Cos'è il cloud seeding e funziona davvero?

Il controllo del tempo è un po 'popolare di fantascienza. Che si tratti dei poteri di Storm nelle serie X-Men o dei satelliti ad alta tecnologia in film come "Geostorm" o nel film del 1998 "The Avengers", in cui Sean Connery interpreta uno scienziato pazzo deciso a tenere in ostaggio il mondo vendendo ai paesi il loro tempo .

In realtà, è impossibile controllare il tempo. Tuttavia, possiamo influenzarlo e stiamo provando a farlo da un po 'di tempo. Vari sforzi, dai cannoni antigrandine all'arresto degli uragani, sono stati tentati o proposti nel corso degli anni, per non parlare dell'effetto accidentale del nostro uso di combustibili fossili. Forse il tentativo più popolare di geo-ingegneria, tuttavia, è il cloud seeding.

La semina delle nuvole è il processo di combinazione di diversi tipi di agenti chimici - tra cui ioduro d'argento, ghiaccio secco e persino sale da tavola comune - con le nuvole esistenti nel tentativo di addensare le nuvole e aumentare la possibilità di pioggia o nevicate. I prodotti chimici vengono o sparati nelle nuvole o rilasciati volando vicino e nelle nuvole.

Almeno 56 paesi hanno intrapreso una sorta di cloud seeding a partire dal 2016, secondo l'Organizzazione meteorologica mondiale. Questi sforzi vanno dagli Emirati Arabi Uniti nel tentativo di soddisfare una crescente domanda di acqua verso la Cina usando la semina delle nuvole, nel tentativo di impedire che la cerimonia di apertura delle Olimpiadi estive del 2008 diventi cosparsa di pioggia.

I meriti del cloud seeding sono discutibili, tuttavia, con una lunga storia di risultati inconcludenti. Alcuni studi recenti potrebbero però cambiare quella storia.

Facendo piovere

Gli sforzi per il cloud seeding risalgono almeno alla fine del 1800, ma fu solo dopo la seconda guerra mondiale che il processo ottenne trazione.

Vincent Schaefer stava lavorando alla General Electric nel 1946 quando lui e Irving Langmuir stavano discutendo dei modi per seminare le nuvole mentre affrontano il problema della glassa degli aerei. Il lavoro finì per dare a entrambi gli uomini una visione acuta delle proprietà delle nuvole. Volendo testare alcune delle teorie in un laboratorio anziché in montagna, Schaefer sviluppò una "scatola fredda", o un congelatore in cui poteva produrre una boccata d'aria che avrebbe formato goccioline d'acqua dalla condensa. Schaefer aggiunse ghiaccio secco per abbassare ulteriormente la temperatura, così che quando inspirò, i cristalli di ghiaccio si formarono rapidamente. In seguito si scoprirà che qualsiasi sostanza con una temperatura di meno 40 gradi Fahrenheit o Celsius (sono gli stessi) ha finito per produrre l'effetto.

Il lavoro di Schaefer ha fornito un modo per seminare le nuvole raffreddandole molto. Bernard Vonnegut stava lavorando in un altro modo. Vonnegut ipotizzò che potesse essere possibile spingere i cristalli di ghiaccio nella scatola fredda per formare attorno alle particelle la cui struttura cristallina era simile a quella del ghiaccio. Il risultato sarebbe un modello su cui le molecole d'acqua si sistemerebbero in una disposizione di cristalli di ghiaccio. Vonnegut ha provato alcune sostanze diverse fino a quando ha scoperto che lo iodio d'argento ha funzionato per indurre il processo di congelamento nelle goccioline d'acqua.

Il seeding della nuvola è spesso destinato ad accelerare il ciclo dell'acqua. (Foto: serkan senturk / Shutterstock)

Quindi perché tutto questo raffreddamento è importante per il seeding del cloud? Ha a che fare con il ciclo dell'acqua e ciò che provoca la caduta delle precipitazioni.

Quando l'acqua evapora e sale nell'atmosfera, è sotto forma di gas. Nel tempo, questo vapore acqueo si raffredda e si condensa per diventare nuvole. Tuttavia, per condensare, il vapore ha bisogno di qualcosa a cui attaccarsi. Gocce d'acqua o cristalli di ghiaccio fanno bene per questo. Man mano che più acqua si condensa su queste altre goccioline, le goccioline diventano più pesanti e, alla fine, cadono come pioggia. Se la nuvola si trova sul punto di congelamento dell'acqua o al di sotto di essa, e gli strati d'aria a cui cade la precipitazione sono similmente al punto di congelamento o al di sotto di esso, si ottiene la neve.

Le aziende che seminano nuvole che intendono creare pioggia o neve, in sostanza, cercano di stimolare la condensazione dell'acqua e spingere l'acqua a brillare su queste particelle introdotte, come lo iodio d'argento, o a formare più cristalli di ghiaccio raffreddando le temperature delle nuvole.

Indurre la pioggia non è l'unico obiettivo del seeding delle nuvole. In uno sforzo che disperde la nebbia, gli aeroporti possono seminare nuvole di sale perché il sale abbassa il punto di congelamento del ghiaccio; è per questo che usiamo il sale su strade ghiacciate.

Il cloud seeding funziona?

Un tecnico inserisce scatole metalliche contenenti iodio d'argento, cloruro di sodio e cloruro di potassio su un piccolo aereo per un progetto di esperimento di semina di nuvole in India. (Foto: Manjunath Kiran / AFP / Getty Images)

È stato difficile valutare l'efficacia degli sforzi di cloud seeding.

Dopo che il lavoro di Schaefer e Vonnegut ha prodotto ottimi risultati, la prospettiva del seeding delle nuvole è in aumento. L'esercito americano ha ampiamente utilizzato il seeding delle nuvole nel tentativo di estendere la stagione dei monsoni durante la guerra del Vietnam. Ma le aspettative per il cloud seeding erano probabilmente più di quanto potesse ragionevolmente offrire.

"C'è stata tutta questa eccitazione estrapolata in affermazioni molto ottimistiche su quanto sarebbe efficace", ha dichiarato a FiveThirtyEight Daniel Breed, un meteorologo del National Center for Atmospher Research (NCAR) nel 2014. "Stai cercando un piccolo segnale in una gamma molto ampia ".

La scienza più recente è stata divisa sulla questione. Uno studio israeliano del 2010 pubblicato su Atmospher Research ha dichiarato che il seeding delle nuvole non era un "meccanismo efficace per il miglioramento delle precipitazioni". Nel 2003 un panel delle Accademie nazionali ha stabilito che "non esistevano prove scientifiche convincenti" sul funzionamento del seeding delle nuvole e ha chiesto una valutazione più rigorosa dei meriti del seeding delle nuvole.

Anche il Wyoming Weather Modification Pilot Project, uno studio di sei anni di 13 milioni di dollari concluso nel 2013, non è stato in grado di fornire risposte definitive. Questo studio si è concentrato su due catene montuose adiacenti nel Wyoming meridionale, la Medicine Bow e la Sierra Madres. Entrambi i campi sono spesso colpiti dalle stesse tempeste, quindi i ricercatori hanno seminato alcune nuvole in un raggio e hanno lasciato l'altro campo non visto, come controllo.

Lo studio ha dimostrato che la semina ha prodotto un aumento delle precipitazioni del 5-15% circa, ma i ricercatori hanno scartato casi in cui la semina potrebbe essersi spostata nelle nuvole di controllo o quando non sono stati rilasciati abbastanza agenti di semina. Il risultato è una mancanza di significato statistico a livello scientifico, ma è ancora uno che può essere attraente per coloro che cercano di aumentare i livelli dell'acqua.

"Se riesci ad avere un impatto del 10 o 15 percento su ogni tempesta che semini e il 30 percento del manto nevoso proviene da quelle tempeste, allora sì, quei numeri sono competitivi", Terry Deshler, scienziato atmosferico dell'Università del Wyoming che ha lavorato sul progetto, ha detto a FiveThirtyEight.

Alla fine di gennaio, uno studio pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences ha prodotto "osservazioni dirette e quantificabili della semina delle nuvole per l'aumento delle nevicate", secondo la National Science Foundation, che ha sostenuto il progetto. I ricercatori hanno fatto volare un aereo a giri attorno a potenziali nuvole tra due radar terrestri nell'Idaho sudoccidentale mentre lasciavano cadere contenitori di iodio d'argento. Lo stesso aereo volò anche attraverso le nuvole mentre filava iodio d'argento dalle sue ali. Un secondo piano, carico di strumenti di misurazione delle nuvole, ha percorso un percorso perpendicolare al primo piano per raccogliere le letture.

Inizialmente i sensori non hanno mostrato alcun risultato, quindi sono comparse le linee argentate di iodio del primo piano. Le goccioline d'acqua si scontravano con lo iodio d'argento, congelandosi e alla fine diventando abbastanza grandi da lasciarle cadere.

I ricercatori avvertono che ciò non dimostra che il cloud seeding funzioni nel suo complesso, tuttavia, solo che i loro metodi sono un modo valido per osservare e misurare se il cloud seeding funziona o meno. Rimangono anche da chiedersi se il seeding del cloud sia economicamente praticabile.

"Fa abbastanza neve per avere un impatto sul bilancio idrico?" Katja Friedrich, scienziata atmosferica dell'Università del Colorado a Boulder e una delle ricerche coinvolte nello studio, si è chiesta a Science. "Dobbiamo ancora rispondere a queste domande fondamentali."

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