클라우드 시드 : 과학자들이 눈을 뜨게 만드는 이유

물은 지구상의 거의 모든 생활상에 영향을 미치는 귀중한 자원입니다. 또한 제한적이기 때문에 사람들은 공급이 수요를 충족시키는 지 확인하기 위해 다양한 방법을 사용합니다.

그러한 기술 중 하나는 비가 내리거나 눈이 내리는 것을 촉진하기 위해 대기에 입자를 추가하는 구름 씨 뿌리기입니다. 오늘날 주정부 및 지방 정부 기관, 공공 시설 및 스키 지역을 비롯한 서양 전역의 많은 기관들은 산속의 겨울 강설량을 증가시키기 위해 구름을 뿌립니다. 더 많은 스노우 팩 (snowpack)은 봄과 여름에 흘러 나오는 유출 물을 의미합니다.이 유출수는 수자원을 공급하고 작물을 관개하며 수력 발전을 유발하는 댐에 연료를 공급합니다.

클라우드 시딩은 또한 공항에서 안개를 분산시키고 여름 강우량을 증가 시키며 우박을 줄이기위한 노력에 사용되었습니다. 실제로 클라우드 시드는 전세계 50 개국 이상에서 발생합니다. 그러나이 모든 활동에도 불구하고 우리는 여전히 그것이 작동하는지 여부를 모른다.

우리는 대기 과학자이며 최근에 겨울 폭설로부터 산악 도설을 강화시키는 수단으로 구름 파종을 평가하기위한 현장 조사를 실시했습니다. 우리의 결과는 적어도 특정 조건 하에서 구름 입자의 진화와 성장을 변화 시켜서 발생하지 않는 강설을 일으킬 수 있음을 분명히 보여줍니다. 다음 질문은 구름 씨 뿌리기가 미국 서부의 수자원 관리자에게 효과적인 도구가 될 수 있는지 여부입니다.

구름 속의 수정 만들기

구름은 너무 작아서 강수량으로 떨어지는 물방울로 이루어져 있습니다. 이러한 물방울은 종종 어는점보다 훨씬 낮은 온도, 즉 섭씨 영하 18도 (섭씨 영하 18도) 이하로 과냉합니다. 많은 경우, 구름이 상당량의 강수량을 생성하기 위해서는 얼음 결정 (과냉각 액체의 존재시 빠르게 자랄 수 있음)이 있어야합니다. 공기가 산에서 들어 올려지는 구름의 경우, 얼음 결정이 없거나 구름이 너무 적 으면 구름을 구성하는 물방울 중 많은 부분이 산의 바람이 불어 오는 쪽에서 단순히 증발합니다.

겨울 구름 씨 뿌리기는 과냉각 수가 구름에 존재할 때 인공 얼음 핵으로 작용하는 입자를 도입하여 수정할 수 있다는 가설에 근거합니다. 이 과정은 과냉각 수를 이용하여 눈처럼 표면에 떨어지도록 충분히 커지도록 얼음 결정체를 만듭니다.

클라우드 시딩은 대기 과학자 버나드 보 네그 (Burton Vonnegut), 유명한 소설가 쿠르트 보네 구트 (Kurt Vonnegut)의 형제에 의해 개척되었습니다. 1947 년 Vonnegut의 연구실은은 요오드화물은 자연적으로 발생하는 얼음 핵보다 훨씬 더 따뜻한 온도에서 얼음을 형성 할 수있는 효과적인 얼음 핵임을 보여주었습니다.

향후 40 년 동안 구름 파종을 연구하는 과학자들은 구름 물리학의 거의 모든 측면에 대해 중요한 발견을했습니다. 그럼에도 불구하고 2003 년 국립 연구위원회 (National Research Council)는 "의도적 인 기상 변화 노력의 효능에 대한 과학적 증거는 아직 확실하지 않다"고 결론 지었다. 그럼에도 불구하고 주와 공동체는 작전 클라우드 시딩에 착수했다. 정지.

SNOWIE의 길

왜 이들 프로그램은 과학적 증거 없이도 작동합니까? 답은 간단합니다. 서부의 주에는 물이 필요합니다. 많은 의사 결정자는 클라우드 파종으로 비용을 절감 할 수 있다고 믿습니다.

2004 년에 와이오밍주는 시범 프로젝트를 의뢰했다. 이전의 많은 연구와 동일한 결론에 이르렀다: 구름 씨 뿌리기는 강수량을 증가 시켰을 지 모르지만 폭풍우 시스템의 자연스런 변동성으로도 설명 될 수있다. 그러나 National Science Foundation에서 자금을 지원 한 자매 프로젝트는 새로운 컴퓨터 모델링 도구와 향상된 계측기가 새로운 통찰력을 제공 할 수 있음을 보여주었습니다.

한편, Idaho Power Company는 회사의 지속적인 운영 클라우드 시드 프로그램을 평가하기 위해 대기 연구 센터와 협력하고있었습니다. 이 협력을 통해 새로운 컴퓨터 모델링 도구를 사용하고 계측을 개선하여 아이다 호 전력의 클라우드 시드 프로그램의 효율성을 평가하는 아이디어가 나왔습니다. 궁극적 인 결과는 우리 프로젝트, Seeded and Natural Orographic Wintertime 구름: 아이다 호 실험, 또는 SNOWIE였습니다.

요세 데 산에서 눈까지

2017 년 겨울, 우리는 정찰기 위치에 배치 된 도플러 온 휠 (DOWs)과 연구 항공기에 탑재 한 와이오밍 클라우드 레이더 (WCR)와 같은 정교한 레이더로 무장했습니다. 이러한 도구를 사용하면 강수량이 언제 어디서 언제 발생하는지 파악할 수있어 구름을 피할 수있었습니다.

구름에은 요오드 입자가 뿌려진 후 연구 항공기의 날개에 매달려있는 영상 탐침을 사용하여 구름이 뿌린 입자를 정밀하게 조사했습니다. 10 주 현장 프로젝트에 2 주 만에 레이더가 구름 파종으로 인한 강수량의 첫 번째 부정 할 수없는 신호를 감지했습니다.

우리는은 요오드화물 입자를 방출하는 것이 얼음 결정 형성을 시작했으며, 이러한 결정이 눈으로 성장하여 산 표면으로 떨어지는 명백하고 모호하지 않은 신호를 보았습니다. 씨앗 뿌리기의 영향을받은 지역에서는 얼음 결정 농도가 수백 배가 증가하여 눈이 형성되었습니다. 반대로 비 - 씨드 구름 지역에서는 단지 1 킬로미터 떨어져 있었지만, 구름은 대부분 작은 액적으로 이루어져 있었고 대부분 얼음이 결핍되어있었습니다.

우리가 본 것은 실제로 구름 파종 때문이라고 어떻게 말할 수 있습니까? 한 경우, 항공기가 바람 방향에 수직 인 직선 트랙을 따라 앞뒤로 통과하여 요오드화은을 방출했습니다. 은 요오드화물은 지그재그의 깃털 형태로 구름을 통해 바람을 불어 오는 바람에 분산되기 시작했다. 이것은 항공기의 비행 패턴에 의해 만들어지며 자연적으로 발생하지 않았을 패턴이다. 우리는 레이디 얼 메아리가 지그재그 패턴으로 형성되는 것을 보았습니다. 이것은 구름에서 석회가 방출되는시기와 장소에 기반한 우리의 예상과 일치했습니다.

클라우드 씨드가 변화를 가져올 수 있습니까?

구름 파종으로 인해 눈이 내릴 수 있다는 것을 알게되었으므로, 우리는 전체 산맥에서 물의 균형을 바꿀 수 있는지보고 싶습니다. SNOWIE의 데이터는 구름 모델링이 계절별 강설에 어떻게 영향을 미칠지와 그 영향을 정량화하기위한 아이디어를 테스트하기 위해 컴퓨터 모델에 사용될 것입니다. 궁극적으로, 물 관리자와 공무원은 구름 파종으로 인해 얼마나 많은 추가 강수량을 생산할 수 있는지, 지역 유역의 강수량을 증가시키는 비용 효율적인 방법인지 여부를 알고 자합니다.

일리노이 대학의 Robert M. Rauber, 콜로라도 대학교의 Katja Friedrich, 와이오밍 대학의 Bart Geerts, Roy Rasmussen 및 국립 대기 연구 센터의 Lulin Xue, Idaho Power Company의 Mel Kunkel 및 Derek Blestrud 이 기사에서 논의 된 SNOWIE 연구에 참여했습니다.

이 기사는 원래 Jeffrey French와 Sarah Tessendorf의 The Conversation에 게시되었습니다. 여기에 원본 기사를 읽으십시오.