thumb|Schemat zasiewania chmur Zasiewanie chmur – forma modyfikacji pogody, będąca próbą zmiany ilości lub rodzaju opadów z chmur. Poprzez rozpylenie substancji służących jako jądra kondensacji lub zarodki krystalizacji powodowane są zmiany w procesach mikrofizycznych wewnątrz chmury. Zazwyczaj intencją jest zwiększenie opadów (deszczu lub śniegu), a na lotniskach praktykuje się ograniczanie gradu lub mgły.

Sporadycznie, termin używany jest do naturalnych zjawisk powodujących zmiany w procesach mikrofizycznych w chmurach, mających wpływ na opady z tych chmur – wówczas używane jest określenie naturalne zasiewanie chmur.

thumb|Urządzenie do zasiewu chmur zamontowane w samolocie Cessna thumb|Naziemna baza do zasiewania chmur w stanie Kolorado mały|Schemat

Jak działa zasiewanie chmur Najczęściej używanych związków chemicznych do zasiewania chmur należy jodek srebrahttps://www.sacbee.com/news/local/article2582373.html i suchy lód. Rozprężanie ciekłego propanu w gaz było również używane i może wytworzyć kryształki lodu w wyższych temperaturach niż jodek srebra. Użycie materiałów higroskopijnych, takich jak sól, zwiększa swoją popularność z powodu pewnych obiecujących wyników badań naukowych.

Do procesu zasiewania konieczne jest, by chmury zawierały przechłodzoną ciekłą wodę – to jest ciekłą wodę zimniejszą niż zero stopni Celsjusza. Wprowadzenie substancji takiej jak jodek srebra, który ma strukturę krystaliczną podobną do struktury lodu, wywoła nukleację (zarodkowanie) krzepnięcia (zamarzania). Rozprężanie suchego lodu lub propanu oziębia powietrze do tego stopnia, że kryształki lodu mogą zarodkować spontanicznie z pary cieczy (fazy gazowej poniżej swego punktu krytycznego). W przeciwieństwie do zasiewania przy pomocy jodku srebra, ta spontaniczna nukleacja (zarodkowanie) nie wymaga uprzedniej obecności kropel lub cząsteczek ponieważ wytwarza niezwykle wysokie przesycenie pary cieczy w pobliżu zasiewającej substancji. Jednakże istniejące krople są niezbędne dla dostatecznego wzrostu kryształków lodu, aby mogło z chmury padać.

W szerokościach geograficznych między kołem podbiegunowym a zwrotnikiem typowa strategia zasiewania chmur zasadza się na fakcie, że ciśnienie (prężność) pary nasyconej jest niższe dla równowagi z lodem niż dla równowagi z wodą, gdy cząsteczki lodu formują się w przechłodzonych chmurach. Fakt ten pozwala kryształkom lodu rosnąć kosztem kropel cieczy. Jeśli rozrost jest dostateczny, cząsteczki stają się dość ciężkie, by jako śnieg (lub, jeśli ulegną stopieniu, jako deszcz) opadać z chmur, które w innej sytuacji nie wytworzyłyby opadów. Ten proces jest znany jako zasiewanie „statyczne”.

W klimatach ciepłych lub tropikalnych zasiewanie konwekcyjnych chmur typu Cumulonimbus (Chmur kłębiastych) stara się wykorzystać ciepło przemiany fazowej uwalniane przy zamarzaniu. Ta strategia „dynamicznego” zasiewania zakłada, że dodatkowe ciepło przemiany fazowej podnosi temperaturę, przez co zwiększa siłę wyporu, wzmacnia prądy wznoszące powietrza, zapewnia konwergencję na niższym poziomie i w rezultacie powoduje gwałtowny wzrost chmur.

Związki chemiczne do zasiewania chmur mogą być rozpraszane przez samoloty lub przez naziemne urządzenia rozpraszające (generatory lub pojemniki wystrzelane z artylerii przeciwlotniczej lub rakiet). Przy uwalnianiu z samolotów race (flary) jodku srebra są odpalane i rozpraszane podczas gdy samolot leci przez formowaną chmurę. Gdy uwalniane przez urządzenia naziemne, po uwolnieniu drobne cząsteczki są niesione z wiatrem i wzwyż przez prądy powietrzne.

W 2010 roku został przetestowany mechanizm elektroniczny, gdzie podczerwone impulsy laserowe zostały nakierowane na powietrze nad Berlinem, przez badaczy z Uniwersytetu Genewskiego. Prowadzący eksperyment postulowali, że impulsy spowodują, iż atmosferyczny dwutlenek siarki i dwutlenek azotu wytworzą cząsteczki działające jako zasiew.

Idąc tropem wcześniejszych badań izraelskich, brytyjscy naukowcy z wydziału Meteorologii Uniwersytetu Reading, oraz inżynierowie z Uniwersytetu w Bath, we współpracy z naukowcami z Fińskiego Instytutu Meteorologicznego w Helsinkach opublikowali wyniki prac wskazujące na możliwość wywoływania opadów poprzez sztuczne wyładowania elektryczne w chmurach, z użyciem dronów. Ta metoda zasiewania chmur jest również testowana celem komercyjnego użycia w Zjednoczonych Emiratach Arabskich.

Rozwijają się również badania nad użyciem substancji pochodzenia biologicznego do zasiewania chmur. Naukowcy z Instytutu Politechnicznego i Uniwersytetu Stanowego Wirginii odkryli białka pochodzące od grzybów typu Mortierellaceae katalizujące formowanie się lodu w wysokich temperaturach poniżej zera. Sądzą oni również, że wykryte przez nich białko będzie stanowić lepszą alternatywę od jodku sodu w zasiewaniu chmur. „Jeśli nauczymy się tanio produkować wystarczającą ilość tego białka grzybowego, będziemy mogli umieszczać je w chmurach i sprawić, że zasiewanie chmur stanie się znacznie bezpieczniejsze” – powiedział Vinatzer, profesor w Szkole Nauk o Roślinach i Środowisku. "Grupa (badawcza) znalazła również dowody na to, że gen grzyba kodujący białko powodujące powstawanie jąder lodu został najprawdopodobniej nabyty przez przodka grzyba od gatunku bakterii w procesie znanym jako poziomy transfer genów co najmniej setki tysięcy, jeśli nie miliony lat temu." "Naukowcy wiedzą, że grzyby są zdolne do tworzenia jąder lodu od początku lat 90. XX wieku, powiedział Vinatzer (członek zespołu badawczego). Jednak dopiero niedawno postęp w sekwencjonowaniu DNA i informatyce pozwolił im na sekwencjonowanie genomów specyficznej klasy grzybów, rodziny Mortierellacae, i odkrycie genu kodującego białko jąder lodu." "Białka powodujące powstawanie jąder lodu produkowane przez grzyby różnią się od białek pochodzenia bakteryjnego tym, że nie zawierają komórek i są rozpuszczalne w wodzie", co sprzyja ich przemysłowemu zastosowaniu do zasiewania chmur. Podobne badania były prowadzone już wcześniej przez w Idaho, University of Utah , jak również w Rosyjskiej Akadamii Nauk. Białka pochodzenia bakteryjnego od Pseudomonas Syringae, używane do zaśnieżania stoków narciarskich, również mają potencjał w zasiewaniu chmur, choć ich możliwego użycia do zasiewania chmur naukowcy nie polecają z rozmaitych przyczyn. W międzyczasie prowadzone od dawna badania nad terpenami wytwarzanymi przez drzewa i ich potencjałem do zasiewania chmur nie przeszły w etap rozważań nad zastosowaniami przemysłowymi, mimo, że naukowcy w CERN tworzą z ich pomocą chmury w laboratoriach.

Wczesne próby australijskie i efektywność Odnosząc się do eksperymentów modyfikacji pogody z lat 1903, 1915, 1919, 1944 i 1947, Australijska Federacja Meteorologiczna zdyskredytowała „robienie deszczu”. W latach pięćdziesiątych Wydział Radiofizyki australijskiej Organizacji dla Badań Naukowych i Przemysłowych Wspólnoty Państw CSIRO przestawiła się na rozpracowywanie fizyki chmur i miała nadzieję na lepsze zrozumienie tych procesów do roku 1957. W latach sześćdziesiątych marzenia o robieniu pogody najpierw się rozwiały, by zostać na nowo rozpalone po prywatyzacji Funduszu Inwestycyjnego Gór Śnieżnych (jednego z największych na świecie i największego w Australii kompleksu hydroelektryczno-irygacyjnego) po to, by uzyskać „nadprogramową” wodę. Miało to zapewnić zwiększoną generację energii i wzrost profitów głównym udziałowcom tej spółki skarbu państwa (w większości publicznym). Wykazano, że zasiewanie chmur jest efektywne w zmienianiu struktury i wielkości chmur i w przemianie przechłodzonej wody w cząsteczki lodu. Ilość opadów, którą można przypisać zasiewaniu trudno jest zdeterminować. Zasiewając chmury można również ograniczyć opady.

Kluczowym wyzwaniem jest ustalenie, ile opadów miałoby miejsce, gdyby chmury nie były zasiewane. W sumie, jest ogólne oczekiwanie wyrażane przez organizacje profesjonalne, że zimowe zasiewanie chmur nad górami da efekt w postaci śniegu. Są dowody statystyczne na wzrost sezonowych opadów o około 10% przy zasiewaniu zimowym.

Rząd Stanów Zjednoczonych poprzez Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych analizował zasiewane i niezasiewane chmury, by zrozumieć różnice pomiędzy nimi. Prowadził również badania nad zasiewaniem w innych krajach.

Chmury były zasiewane podczas Letniej Olimpiady w Pekinie w 2008 roku przy pomocy rakiet, by zapobiec opadom deszczu podczas ceremonii otwarcia i zamknięcia, choć niektórzy podważają twierdzenia o sukcesie tych operacji.

Wpływ na środowisko i zdrowie Będąc zakwalifikowany przez amerykański standard Narodowej Agencji Ochrony Przeciwpożarowej NFPA 704 do kategorii zagrożenia zdrowia, jodek srebra może powodować czasową niedyspozycję lub trwalsze szkody na zdrowiu ludzi i ssaków przy intensywnej lub przedłużonej, lecz nie chronicznej ekspozycji. Jednakże przeprowadzono kilka dokładnych badań ekologicznych, które wykazały minimalny wpływ jodku srebra na środowisko i zdrowie. W niektórych badaniach stwierdzono niską toksyczność srebra i jego związków (jodku srebra). Najprawdopodobniej, te ustalenia wynikają z minimalnych ilości srebra rozprowadzanych przez zasiewanie chmur, stukrotnie niższych niż wprowadzane do atmosfery w wielu rejonach globu zanieczyszczenia przemysłowe, czy indywidualna ekspozycja od plomb dentystycznych.

Akumulacja w glebie, roślinności i wodach powierzchniowych nie jest mierzalna powyżej tła naturalnego. Raport o stanie środowiska w Sierra Nevada w Kalifornii z 1995 roku i niezależny panel ekspertów w Australii w 2004 roku potwierdziły te wcześniejsze ustalenia.

Zasiewanie chmur nad Narodowym Parkiem Góry Kościuszki – rezerwatem biosfery – stało się kontrowersyjne w związku z kilkoma gwałtownymi zmianami legislacyjnymi w dziedzinie ochrony środowiska, które umożliwiły te „próby”. Zwolennicy ochrony środowiska są zaniepokojeni wchłanianiem pierwiastkowego srebra przez wysoce wrażliwy ekosystem, co ma wpływ na wiele gatunków, w tym na oposa karłowatego, oraz na wysoki poziom wykwitów glonów w dawniej nieskazitelnych jeziorach polodowcowych. Program stacji telewizyjnej ABC pt. „Tętno ziemi” z 17 lipca 2004 roku donosił, że „nie każda chmura ma srebrną podszewkę” (od angielskiego przysłowia: „każda chmura ma srebrną podszewkę”, srebrna podszewka – angielski idiom – metafora optymizmu), gdyż podniosły się głosy zaniepokojenia o zdrowie oposa karłowatego. Badania sprzed pięćdziesięciu lat i analiza przeprowadzona przez Zarząd Funduszu Inwestycyjnego Gór Śnieżnych doprowadziły do zaprzestania programu zasiewania chmur w Australii w latach pięćdziesiątych zeszłego wieku, w braku wyraźnych rezultatów. Obecnie, zasiewanie chmur odrzuca się w Australii ze względu na ochronę środowiska i obawy o chroniony gatunek, oposa karłowatego. Ponieważ jodek srebra, a nie srebro w postaci czystej (pierwiastkowej) jest materiałem do zasiewania chmur, twierdzenia o negatywnym wpływie na środowisko są podważane przez niezależnie recenzowane badania naukowe, jak podsumowała międzynarodowa Organizacja Modyfikacji Pogody.

Historia