Sembra de núvols: per què els científics estan tractant de fer que la neu

L’aigua és un recurs valuós que afecta gairebé tots els aspectes de la vida a la Terra. També és limitada, de manera que la gent fa servir diversos mètodes per assegurar que l’oferta compleixi la demanda.

Una d'aquestes tècniques és la sembra de núvols: afegir partícules a l’atmosfera per promoure la formació de pluja o neu. Avui, moltes entitats d’Occident (incloses agències governamentals estatals i locals, serveis públics i àrees d’esquí) són un núvol de sembra en un esforç per impulsar les nevades d’hivern a les muntanyes. Més manta de neu significa més escorrentia de primavera i estiu, que alimenta el subministrament d'aigua local, rega els cultius i alimenta les preses que generen energia hidroelèctrica.

La sembra de núvols també s'ha utilitzat en els esforços per dispersar la boira als aeroports, augmentar les precipitacions estiuenques i reduir la calamarsa. De fet, la sembra de núvols es produeix en més de 50 països del món. Tot i això, malgrat tota aquesta activitat, encara no sabem si funciona.

Som científics atmosfèrics i recentment hem realitzat un estudi de camp per avaluar la sembra de núvols com a mitjà per augmentar la quantitat de neu de muntanya a partir de les tempestes d'hivern. Els nostres resultats demostren clarament que, almenys sota certes condicions, és possible canviar l'evolució i el creixement de les partícules de núvol, provocant la neu que d'una altra manera no s'hauria produït. La següent pregunta és si la sembra de núvols pot ser una eina eficaç per als gestors de l’aigua a l’oest dels Estats Units.

Creació de cristalls dins dels núvols

Els núvols estan formats per gotes d’aigua massa petites per caure com a precipitació. Aquestes gotetes sovint surcool a temperatures molt per sota del punt de congelació: tan baix com de 0 graus Fahrenheit (menys de 18 graus Celsius) o més freds. En moltes circumstàncies, els cristalls de gel (que poden créixer ràpidament en presència de líquid superenfrar) han d’estar presents perquè un núvol produeixi una quantitat significativa de precipitació. Per als núvols que es formen a mesura que l'aire s'eleva sobre una muntanya, si no hi ha cristalls de gel, o pocs, estan presents, moltes de les gotes d’aigua que formen el núvol s’evaporen simplement a la banda de la muntanya.

La sembra de núvols d'hivern es basa en una hipòtesi que quan l'aigua superenfriada existeix en un núvol, es pot modificar introduint partícules que actuen com a nuclis de gel artificials. Aquest procés crea cristalls de gel que utilitzaran l'aigua superenergentada per créixer prou gran com per acabar caient a la superfície com a neu.

La sembra de núvols va ser iniciada pel científic atmosfèric Bernard Vonnegut, germà del famós novel·lista Kurt Vonnegut. El 1947, el laboratori de Vonnegut va mostrar que el iodur de plata era un nucli de gel eficaç que podia formar gel a temperatures molt més càlides que els nuclis de gel naturals.

Durant els propers 40 anys, els científics que estudien la sembra de núvols van fer descobriments significatius sobre gairebé tots els aspectes de la física del núvol. Malgrat això, el 2003, el National Research Council va concloure que "encara no hi ha proves científiques convincents de l'eficàcia dels esforços intencionals de modificació del clima". No obstant això, els estats i les comunitats van continuar amb la sembra de núvols operatius, mentre que la investigació sobre la seva efectivitat va sorgir aturar.

El camí cap a SNOWIE

Per què existeixen aquests programes sense proves científiques que funcionin? La resposta és simple: els estats occidentals necessiten aigua i molts responsables de la decisió creuen que la sembra de núvols pot ser una manera rendible de produir-la.

El 2004, l’estat de Wyoming va encarregar un projecte pilot, que va arribar a la mateixa conclusió que molts estudis previs: la sembra de núvols podria haver augmentat les precipitacions, però l’augment també es podria explicar per la variabilitat natural dels sistemes de tempesta. No obstant això, un projecte germà finançat per la National Science Foundation va demostrar que les noves eines de modelatge per ordinador i la millora de la instrumentació podrien produir noves idees.

Mentrestant, Idaho Power Company estava treballant amb el Centre Nacional per a la Recerca Atmosfèrica per avaluar el programa de sembra de núvols en funcionament de la companyia. Des d’aquesta col·laboració s’ha vingut la idea d’utilitzar noves eines de modelització informàtica i una instrumentació millorada per avaluar l’eficàcia del programa de sembra de núvols d’Idaho Power. El resultat final va ser el nostre projecte, els Seeded and Natural Orographic Núvols d'hivern: el Idaho Experiment o SNOWIE.

De iodur de plata a neu

A l’hivern del 2017, vam començar a treballar amb sofisticats radars, com ara el Doppler on Wheels (DOWs), que vam situar a llocs de muntanya i el Wyoming Cloud Radar (WCR), que vam muntar en un avió d’investigació. Aquestes eines ens van permetre observar els núvols per determinar on i quan es desenvolupava la precipitació.

Després de sembrar els núvols amb partícules de iodur de plata, s’utilitzaven sondes d’imagens que penjaven de les ales de l’avió d’investigació per examinar els detalls fins de les partícules del núvol a mesura que el pla passava dins i fora de les regions sembrades. Només dues setmanes en el nostre projecte de camp de 10 setmanes, el nostre radar va detectar el primer senyal innegable de precipitacions derivades de la sembra de núvols.

Vam veure senyals clars i inequívocs que la publicació de partícules de iodur de plata inicien la formació de cristalls de gel i que aquests cristalls creixien a la neu i cauen a la superfície de la muntanya. A les zones afectades per la sembra, les concentracions de cristalls de gel van augmentar centenars, cosa que va provocar la formació de neu. Per contra, a només 1 km de distància en regions de núvols sense sembrar, el núvol va romandre compost principalment per petites gotes de líquid i en gran part sense gel.

Com podem dir que el que vam veure va ser degut a la sembra de núvols? En un cas, un avió va passar d'anada i tornada al llarg d'una pista recta que era perpendicular a la direcció del vent, alliberant iodur de plata. El iodur de plata va començar a dispersar-se a la part baixa del vent a través del núvol en un plomall en zig-zag, un patró que es va crear amb el patró de vol de l'avió i no s'hauria produït de manera natural. Vam veure els ecos del radar formant-se en un patró en zig-zag que corresponia a la nostra predicció basada en quan i on es va alliberar el iodur de plata als núvols.

Pot núvols sembrar fer una diferència?

Ara que sabem que la sembra de núvols pot generar nevades, volem veure si pot canviar l’equilibri de l’aigua en tota una serralada. Les dades de SNOWIE es faran servir en models informàtics per provar les nostres idees sobre com la sembra de núvols podria influir en les nevades de temporada i quantificar el seu impacte. En última instància, els responsables de l'aigua i els funcionaris públics voldran saber quant de precipitació addicional es pot produir a causa de la sembra de núvols i si és una manera rendible de augmentar les precipitacions en les conques locals.

Robert M. Rauber de la Universitat d'Illinois, Katja Friedrich de la Universitat de Colorado, Bart Geerts de la Universitat de Wyoming, Roy Rasmussen i Lulin Xue del Centre nacional per a la investigació atmosfèrica, i Mel Kunkel i Derek Blestrud d'Idaho Power Company també va participar en l’estudi de SNOWIE tractat en aquest article.

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation de Jeffrey French i Sarah Tessendorf. Llegiu l'article original aquí.