в зависимости от того, сколько минут облака засеивались. (13)
Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
