什么是播云,它能起作用吗?人工影响天气解释

云层可以被刺激产生更多的雨雪。但这符合道德吗?

洒化学分的涡轮螺旋桨飞机的特写镜头在蓝天的云彩。"class=
在泰国,一架涡轮螺旋桨飞机在天空中播撒化学云剂。

Monthon Wa / Getty Images

人类可能无法控制天气,但我们肯定可以改变它。撒云——注入化学物质,如干冰(固态CO2),碘化银(AgI),食盐(NaCl),为了改变天气结果(更多的雨,更多的雪,更少的雾,更少冰雹)是其中一种人工影响天气的方式。

根据人工影响天气协会,至少八个州包括亚利桑那州、犹他州、怀俄明州、科罗拉多州、内华达州、加利福尼亚州、新墨西哥州和德克萨斯州在内的许多州都在练习人工降雨来增加降水,尤其是冬季降雪。尽管它作为一种应对干旱和雪灾造成的水资源短缺的工具而流行,特别是在美国西部,但是,围绕它的有效性和伦理的问题和争议仍然存在激烈的争论。

人工降雨的历史

虽然播云听起来超现代,但这并不是一个新概念。20世纪40年代,通用电气(General Electric)的科学家文森特·谢弗(Vincent Schaefer)和欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)在研究减少飞机结冰的方法时,意外地发明了这种方法。当云层中的水过冷液滴撞击并立即冻结到飞机表面上,形成一层冰。因此,理论上是,如果在与飞机结合之前,鼓励这些液滴可以以某种方式凝固到冰晶中,可以减少机翼结冰的威胁。

谢弗在实验室里测试了这一理论,他向一个深冰箱里呼气,从而用他的呼吸创造出“云”,然后把各种各样的材料,如土壤、灰尘和滑石粉,扔进“冷盒子”,看看哪一种最能刺激冰晶的生长。将干冰的小颗粒滴在冷箱中,形成了形成的微观冰晶。

什么是过冷水?

尽管被冻结(32°F)空气围绕着,过冷水是留在液态的水。只有其纯净的形式,没有沉积物,矿物质或溶解气体,可以过功使用。除非到达,否则它不会冻结减40度,或者它击中了一些东西并冻结它。

三个科学家在一个冷藏箱上方盘旋,冷风从里面喷涌而出。"class=
Schaeffer和他的同事。

Bettmann / Getty图像

谢弗所做的主要工作是发现如何降低云的温度,从而引发凝结和降水。几周后,通用电气公司的同事、著名作家库尔特·冯内古特的兄弟伯纳德·冯内古特发现,碘化银同样可以作为冰作用的有效粒子,因为它的分子结构与冰非常相似。

这项研究很快就巩固了政府的关注,该政府与GE合作,调查可行的云种子如何在干旱地区和飓风疲软中生产雨水。

项目Cirrus.

1947年10月,人工降雨开始在热带地区进行试验,当时美国政府向“九号飓风”(也被称为1947年塞布尔角飓风)的外围地带投放了100多磅干冰。理论是,冰冻的,零下109华氏度的二氧化碳可能会中和热驱动的飓风。

这次实验不仅没有得出决定性的结果,而且之前一直在海上航行的风暴也改变了航向,在乔治亚州萨凡纳附近登陆。虽然稍后认为,飓风开始在播种之前转向西方,但公众看法是项目卷心是责备。

项目Stormfury,Skywater等

在20世纪60年代,政府委托了一股新的飓风云种植项目。被称为Breatre Stormfury,该实验提出,通过将飓风的外云带与碘化银播种,对流将在风暴的边缘中生长,从而产生新的,较大(,因此,因此,较弱)的眼睛,随着风的降低和降低的强度。后来确定,播种对飓风几乎没有影响,因为它们的云自然含有比过冷水更多的冰。

从20世纪60年代到90年代,又出现了几个项目,包括由美国填海局(U.S. Bureau of Reclamation)领导的天水项目(Project Skywater),该项目专注于增加美国西部的供水;以及NOAA的大气改变计划。由于缺乏“故意天气修改的有效性,令人信服的科学证据”,美国天气修改项目的数量在20世纪80年代陷入困境。

然而,开垦局2001-2003年的天气损害影响项目,以及加州2001-2002年和2007-2009年的历史性干旱,重新激发了人们对人工降雨的兴趣,这种兴趣一直延续到今天。

这个怎么运作

在自然界中,当悬浮在云腹部的微小水滴(比一根头发的直径还小)体积足够大而不蒸发时,就形成了降水。这些液滴通过与邻近液滴的碰撞和结合而增长,要么是冻结在具有晶体或冰状结构的固体粒子上,即所谓的冰核,要么是吸引到尘埃或盐的颗粒上,即所谓的凝结核。

人工降雨通过向云中注入额外的核来促进这一自然过程,从而增加水滴的数量,这些水滴长大到足以形成雨滴或雪花,这取决于云内和云下的空气温度。

这些“人造”核以碘化银(AGI),氯化钠(NaCl)和干冰(固体CO2)等化学品形式,其分配到通过地面的发电机分配到沉淀产生云的心脏中将化学品发出到空气中,或者提供化学燃烧的有效载荷的飞机。

在2021年,阿拉伯联合酋长国几乎进行了2019年250种播种项目,开始测试新技术无人机飞进云层并发出电击.据该项目的负责人雷丁大学称,这种电荷方法使云滴电离,使它们彼此粘在一起,从而提高它们的生长速度。因为它不需要像碘化银这样的化学物质(它对水生生物是有毒的),它可能会成为一个更环保种子选择。

但是,它有效吗?

特写的手伸出,捕捉雨滴。"class=

Elva Etienne / Getty Images

而美国,阿拉伯联合酋长国,中国等国家各国常规地云层滋润其降水需求,他们在很大程度上以诚信为本。这是因为科学家仍然决定如何在同样的风暴中自然发生的雨雪和雪最佳区分播种引起的沉淀。

而播种传统上被认为可以增加降雨和降雪5至15%,科学家最近在测量实际累积方面取得了进展。基于2017年的冬季云种子研究可以通过使用天气雷达和雪尺分析来解析特定于播种沉淀的信号。该研究表明,播种为100至275英亩的水 - 或足以填充近150个奥运大小的游泳池 - 取决于云种覆盖了多少分钟。

查看文章来源
  1. 凯尔纳,托马斯。"很酷的科学:Kurt Vonnegut的兄弟如何试图分解飓风。“通用电气

  2. Schaefer,文森特J.“天气修改的早期历史。“美国气象学会的公告,49卷,没有。4 1968 - 0477 49.4.337 doi: https://doi.org/10.1175/1520

  3. Marquardt,Meg。"基准:1947年10月13日:卷云计划的灾难。“地球杂志

  4. 项目,从事美国国家海洋和大气管理局AOML飓风研究部。

  5. 罗杰斯,吉德伊亚洲。项目Skywater。“美国综合局

  6. 人工影响天气研究的关键问题.2003年国家院校出版社。

  7. Fajardo C.等人。"AgI云播对土壤和淡水生物区系的急性毒性潜在风险。“生态毒理学环境安全,卷。133,2016,pp.333-41,DOI:10.1016 / J.ECOENV.2016.06.028。