云种子可能不像我们希望的那样有前途

国家海洋和大气管理局的预报员于2022年3月17日发布了美国的春季前景,他们的首要关注者在西部和南部平原的干旱恶化。塞夫

国家海洋和大气管理局的预报员于2022年3月17日发布了美国的春季前景,他们的首要关注者在西部和南部平原的干旱恶化。几个西方国家已经尝试了云种子来试图增加降水量,但是实际上它的效果如何?大气科学家威廉·棉花解释说。

在散布在科罗拉多州的山峰上,将机器设置为将化学物质射入云层,以试图产生雪。该过程称为云种子,随着全球温度的升高,越来越多的国家和陷入干旱的国家在有时拼命的努力中使用它来改变天气。

但是云种子听起来并不那么简单,也许并不像人们想要的那样有前途。

作为一名大气科学家,我已经研究并写了关于天气修改的50年。产生雪或雨的云播种实验需要足够的水分以及适当的温度和风条件的正确种类的云。降水量的百分比很小,很难分辨出何时降雪或雨水自然下降以及何时通过播种触发。

现代云种子如何开始

现代化的天气修改始于1940年代,纽约的斯克内克塔迪(Schenectady)。

在通用电气工作的科学家文斯·舍费尔(Vince Schaefer)发现,在装有“过冷”水滴的冰箱中添加小冰块,引发了冰晶的扩散。

其他科学家认为,超冷的水滴和冰晶的正确混合物可能导致降水。当云层中的冰晶粘在一起时,雪形成。科学家认为,如果可以将冰块颗粒添加到云中,那么否则会蒸发的水分可能会有更大的掉落机会。 Schaefer证明了它可以起作用。1946年11月13日,Schaefer从飞机上将干冰掉进了超冷的Stratus云。他在日记中写道:“我朝后方看,很高兴看到我们刚刚过去的云层落下的长雪流掉了。”几天后,他写道,尝试相同的技术似乎已经提高了雾的能见度。

GE的一位同事Bernie Vonnegut在化学表中搜索具有类似于冰的晶体结构的材料,并发现在-20 C(-4 F)的温度下,碘化物颗粒的烟雾可能具有与干冰相同的效果。

他们的研究导致了Cirrus Project Cirrus,这是一项联合民用计划,探索了各种各样的云层,包括超冷的Stratus Clouds,积云云甚至飓风。根据1950年代初的国会证词,在几年内,依靠水的社区和公司每年花费300万至500万美元在云种植项目上,特别是在美国干旱的西部。

但是云种子真的有效吗?

大约70年来研究云种子有效性的结果是混合的。

旨在评估播种积云云的影响的大多数科学研究几乎没有影响。但是,播种冬季地形云的结果 – 随着山上升起的云层形成 – 降水量增加了。有两种基本的云种子播种方法。一种是用银碘化物或干冰播种超冷的云层,导致冰晶生长,从云层中消耗水分,然后降雪或降雨。它可能被火箭射击到云层中,也可以从飞机或山顶上喷洒。第二个涉及温暖的云和吸湿材料,例如盐颗粒。这些颗粒会采用水蒸气,变得更大以更快地下降。

云种子过程的例证。 (Naomi E. Tesla/Wikipedia,CC BY)

与云种子相关的雪或雨量有所不同,在澳大利亚实验中报告了多达14%的雪或雨水。在美国,研究发现降水增加了几个百分比。在2020年的一项研究中,科学家使用雷达将20分钟的云种子视为导致云层内部的水分变厚和跌落。总的来说,在一个多小时的时间内,大约有十分之一的雪在地面上积雪。

2015年的另一项研究在怀俄明州的山上使用了气候数据和六年的云种实验,以估计该条件是从11月到4月的四分之一时间云种子的正确条件。但是结果可能会使季节的积雪增加不超过1.5%。

在令人鼓舞的同时,这些实验绝不达到Schaefer和他的同事所期望的意义水平。

天气修改再次引起兴趣

今天的科学家正在继续进行随机播种实验,以确定云种子何时增强降水量以及对云种子的负面影响的一些担忧,但这些影响似乎很小。银离子是一种有毒的重金属,但是种子积雪中的碘化银量是如此之小,以至于必须使用极敏感的仪器来检测其存在。

同时,极端天气和干旱对天气修饰的兴趣越来越高。

全球气象组织在2017年报道说,在50多个国家 /地区正在进行天气修改计划,包括抑制造成农作物的冰雹和降雨和降雪量的日益增加。我的家乡科罗拉多州多年来一直在支持云种植业务。不管有不同的证据,许多社区都指望它起作用。

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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