Cloud Seeding: Bakit Sinisikap ng mga Siyentipiko na Gumawa ng Niyebe

Ang tubig ay isang mahalagang mapagkukunan na nakakaapekto sa halos lahat ng aspeto ng buhay sa Earth. Ito rin ay limitado, kaya gumamit ang mga tao ng iba't ibang paraan upang matiyak na ang supply ay nakakatugon sa pangangailangan.

Ang isang tulad na pamamaraan ay cloud seeding - pagdaragdag ng mga particle sa kapaligiran upang itaguyod ang pagbuo ng ulan o niyebe. Ngayon maraming mga entidad sa buong West - kabilang ang mga ahensya ng estado at lokal na pamahalaan, mga utility, at mga lugar ng ski - binhi ulap sa isang pagsisikap upang mapalakas ang snowfall ng taglamig sa mga bundok. Ang mas maraming snowpack ay nangangahulugan ng mas maraming spring at summer runoff, na nagpapakain ng mga lokal na supply ng tubig, nagpapatubig sa mga pananim, at mga dyel na nagbibigay ng hydroelectric power.

Ginamit din ang pag-ulan ng ulap sa mga pagsisikap na ikalat ang hamog sa mga paliparan, palakasin ang ulan ng tag-init, at mabawasan ang graniso. Sa katunayan, ang cloud seeding ay nangyayari sa higit sa 50 bansa sa buong mundo. Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng aktibidad na ito, hindi pa rin namin alam kung gumagana ito.

Kami ay mga siyentipiko sa atmospera at kamakailan ay nagsagawa ng isang patlang na pag-aaral upang suriin ang pagpaparami ng ulap bilang isang paraan ng pagpapabuti ng bundok snowpack mula sa bagyo taglamig. Ang aming mga resulta ay malinaw na nagpapakita na, hindi bababa sa ilalim ng ilang mga kondisyon, posible na baguhin ang ebolusyon at paglago ng mga particle ng ulap, na humahantong sa ulan ng niyebe na kung hindi man ay hindi mangyari. Ang susunod na tanong ay kung ang cloud seeding ay maaaring maging isang epektibong kasangkapan para sa mga tagapamahala ng tubig sa kanlurang Estados Unidos.

Paglikha ng mga Kristal sa loob ng mga Ulap

Ang mga ulap ay binubuo ng mga droplet ng tubig na napakaliit upang mabuwal bilang pag-ulan. Ang mga droplet na ito ay kadalasang supercool sa mga temperatura na mas mababa sa pabigat na punto - mas mababa sa 0 degrees Fahrenheit (minus 18 degrees Celsius) o mas malamig. Sa maraming pagkakataon, ang kristal ng yelo (na maaaring lumaki nang mabilis sa pagkakaroon ng supercooled liquid) ay dapat na naroroon para sa isang ulap upang makabuo ng anumang makabuluhang halaga ng pag-ulan. Para sa mga ulap na bumubuo ng hangin ay nakataas sa ibabaw ng isang bundok, kung walang kristal na yelo, o masyadong kaunti sa kanila, ay naroroon, marami sa mga droplet ng tubig na bumubuo sa ulap na yelo lamang sa pabagu-bago ng hangin sa gilid ng bundok.

Ang taglamig na ulap sa taglamig ay batay sa isang teorya na kapag ang supercooled na tubig ay umiiral sa isang ulap, maaari itong mabago sa pamamagitan ng pagpapasok ng mga particle na kumilos bilang artipisyal na nuclei ng yelo. Ang prosesong ito ay lumilikha ng mga yelo na kristal na gagamitin ang supercooled na tubig upang lumaki ang sapat na malaki na sa kalaunan ay mahulog sa ibabaw bilang snow.

Ang paghahanda ng ulap ay pinasimunuan ng atmosperikong siyentipiko na si Bernard Vonnegut, kapatid na lalaki ng sikat na nobelista na si Kurt Vonnegut. Noong 1947, ipinakita ng lab ng Vonnegut na ang pilak iodide ay isang epektibong yelo na nucleus na maaaring bumubuo ng yelo sa mga temperatura na mas mainit kaysa sa natural na nagaganap na yelo nuclei.

Sa susunod na 40 taon, ang mga siyentipiko na nag-aaral ng cloud seeding ay gumawa ng makabuluhang pagtuklas tungkol sa halos lahat ng aspeto ng pisika ng ulap. Sa kabila nito, noong 2003, ang National Research Council ay nagpasiya na "wala pa ring nakakumbinsi na pang-agham na patunay ng pagiging epektibo ng mga intensyonal na pagbabago sa pagbabago ng panahon." Gayunman, ang mga estado at mga komunidad ay pinindot na may pagpapatakbo ng cloud seeding, habang ang pananaliksik sa pagiging epektibo nito sa isang tumigil.

Ang Path to SNOWIE

Bakit umiiral ang mga programang ito nang walang pang-agham na katibayan na nagtatrabaho sila? Ang sagot ay simple: Ang mga estado sa estado ay nangangailangan ng tubig, at maraming naniniwala ang mga gumagawa ng desisyon na ang cloud seeding ay maaaring maging isang cost-effective na paraan upang makagawa ito.

Noong 2004 ang estado ng Wyoming ay nagsumite ng isang pilot na proyekto, na kung saan ay dumating sa parehong konklusyon ng maraming mga nakaraang pag-aaral: Cloud seeding maaaring nadagdagan ulan, ngunit ang pagtaas ay maaari ding ipinaliwanag sa pamamagitan ng likas na pagkakaiba-iba sa mga sistema ng bagyo. Gayunpaman, ang isang proyekto ng kapatid na babae na pinondohan ng National Science Foundation ay nagpakita na ang mga bagong kasangkapan sa pagmomodelo ng computer at pinabuting paggamit ng instrumento ay maaaring makagawa ng ilang mga bagong pananaw.

Samantala, nakikipagtulungan ang Idaho Power Company sa National Center for Atmospheric Research upang masuri ang patuloy na pagpapatakbo ng cloud seeding program ng kumpanya. Mula sa pakikipagtulungan na ito ay dumating ang ideya na gumamit ng mga bagong tool sa pagmomolde ng computer at pinabuting paggamit ng instrumento upang masuri ang pagiging epektibo ng programa ng cloud seeding ng Idaho Power. Ang ultimate na resulta ay ang aming proyekto, Seeded at Natural Orographic Wintertime ulap: ang Idaho Eksperimento, o SNOWIE.

Mula sa Silver Iodide hanggang Snow

Sa taglamig ng 2017, nag-set up kami ng armadong sopistikadong mga radar, tulad ng Doppler on Wheels (DOWs), na nakaposisyon namin sa mga lokasyon ng mountaintop, at Wyoming Cloud Radar (WCR), na inimuntar namin sa isang research aircraft. Ang mga tool na ito ay nagpapaandar sa amin upang makilala ang mga ulap upang matukoy kung saan at kailan bumubuo ang pag-ulan.

Matapos ang mga ulap ay pinalitan ng mga particle na silver iodide, ginamit namin ang mga probisyon ng imaging na nakabitin mula sa mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid na pananaliksik upang masuri ang magagandang detalye ng mga particle ng ulap habang ang eroplano ay lumipat sa loob at labas ng mga seeded na rehiyon. Dalawang linggo lamang sa aming 10-linggo na proyekto sa field, nakita ng aming radar ang unang hindi maiiwasang signal ng ulan na nagreresulta mula sa cloud seeding.

Nakita namin ang mga malinaw at hindi malabo na senyas na naglalabas ng mga partidong pilak na iodide ay nagpasimula ng pagbuo ng yelo sa kristal, at ang mga kristal na ito ay lumalaki sa niyebe at bumabagsak sa ibabaw ng bundok. Sa loob ng mga lugar na apektado ng seeding, ang mga konsentrasyon ng yelo sa kristal ay nadagdagan ng daan-daang, humahantong sa pagbuo ng snow. Sa kabaligtaran, 1 kilometro lamang ang layo sa mga di-seeded na mga rehiyon ng ulap, ang ulap ay nanatiling halos binubuo ng mga maliliit na droplet na likido at higit na wala ang yelo.

Paano natin masasabi na ang nakita natin ay talagang dahil sa cloud seeding? Sa isang kaso, ang isang sasakyang panghimpapawid ay lumipat pabalik-balik sa isang tuwid na subaybayan na patayo sa direksyon ng hangin, na naglalabas ng pilak na iodide. Ang pilak iodide ay nagsimulang mag-alis sa hangin sa pamamagitan ng ulap sa isang zig-zag plume - isang pattern na nilikha ng pattern ng flight ng sasakyang panghimpapawid at hindi sana nangyari nang natural. Nakita namin ang dayandang radar na bumubuo sa isang pattern na zig-zag na tumugma sa aming hula batay sa kung kailan at kung saan ang pilak iodide ay inilabas sa mga ulap.

Magagawa ba ang Pagkakaiba ng Cloud Seeding?

Ngayon na alam natin na ang cloud seeding ay maaaring humantong sa ulan ng niyebe, gusto nating makita kung maaari itong baguhin ang balanse ng tubig sa buong saklaw ng bundok. Ang data mula sa SNOWIE ay gagamitin sa mga modelo ng computer upang masubukan ang aming mga ideya kung paano maaaring maimpluwensiyahan ng cloud seeding ang pana-panahong pag-ulan ng niyebe at ibibilang ang epekto nito. Sa huli, gusto ng mga tagapamahala ng tubig at pampublikong opisyal na malaman kung magkano ang dagdag na pag-ulan dahil sa pag-ulan ng ulap, at kung ito ay isang cost-effective na paraan upang dagdagan ang pag-ulan sa mga lokal na watershed.

Robert M. Rauber ng University of Illinois, Katja Friedrich ng University of Colorado, Bart Geerts ng University of Wyoming, Roy Rasmussen at Lulin Xue ng National Center para sa Atmospheric Research, at Mel Kunkel at Derek Blestrud ng Idaho Power Company din. sumali sa pag-aaral ng SNOWIE na tinalakay sa artikulong ito.

Ang artikulong ito ay orihinal na inilathala sa The Conversation ni Jeffrey French at Sarah Tessendorf. Basahin ang orihinal na artikulo dito.