Посев облаков что это

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Вечером в день проведения церемонии сильнейший дождь (выпало 100 мм осадков) прошел в расположенном неподалеку от Пекина городе Баодине. В столице было сухо. Неопровержимое доказательство того, что мы можем управлять погодой, скажут многие. Но насколько это верно?

Используется несколько методов посева облаков, в зависимости от условий. В ходе посева кристаллы вещества, такого, например, как йодид серебра, добавляются в облака, что вызывает образование очагов конденсации - на кристаллах собирается влага. По мере замерзания воды на кристаллах, они растут до тех пор, пока не достигнут достаточных размеров, чтобы выпасть в качестве осадков.

Оседлать молнию

Сегодня деньги часто поступают от организаций, желающих иметь гарантию снабжения водой (хотя, по имеющимся сведениям, армия США во время войны во Вьетнаме была заинтересована в использовании посева облаков для продления сезона муссонных дождей на территории противника).

Несколько аэропортов в западной части США, в том числе аэропорт Бойси в Айдахо, используют технологию посева облаков для разгона густого тумана, вызывающего значительные задержки рейсов.

Другая система управления погодой, в основе которой лежит лазерная технология, могла бы быть полезной для того, чтобы не закрывать аэропорты во время сильных гроз. В 2004 году Каспарян и его коллеги, направляя в грозовые облака лазерные импульсы, пытались сделать управляемым удар молнии. Те попытки не имели успеха. По словам Каспаряна, возможно, для вызова молнии требуется более сильный лазерный луч.

Победить торнадо

Имеем ли мы возможность предотвратить такие опасные погодные явления, как торнадо? Выступая в Денвере на недавно прошедшей конференции Американского научного общества, профессор Ронжия Тао из Темплского университета в Филадельфии предположил, что решить проблему разрушительных смерчей помогли бы высокие стены.

По словам Тао, торнадо образуются на Среднем Западе США при смешении горячего воздуха с юга и холодного воздуха с севера. Особо остро стоит проблема в печально известной Аллее торнадо, огромной равнине, простирающейся от Техаса на юге до Небраски на севере. Три стены высотой 300 метров каждая, одна в Северной Дакоте, вторая между Канзасом и Оклахомой и третья в Техасе и Луизиане, могли бы замедлить воздушные потоки и снизить угрозу возникновения торнадо в этом регионе, утверждает Тао.

Усмирить шторм

Другие исследователи предложили разливать по поверхности океана нетоксичные масла, чтобы предотвратить формирование волн, перерастающих в шторм.

В этом году американские ученые высказали мнение, что установленные недалеко от берега ветрогенераторы (электростанции, использующие энергию ветра) с их огромными ветряками могли бы уменьшить скорость ветра при шторме.

Итак, сможем ли мы когда-нибудь научиться управлять погодой? Некоторые считают, что люди уже давно и успешно делают это. Другие полагают, что нам понадобятся десятилетия и десятилетия, чтобы чего-то достичь.

Геофизикам впервые удалось описать полный цикл образования осадков в облаках в результате засева их частицами иодида серебра. В будущем полученные результаты помогут повысить эффективность такого засева, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

С середины XX века для управления погодой предлагаются методы активного воздействия на облака. С помощью таких подходов можно рассеять облака, спровоцировать осадки в засушливых областях или предотвратить образование града. Обычно для этого используется метод засева облаков — распыление в них частиц сухого льда, иодида серебра или иодида свинца. Известно, что эти частицы становятся центрами кристаллизации льда из переохлажденных облаков, однако точный механизм формирования осадков в них, несмотря на достаточно большое количество экспериментов и теоретических расчетов, до сих пор до конца не изучен. Это сильно снижает эффективность используемых подходов, поэтому сейчас, вместо работающих моделей, для оценки эффективности засева, как правило, используются данные статистического анализа.

Американские геофизики под руководством Джеффри Френча (Jeffrey R. French) из Вайомингского университета провели прямое экспериментальное исследование процессов, которые происходят в облаках при их засеве иодидом серебра AgI. Наблюдения ученые проводили с помощью двух наземных радаров, работающих в диапазоне X (от 5200 до 10900 мегагерц), а также приборов, установленных на бортах воздушного судна для геофизических исследований и самолета для засева облаков, работающих в диапазоне W (около 60 тысяч мегагерц). Исследования проводились в штате Айдахо в 2017 году во время двух зимних засевов.

Оказалось, что в течение 30 минут после распыления частиц иодида серебра начинается кристаллизация льда. Сразу после начала кристаллизации концентрация частиц размером около 300 микрон в области засева находится на уровне 1 — 5 штук на литр, что примерно на три порядка больше чем в окружающих незасеянных облаках. Очень быстро после начала нуклеации начинается образование ледяной крупы, при этом диаметр частиц сохраняется на том же уровне или немного увеличивается. После этого в результате кристаллизации из водяного пара и агрегации частиц их средний размер увеличивается до 1 миллиметра (максимальный размер на этой стадии может достигать и 8 миллиметров), в результате чего они выпадают в виде осадков. При этом в некоторых областях облаков центры кристаллизации продолжают сохранять даже спустя 60 — 90 минут после окончания засева.

Помимо времени начала кристаллизации и осаждения образовавшихся частиц, ученые смогли проследить за траекториями частиц между этапом кристаллизации и началом выпадения в виде снега и определением тех областей облаков, в которых в каждый момент времени кристаллизация происходит наиболее активно. Ученые отмечают, что из полученных результатов напрямую нельзя оценить эффективность засева облаков, однако они дают достаточное количество данных для дальнейших исследований.

Обычно для засева облаков используются либо наземные устройства, либо оборудование, установленное на борту самолетов. Недавно для подобных целей предложили использовать и беспилотные летальные аппараты.

Изменения в засеве облаков по всему миру при активном воздействии на погоду

Оперативные программы по активным воздействиям на погоду, включая рассеяние тумана, увеличение осадков в виде дождя и снега и подавление града, осуществляется в более чем 50 странах по всему миру. Со времени открытия в конце 1940-х годов того, что кристаллы йодистого серебра могут образовывать ледяные кристаллы в некоторых водяных парах, ученые работают над тем, чтобы понять, как изменить способ образования и движения воды в облаке. Несмотря на десятилетия исследований, засев облаков по-прежнему вызывает глубокое недоверие, отчасти в связи с проблемой проверки эффективности данного метода, т. е. установлением причинно-следственной связи, принимая во внимание сложность и изменчивость погодных систем. 1

Холодные облака или теплые, загрязненные или чистые располагаются над горой или над полем – ключевую роль в успехе или неудаче усилий по засеву облаков играют характеристики облака. Новые средства позволяют метеорологам изучать и понимать облака и изменения, которые в них происходят, с более высокой степенью точности, чем когда-либо, а новые технологии, такие как нанотехнология, создают новые возможности в этой области. Опираясь на международные усилия, направленные на поддержку научных исследований и финансирования с целью обеспечения безопасности водных ресурсов, ученые тщательно прорабатывают возможности, чтобы модернизировать искусственное увеличение осадков в XXI веке.

Проект продолжается до сегодняшнего дня и вышел далеко за рамки первоначальных экспериментов. В некоторых отчетах говорится, что количество выпавшего снега увеличилось почти на 14 %.

Научно-исследовательская программа ОАЭ по научным аспектам увеличения осадков, развернутая в качестве международной инициативы по стимулированию научных исследований и технологии для увеличения осадков, учредила грант в размере 5 миллионов долларов США. По словам ее директора Алии Аль Мазруи, программа имеет две цели: повысить эффективность научных исследований в области увеличения осадков по всему миру и увеличить количество осадков в ОАЭ и других засушливых и полузасушливых регионах мира.

Вода является критически важной проблемой для ОАЭ, где запасы грунтовых вод, которым 10 000 лет, истощаются, а по некоторым оценкам ожидается, что потребность в воде в ближайшие 15 лет увеличится вдвое. На опресненную морскую воду приходится 40 % водоснабжения страны. Учитывая высокую стоимость опреснения, в ОАЭ осуществляется засев облаков в качестве одной из возможных менее дорогостоящих альтернатив. В 2016 г. в ОАЭ засев облаков осуществлялся 177 раз, в основном с использованием гидроскопического засева над восточными горными хребтами на границе с Оманом с целью повышения уровня воды в водоносных слоях и водохранилищах. В соответствии с отчетом за 2015 г. облачность, превысившая норму, позволила в этом году чаще проводить засев облаков.

Засев облаков в глобальном масштабе действительно имеет исторические прецеденты, проявившие себя, впрочем, весьма неожиданным образом: посредством ненамеренного активного воздействия на погоду. Например, вследствие извержения вулканов в стратосферу попадали частицы, которые способствовали понижению температуры воздуха на глобальном уровне в течение от 2 до 3 лет после извержения (в частности, считается, что такие извержения внесли вклад в сохранение малого ледникового периода в XIX веке). Другой пример ненамеренного активного воздействия на погоду, по мнению Флоссманн, связан с тем, что в результате спутниковых наблюдений было установлено, что частицы, попавшие в воздух с дымом пароходных труб, меняют свойства верхнего слоя слоисто-кучевых облаков, повышая яркость фона облаков.

Научно-исследовательская программа ОАЭ по научным аспектам увеличения осадков

Лауреаты программы ОАЭ по увеличению осадков - Объединенные Арабские Эмираты объявили имена лауреатов программы по увеличению осадков 17 января. Грант в размере 5 миллионов долларов США разделили профессор Джайлз Харрисон из университета Рединга, профессор Ханнеле Коронен из Финского метеорологического института и доктор Пол Лоусон из компании SPEC Inc.

Автор: Лиза М. П. Миноз является автором научных публикаций и аналитиком по вопросам содержания и живет в Вашингтоне, округ Колумбия, США. Она бывший пресс-атташе и редактор в ВМО.

Ростех в этом году поставит около 2,6 тыс. специальных патронов для вызова дождя. Этим летом осадки, вызванные искусственным способом, уже оказали серьезную помощь при тушении крупных лесных пожаров в Иркутской области и Красноярском крае.

У доктора Хонникера есть реальный прототип – старший брат писателя Бернард Воннегут, известный химик и метеоролог. В ноябре 1946 года он открыл эффект действия йодида серебра в кристаллизации воды, который был использован для вызова искусственного дождя или снега.

Бернард Воннегут изготавливает йодисто-серебряную взвесь, 1949 г.

Бернард Воннегут был не единственным ученым-первооткрывателем в данной области. Одновременно с ним, в ноябре 1946 года, другой американский исследователь – физик Винсент Шефер – экспериментировал с облаками. Аналогичного эффекта он добился с помощью сухого льда, а не йодистого серебра. Шеферу первому удалось вынести эксперимент за рамки лаборатории: шесть фунтов сухого льда распылили с самолета над облаком, и на глазах изумленной публики пошел снег.

Большие планы на дождь

Кстати, на протяжении многих лет СССР в этой сфере шел впереди планеты всей, руководствуясь по большей части хозяйственными целями. С помощью искусственных дождей предполагалось не только тушить пожары, метод нашел применение и для орошения полей в засушливое время года, и покрытия их снегом в малоснежную зиму.

В нашей стране были проведены широкие экспериментальные исследования для получения дождей из зимних облаков и из летних облаков, не достигающих стадии дождя. Для этого в 1958 году был организован специальный метеорологический полигон с контрольной площадкой размером 50 на 75 км и сетью дождемеров и снегомеров.

Рассеивание реагентов с земли и воздуха

В те годы строились большие планы на искусственные дожди. В частности, рассматривался проект восстановления Аральского моря за счет увеличения уровня осадков в горах, откуда берут начало реки Сырдарья и Амударья. Но с распадом СССР научно-исследовательские работы по данному направлению сократились.

Правда, как выяснилось, отечественные технологии в этой сфере вызвали интерес за рубежом. К примеру, работы по увеличению осадков проводились в Иране. Наши эксперты также передавали опыт китайским коллегам накануне пекинской Олимпиады-2008.

Сегодня именно в Китае действует самый масштабный в мире проект по созданию искусственных дождей. Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация установила в предгорье Тибета на высоте пяти километров над уровнем моря систему устройств, которые выпускают в воздух частички йодида серебра. Предполагается, что ежегодно ожидаемые 10 млрд тонн осадков поднимут уровень воды в реках, в результате чего удастся оросить 1,6 млн квадратных километров посевных полей. Впрочем, как отмечают эксперты, при всей масштабности проекта, используемая технология совсем не нова и известна еще со времен Воннегута.

Как облака превращаются в килотонны воды

Что же происходит с облаком под воздействием йодистого серебра и как оно внезапно может разразиться ливнем?

Самыми популярными хладагентами уже многие десятилетия остаются сухой лед, с которым экспериментировал еще вышеупомянутый Винсент Шеффер, и жидкий азот. Но при всех своих плюсах хладагенты имеют ряд недостатков, поэтому йодистое серебро получило большую популярность. Кристаллы этого вещества практически изоморфны кристаллам льда и прекрасно выполняют функцию кристаллизации для воды и пара. Как раз это и показал впервые на практике Бернард Воннегут.

Если в облаке распылить мельчайшие частицы йодистого серебра, на них сразу же начнут формироваться снежинки. Один грамм йодистого серебра дает начало для 10 13 льдинок. Нескольких граммов этого вещества достаточно, чтобы из среднего размера облака вылилось 10 тыс. тонн воды. Чтобы доставить на пожар такое количество воды, потребовалось бы более 830 противопожарных самолетов Бе-200.

Кстати, такие реагенты, формирующие кристаллы из переохлажденной жидкости, могут как вызывать осадки, так и задерживать их. Если переборщить с ними, то из-за слишком активной кристаллизации осадкообразование будет замедлено. Так что с помощью йодистого серебра можно не только заставить облако пролиться дождем, но и, напротив, отложить дождь на потом.

Читайте также: