Är väderkontroll en dröm eller mardröm?

Skogsbränder brann genom tusentals hektar skog och förmörkade himlen över Oregon och Washington i veckor. En torka förstörde skördarna i Montana och Dakotas. Orkaner förde med sig skyfall och översvämningar till Florida och Puerto Rico. Hem, företag – och liv – gick förlorade.

Dessa händelser är bara ett urval av den förstörelse som en dålig väderomsvängning kan orsaka. Och de inträffade på bara en månad i år – september – bara i USA.

Förklarare: väder- och väderprognoser

Det är inte konstigt att människor länge har försökt kontrollera vädret. Rätt mängd sol och regn ger hälsosamma grödor, säkerhet och välstånd. För mycket eller för lite — svält och död.

I skönlitteratur kan människor förändra vädret. X-Men's Storm, till exempel, använder sin kontroll över atmosfären för att skapa tornados, snöstormar, blixtar och andra fenomen. En häxa som heter Jadis tar med sig oändlig vinter till landet Narnia i Lejonet, häxan och garderoben. Och den nya filmen Geostorm har en modern version, med en rad väderkontrollerande satelliter som håller planetens destruktiva krafter i schack.

Inget av detta är möjligt i verkligheten. Ingen kan avskräcka en orkan med skottlossning (trots rykten om motsatsen). Ingen kan tämja en tromb med flytande kväve (även om någon har fått patent på konceptet). Ändå ändrar folk vädret.

Väderförändringar, av något slag , har varit möjligt sedan 1940-talet. Vi kan nu få några moln att dumpa extra fukt vid behov. Människor har också börjat förändra vädret på ett oavsiktligt sätt – genom aktiviteter som har förändrat jordens klimat. Det finns till och med debatt om huruvida program bör utvecklas för att ångra sådana förändringar med geoengineering.

Den stora frågan är dock om det överhuvudtaget är en bra idé att förändra jordens väder.

Säder moln

Det är januari, cirka 80 kilometer (50) miles) norr om Boise, Idaho. Två plan lyfter och flyger in i molnen. På marken finns mobila radarstationer som i veckor kommer att snöas på plats. Atmosfärsforskare kontrollerar all denna utrustning och väntar på att ett experiment ska starta. De är en del av ett projekt som heter SNOWIE. Det är en förkortning av Seeded and Natural Orographic Wintertime Clouds — Idaho Experiment. (Orografisk hänvisar till något som är relaterat till berg.) Forskarna här studerar cloud seeding, en metod som syftar till att öka hur mycket regn eller snö faller från himlen.

En lastbil med en mobil radar begravdes i snön under en studie av molnsådd.Karen Kosiba, Centrum för Forskning om svåra väderförhållanden

Molnsådd började 1946. Det var då kemisten Vincent Schaefer experimenterade med ett moln i sitt laboratorium.

Han ville kyla molnet, så han lade torris — frusen koldioxid — i kammaren. Omedelbart var kammaren full av iskristaller. “Torris, som föll på molnet, fick submikroskopiska isbitar att dyka upp i molnet”, rapporterade Science News i januari 1947 Detta “förvandlades till snö och föll mot jorden.”

Senare forskning ersatte torrisen med små partiklar av silverjodid.

För att få in detta i ett moln, blandar forskare först föreningen med ett brandfarligt material. Det materialet bränns sedan, vilket skickar rök fylld med silverjodidpartiklar upp i molnet.

De partiklarna blir kärnor som kan låta flytande vatten regndroppar frysa och bli iskristaller. Högt uppe i ett moln kommer vattenånga att kondensera runt dessa nybildade iskristaller, vilket får dem att växa. När kristallerna blir tillräckligt stora faller de till marken. Detta liknar det som naturligt händer i ett moln som kommer att fortsätta att producera nederbörd. Damm, rök eller salt kan alla bli kärnor som naturligt låter ett molns vätskedroppar frysa.

När molnsådd upptäcktes började forskare spekulera vilt om vad som kunde vara vid horisonten. Ett slut på hagel. Fyllda dricksvattenreservoarer. Förebyggande av dödliga isstormar. Ändra tornados väg.

”Till och med en av forskarna som … vann Nobelpriset sa att om 10 år kan vi ändra förloppet för en orkan”, minns Roelof Bruintjes. Han är en atmosfärsforskare vid National Center for Atmospheric Research (NCAR) i Boulder, Colo. I själva verket konstaterar han, “Efterföljande forskning har visat oss att saker och ting är mycket mer komplexa än så.” Molnsådd kanske fungerar, men inte för alla moln på varje plats.

För att så ett moln bränns material för att frigöra silverjodid. Det här planet var utrustat med en anordning som ser ut som en raket. Det kan bränna såddmaterialet.

Christian Jansky/Wikimedia Commons (CC-BY-SA 2.5)

Under 1950- och 1960-talen investerade USA och andra regeringar kraftigt i forskning om vädermodifiering. De såg potentialen inte bara för att hjälpa sitt folk utan också för att hjälpa militären. Väderkontroll kan vara ett potentiellt vapen. Det kunde också låta arméer garantera att de fick det väder de behövde för en viss operation.

Men det som fungerade bra i labbet kom inte riktigt upp i himlen. Inte varje försök till molnsådd slutade med regn eller snö. Och även i de som gjorde det var det omöjligt att säga om sådden orsakade den nederbörden eller om regnet eller snön skulle ha fallit av sig själv. “Det finns mycket naturlig variation”, förklarar Jeffrey French. Han är en atmosfärsforskare vid University of Wyoming i Laramie.

Med tiden minskade pengarna till molnfröforskning. Mer ansträngning lades ner på att förbättra väderprognosen. Väderförändringar försvann dock inte. Mer än 50 nationer har nu program för molnsådd, enligt Världsmeteorologiska organisationen. Kina, till exempel, satte igång hundratals raketer till frömoln 2008. Dess mål var att säkerställa klar himmel för öppningsceremonierna för sommar-OS i Peking. Det finns också dussintals privata vädermodifieringsföretag. Och många andra företag betalar för molnsådd.

Vad de uppnår idag är mycket mer subtilt än de stora visioner som en gång hade föreslagits. “Under vissa förutsättningar kan [cloud seeding] förmodligen vara ganska effektivt”, säger French. Det kan ge cirka 15 procent mer nederbörd under en storm, uppskattar han. Men exakt vilka de rätta förhållandena fortfarande är inte helt kända.

En snörik vinter

Det är där SNOWIE kommer in Idaho Power, ett elföretag, hade drivit ett program för molnsådd i flera år. Den ville ha mer vintersnö i närområdets fjällsnöpackning. När det snöpacket smälter på våren och sommaren, matar det floder och sjöar. Den driver också Idaho Powers vattenkraftsdammar. Utan tillräckligt med vatten kan företaget inte tillhandahålla tillräckligt med energi till sina konsumenter. Molnsådd är vettigt för detta företag. Men de ansträngningarna behöver bättre data om de verkligen ska löna sig.

Till skillnad från många vetenskapliga områden är det svårt att sätta upp kontrollerade experiment inom atmosfärsvetenskap, konstaterar French. “Vi har fastnat för himlens laboratorium och experiment som aldrig någonsin är 100 procent repeterbara, för varje gång du går ut och gör mätningar är saker annorlunda. Så vi letar efter situationer där vi kan försöka göra något kontrollerade experiment. Och molnsådd, visar det sig, är ett av dessa områden.”

SNOWIE-projektet använde detta och ett annat plan för att studera molnsådd inifrån moln.

I sitt experiment sådde SNOWIE-forskare en del av ett moln från ett flygplan. Sedan skulle de använda det andra flygplanet för att göra mätningar inom det molnet – både där det hade såtts och där det inte hade gjort det. Delen utan sådd var kontroll (oförändrat) villkor för experimentet.

Forskarna samlade in en mängd olika data. Dessa inkluderar mängden molnpartikelstorlekar och molntemperaturer, som kan vara så kalla som –10° Celsius (14° Fahrenheit). De tog högupplösta bilder av molnkristallerna. Detta skulle visa dem något om hur kristallerna växte. Radar på flygplanet och på marken gav data om den bredare molnstrukturen. Detta kan berätta för dem var nederbörden var, djupet på molnet och höjden på molnets topp.

“Alla dessa saker är viktiga när man tittar på de processer som är förekommer i molnet”, förklarar French. “När du överväger molnsådd försöker vi egentligen bara modifiera en eller två processer.”

Teamets utvärdering av all denna data återstår fortfarande. Resultaten kommer att underlätta framtida molnsådd i Idaho. De kommer också att hjälpa forskare att förstå molnens naturliga egenskaper och vad som händer inom dem. “Om vi ​​inte kan förstå dem”, säger French, “har vi inget hopp om att förstå effekterna av själva molnets sådd.”

Att förändra världens väder

Under tiden har mänskliga aktiviteter börjat förändra vädret – och på några mindre än subtila sätt. Genom klimatförändringar, säger Bruintjes från NCAR, “Vi håller redan på att modifiera vädret.”

Förklarare: Vad är en datormodell?

Kevin Petty är meteorolog och chief scientific officer för Vaisala i Louisville, Colo. Detta företag tillhandahåller väderrelaterade observationer och programvara till regeringar och andra grupper för att hjälpa till med beslutsfattande. Väder och klimat är olika bestar, men de är släkt, konstaterar han. “Vädret är vad som händer under en mycket kort tidsperiod, medan klimat är vad som händer, i genomsnitt över en längre period.”

Ett av de bästa sätten som Petty har sett detta sammanfattat är: Klimat är vad du förväntar dig; väder är vad du får. En regions klimat kan diktera att en sommardag i genomsnitt är solig och 30 °C (86 °F). Men en viss sommardag kan vädret vara 35 °C (95 °F) med åskväder.

Förklarare: Global uppvärmning och växthuseffekten