Cloud Seeding: Hvorfor forskere prøver å gjøre det snø

Vann er en verdifull ressurs som påvirker nesten alle aspekter av livet på jorden. Det er også begrenset, slik at folk bruker en rekke metoder for å sikre at tilbudet oppfyller etterspørselen.

En slik teknikk er skyvedøping, og tilsetter partikler til atmosfæren for å fremme dannelse av regn eller snø. I dag er mange enheter over hele Vesten - inkludert statlige og lokale myndigheter, forsyninger og skiområder - frøskyger i et forsøk på å øke vinterens snøfall i fjellet. Mer snowpack betyr mer vår og sommer avrenning, som mater lokale vannforsyninger, irrigerer avlinger, og brenselammer som genererer vannkraft.

Det er også brukt skyskjøtt i innsats for å spre tåke på flyplasser, øke sommerenes nedbør og redusere hagl. Faktisk skjer det i flere enn 50 land over hele verden. Til tross for all denne aktiviteten vet vi fortsatt ikke om det virker.

Vi er atmosfæriske forskere og har nylig utført en feltundersøkelse for å evaluere cloud seeding som et middel til å øke fjellsekken fra vinterstormene. Våre resultater viser klart at det i hvert fall under visse forhold er mulig å endre utviklingen og veksten av skypartikler, noe som fører til snøfall som ellers ikke ville ha skjedd. Det neste spørsmålet er om cloud seeding kan være et effektivt verktøy for vannforvaltere i det vestlige USA.

Opprette krystaller i skyer

Skyer består av vanndråper som er for små til å falle som nedbør. Disse dråper superkjøles ofte til temperaturer godt under frysepunktet - så lavt som 0 grader Fahrenheit (minus 18 grader Celsius) eller kaldere. I mange tilfeller må iskrystaller (som kan vokse raskt i nærvær av superkjølt væske) være tilstede for en sky for å produsere en betydelig mengde nedbør. For skyer som danner som luft løftes opp over et fjell, hvis det ikke finnes noen iskrystaller eller for få av dem, blir mange vanndråpene som utgjør skyen, ganske enkelt fordampet på den nedadvendte siden av fjellet.

Vintersky-sådd er basert på en hypotese at når superkjølt vann finnes i en sky, kan det modifiseres ved å introdusere partikler som fungerer som kunstige iskjerner. Denne prosessen skaper iskrystaller som vil benytte det superkjølte vannet til å vokse stort nok til at de til slutt faller til overflaten som snø.

Cloudsøing ble pionerert av atmosfærisk forsker Bernard Vonnegut, bror til den berømte forfatteren Kurt Vonnegut. I 1947 viste Vonneguts laboratorium at sølvjodid var en effektiv iskjerne som kunne danne is ved temperaturer som er mye varmere enn naturlig forekommende iskjerner.

I løpet av de neste 40 årene gjorde forskere som studerte skyvedring betydelige funn om nesten alle aspekter av skyfysikk. Til tross for dette, konkluderte Norges forskningsråd i 2003 at "det er fortsatt ingen overbevisende vitenskapelig bevis på effekten av forsettlig værmodifikasjon." Ikke desto mindre presset stater og lokalsamfunn på med operasjonell skyvekjøling, mens forskning på effektiviteten grunnet en stoppe opp.

Stien til SNOWIE

Hvorfor eksisterer disse programmene uten vitenskapelig dokumentasjon at de jobber? Svaret er enkelt: Vesterstatene trenger vann, og mange beslutningstakere mener at skyvedring kan være en kostnadseffektiv måte å produsere den på.

I 2004 bestilte staten Wyoming et pilotprosjekt, som kom til samme konklusjon som mange tidligere studier: Cloud seeding kan ha økt nedbør, men økningen kan også forklares av naturlig variasjon i stormsystemer. Et søsterprosjekt finansiert av National Science Foundation viste imidlertid at nye datamodelleringsverktøy og forbedret instrumentering kunne gi ny innsikt.

I mellomtiden jobbet Idaho Power Company med Nasjonalt senter for atmosfærisk forskning for å evaluere selskapets pågående operasjonelle skyteprogram. Fra dette samarbeidet kom ideen om å bruke nye datamodelleringsverktøy og forbedret instrumentering for å vurdere effektiviteten av Idaho Power's cloud seeding program. Det ultimate resultatet var vårt prosjekt, Seeded og Natural Orographic Wintertime Clouds: Idaho Experiment, eller SNOWIE.

Fra Sølvjodide til Snø

Om vinteren 2017 satte vi ut væpnet med sofistikerte radarer, som Doppler on Wheels (DOWs), som vi posisjonerte på fjellstoppssteder, og Wyoming Cloud Radar (WCR), som vi monterte på et forskningsfly. Disse verktøyene gjorde det mulig for oss å kikke inn i skyene for å bestemme hvor og da nedbør utviklet seg.

Etter at skyer ble sådd med sølvjodidpartikler, brukte vi imagingprober som hang fra vingene til forskningsfly for å undersøke fine detaljer om skypartikler som flyet gikk inn og ut av de frøede områdene. Bare to uker i vårt 10-ukers feltprosjekt, oppdaget vår radar det første ubestridelige signalet om nedbør som følge av sky-sådd.

Vi så tydelige og utvetydige signaler at frigjøring av sølvjodidpartikler innledet iskrystalldannelse, og at disse krystallene vokste inn i snø og fallet til fjellets overflate. Innvendige områder påvirket av såing økte iskrystallkonsentrasjonen med hundrevis, noe som førte til dannelsen av snø. I motsetning, bare 1 kilometer unna i ikke-frøede skyområder, forblir skyen hovedsakelig sammensatt av små væskedråper og stort sett uten is.

Hvordan kunne vi fortelle at det vi så, skyldes faktisk å skyte? I ett tilfelle gikk et fly frem og tilbake langs et rett spor som var vinkelrett på vindretningen, og frigjorde sølvjodid. Sølvjodidet begynte å spre nedovervind gjennom skyen i en zigzag-plomme - et mønster som ble opprettet av flyets flymodell og ikke ville ha skjedd naturlig. Vi så radarekkoer som dannes i et zig-zag mønster som matchet vår prediksjon basert på når og hvor sølvjodidet ble utgitt i skyene.

Kan Cloud Seeding gjøre en forskjell?

Nå som vi vet at skyvedring kan føre til snøfall, vil vi se om det kan forandre vannbalansen over et helt fjellkjede. Data fra SNOWIE vil bli brukt i datamodeller for å teste våre ideer om hvordan skyvesling kan påvirke sesongmessig snøfall og kvantifisere dens innflytelse. Til slutt vil vannforvaltere og offentlige tjenestemenn vil vite hvor mye ytterligere nedbør kan produseres på grunn av sky-sådd, og om det er en kostnadseffektiv måte å øke nedbør i lokale vannområder.

Robert M. Rauber fra University of Illinois, Katja Friedrich fra University of Colorado, Bart Geerts ved University of Wyoming, Roy Rasmussen og Lulin Xue fra Nasjonalt senter for atmosfærisk forskning, og Mel Kunkel og Derek Blestrud fra Idaho Power Company deltok i SNOWIE-studiet diskutert i denne artikkelen.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Jeffrey French og Sarah Tessendorf. Les den opprinnelige artikkelen her.