Was ist Cloud Seeding und funktioniert es wirklich?

Die Kontrolle des Wetters ist eine beliebte Science-Fiction. Sei es Storms Kräfte in den X-Men-Franchises oder High-Tech-Satelliten in Filmen wie "Geostorm" oder dem Film "The Avengers" von 1998, in dem Sean Connery einen verrückten Wissenschaftler spielt, der die Welt als Geisel nehmen will, indem er Ländern ihr Wetter verkauft .

In Wirklichkeit ist es unmöglich, das Wetter zu kontrollieren. Wir können es jedoch beeinflussen, und wir haben seit einiger Zeit versucht, dies zu tun. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Anstrengungen unternommen oder vorgeschlagen, von Hagelkanonen bis hin zur Beendigung von Hurrikanen, ganz zu schweigen von den zufälligen Auswirkungen unseres Einsatzes fossiler Brennstoffe. Der vielleicht beliebteste Versuch der Geotechnik ist jedoch das Cloud-Seeding.

Cloud Seeding ist der Prozess, bei dem verschiedene Arten chemischer Wirkstoffe - einschließlich Silberiodid, Trockeneis und sogar Kochsalz - mit vorhandenen Wolken kombiniert werden, um die Wolken zu verdicken und die Wahrscheinlichkeit von Regen oder Schneefall zu erhöhen. Die Chemikalien werden entweder in die Wolken geschossen oder durch Fliegen in die Nähe und in die Wolken freigesetzt.

Laut der Weltorganisation für Meteorologie haben sich ab 2016 mindestens 56 Länder mit einer Art Wolkensaat befasst. Diese Bemühungen reichen von den Vereinigten Arabischen Emiraten, die versuchen, den steigenden Wasserbedarf nach China durch Wolkensaat zu decken, um zu verhindern, dass die Eröffnungszeremonie der Olympischen Sommerspiele 2008 mit Regen übergossen wird.

Die Vorzüge von Cloud Seeding sind jedoch mit einer langen Geschichte nicht schlüssiger Ergebnisse umstritten. Einige neuere Studien könnten diese Geschichte jedoch ändern.

Es regnen lassen

Die Bemühungen um die Aussaat von Wolken reichen mindestens bis ins späte 19. Jahrhundert zurück, aber erst nach dem Zweiten Weltkrieg gewann der Prozess an Bedeutung.

Vincent Schaefer arbeitete 1946 bei General Electric, als er und Irving Langmuir über Möglichkeiten diskutierten, Wolken zu säen, während sie sich mit dem Problem der Flugzeugglasur befassten. Die Arbeit endete damit, dass beide Männer einen genauen Einblick in die Eigenschaften von Wolken erhielten. Um einige der Theorien in einem Labor anstatt in Bergen zu testen, entwickelte Schäfer eine "Kühlbox" oder einen Gefrierschrank, in dem er einen Atemzug erzeugen konnte, der aus dem Kondenswasser Wassertropfen bilden würde. Schäfer fügte Trockeneis hinzu, um die Temperatur weiter zu senken, so dass sich beim Einatmen schnell Eiskristalle bildeten. Später stellte sich heraus, dass jede Substanz mit einer Temperatur von minus 40 Grad Fahrenheit oder Celsius (sie sind gleich) den Effekt hervorrief.

Schäfers Arbeit bot eine Möglichkeit, Wolken zu säen, indem sie stark abgekühlt wurden. Bernard Vonnegut arbeitete an einem anderen Weg. Vonnegut vermutete, dass es möglich sein könnte, Eiskristalle in der Kühlbox anzustoßen, um sich um die Partikel zu bilden, deren Kristallstruktur der von Eis ähnlich war. Das Ergebnis wäre eine Vorlage, auf der sich Wassermoleküle in einer Eiskristallanordnung anordnen würden. Vonnegut probierte einige verschiedene Substanzen aus, bis er herausfand, dass Silberjod den Gefrierprozess in Wassertropfen induzierte.

Cloud Seeding soll häufig den Wasserkreislauf beschleunigen. (Foto: serkan senturk / Shutterstock)

Warum ist all diese Kühlung für das Cloud-Seeding wichtig? Es hat mit dem Wasserkreislauf zu tun und damit, was den Niederschlag auslöst.

Wenn Wasser verdunstet und in die Atmosphäre aufsteigt, liegt es in Gasform vor. Mit der Zeit kühlt sich dieser Wasserdampf ab und kondensiert zu Wolken. Um zu kondensieren, braucht der Dampf jedoch etwas, an dem er sich festsetzen kann. Wassertropfen oder Eiskristalle eignen sich gut dafür. Wenn mehr Wasser auf diesen anderen Tröpfchen kondensiert, werden die Tröpfchen schwerer und fallen schließlich als Regen. Wenn sich die Wolke am oder unter dem Gefrierpunkt des Wassers befindet und die Luftschichten, auf die der Niederschlag fällt, ähnlich am oder unter dem Gefrierpunkt liegen, erhalten Sie Schnee.

Cloud-Seeding-Unternehmen, die Regen oder Schnee erzeugen möchten, versuchen im Grunde, die Kondensation von Wasser anzuregen und das Wasser anzustoßen, um auf diese eingebrachten Partikel wie Silberjod zu gelangen oder durch Abkühlen der Wolkentemperaturen mehr Eiskristalle zu bilden.

Das Induzieren von Regen ist nicht das einzige Ziel der Wolkensaat. Um den Nebel zu zerstreuen, können Flughäfen Wolken mit Salz besäen, weil Salz den Gefrierpunkt von Eis senkt. Deshalb verwenden wir Salz auf vereisten Straßen.

Funktioniert Cloud Seeding?

Ein Techniker montiert Kanister mit Silberjod, Natriumchlorid und Kaliumchlorid für ein Experiment zur Wolkenbildung in Indien in ein kleines Flugzeug. (Foto: Manjunath Kiran / AFP / Getty Images)

Es war schwierig, die Effektivität von Cloud-Seeding-Bemühungen einzuschätzen.

Nachdem die Arbeiten von Schaefer und Vonnegut zu starken Ergebnissen geführt hatten, stieg die Aussicht auf Wolkensaat. Das US-Militär nutzte Cloud Seeding ausgiebig, um die Monsunzeit während des Vietnamkrieges zu verlängern. Aber die Erwartungen an Cloud Seeding waren wahrscheinlich höher als es vernünftigerweise liefern könnte.

"Diese ganze Aufregung wurde in sehr optimistische Behauptungen über die Effektivität hochgerechnet", sagte Daniel Breed, Meteorologe am Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung (NCAR), gegenüber FiveThirtyEight im Jahr 2014. "Sie suchen nach einem kleinen Signal in eine sehr große Reichweite. "

Neuere wissenschaftliche Erkenntnisse sind in dieser Frage gespalten. Eine 2010 in Atmospheric Research veröffentlichte israelische Studie erklärte, dass Cloud Seeding kein "wirksamer Mechanismus zur Verbesserung der Niederschläge" sei. Ein Gremium der Nationalen Akademien stellte 2003 fest, dass es "keinen überzeugenden wissenschaftlichen Beweis" dafür gibt, dass Cloud Seeding funktioniert, und forderte eine strengere Bewertung der Vorzüge von Cloud Seeding.

Das Wyoming Weather Modification Pilot Project, eine sechsjährige 13-Millionen-Dollar-Studie, die 2013 abgeschlossen wurde, konnte ebenfalls keine endgültigen Antworten liefern. Diese Studie konzentrierte sich auf zwei benachbarte Gebirgszüge im Süden von Wyoming, den Medicine Bow und die Sierra Madres. Beide Bereiche werden oft von denselben Stürmen getroffen, daher haben die Forscher einige Wolken in einem Bereich ausgesät und den anderen Bereich als Kontrolle nicht ausgesät.

Die Studie zeigte, dass die Aussaat zu einem Anstieg der Niederschläge um 5 bis 15 Prozent führte. Die Forscher verwarfen jedoch Fälle, in denen die Aussaat möglicherweise in die Kontrollwolken gewandert ist oder wenn nicht genügend Aussaatmittel freigesetzt wurden. Das Ergebnis ist ein Mangel an statistischer Signifikanz auf wissenschaftlicher Ebene, der jedoch für diejenigen attraktiv sein kann, die den Wasserstand steigern möchten.

"Wenn Sie einen Einfluss von 10 oder 15 Prozent auf jeden Sturm erzielen können, den Sie säen, und 30 Prozent der Schneedecke von diesen Stürmen stammen, dann sind diese Zahlen wettbewerbsfähig", sagte Terry Deshler, ein Atmosphärenwissenschaftler von der University of Wyoming, der arbeitete über das Projekt, sagte FiveThirtyEight.

Ende Januar lieferte eine in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlichte Studie "direkte, quantifizierbare Beobachtungen der Wolkensaat bei erhöhtem Schneefall", so die National Science Foundation, die das Projekt unterstützte. Die Forscher flogen ein Flugzeug in Runden um potenzielle Wolken zwischen zwei bodengestützten Radargeräten im Südwesten von Idaho, während sie Kanister mit Silberjod fallen ließen. Das gleiche Flugzeug flog auch durch die Wolken, während es silbernes Jod aus seinen Flügeln strömte. Eine zweite Ebene, die mit Wolkenmessgeräten beladen war, flog senkrecht zur ersten Ebene, um Messwerte zu sammeln.

Die Sensoren zeigten anfangs keine Ergebnisse, und dann erschienen die mit Silberjod geschnürten Linien der ersten Ebene. Wassertropfen kollidierten mit dem Silberjod, gefroren und wurden schließlich groß genug, dass sie fallen würden.

Die Forscher warnen davor, dass dies nicht beweist, dass Cloud Seeding als Ganzes funktioniert, sondern nur, dass ihre Methoden eine solide Methode sind, um zu beobachten und zu messen, ob Cloud Seeding funktioniert oder nicht. Es bleibt auch die Frage offen, ob Cloud Seeding finanziell tragfähig ist.

"Macht es genug Schnee, um einen Einfluss auf das Wasserbudget zu haben?" Katja Friedrich, Atmosphärenforscherin an der Universität von Colorado in Boulder und eine der an der Studie beteiligten Forschungen, fragte sich die Wissenschaft. "Wir müssen diese grundlegenden Fragen noch beantworten."

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