Siembra de nubes: por qué los científicos están tratando de hacerla nevar

El agua es un recurso valioso que afecta a casi todos los aspectos de la vida en la Tierra. También es limitado, por lo que las personas utilizan una variedad de métodos para garantizar que la oferta satisfaga la demanda.

Una de estas técnicas es la siembra de nubes: agregar partículas a la atmósfera para promover la formación de lluvia o nieve. Hoy en día, muchas entidades en todo el oeste, incluidas las agencias gubernamentales estatales y locales, los servicios públicos y las áreas de esquí, siembran nubes en un esfuerzo por impulsar las nevadas invernales en las montañas. Una mayor cantidad de nieve significa más escorrentía de primavera y verano, que alimenta los suministros locales de agua, riega los cultivos y alimenta las represas que generan energía hidroeléctrica.

La siembra de nubes también se ha utilizado en los esfuerzos para dispersar la niebla en los aeropuertos, aumentar las lluvias del verano y reducir el granizo. De hecho, la siembra de nubes se produce en más de 50 países en todo el mundo. Sin embargo, a pesar de toda esta actividad, todavía no sabemos si funciona.

Somos científicos de la atmósfera y recientemente realizamos un estudio de campo para evaluar la siembra de nubes como un medio para mejorar la acumulación de nieve en las montañas durante las tormentas de invierno. Nuestros resultados demuestran claramente que, al menos en ciertas condiciones, es posible cambiar la evolución y el crecimiento de las partículas de nubes, lo que lleva a una nevada que de otro modo no habría ocurrido. La siguiente pregunta es si la siembra de nubes puede ser una herramienta efectiva para los administradores de agua en el oeste de los Estados Unidos.

Creando Cristales Dentro de Nubes

Las nubes están formadas por gotas de agua que son demasiado pequeñas para caer como precipitaciones. Estas gotitas a menudo se enfrían demasiado a temperaturas muy por debajo del punto de congelación, tan bajas como 0 grados Fahrenheit (menos 18 grados Celsius) o más frías. En muchas circunstancias, los cristales de hielo (que pueden crecer rápidamente en presencia de líquido sobreenfriado) deben estar presentes para que una nube produzca una cantidad significativa de precipitación. Para las nubes que se forman a medida que el aire se levanta sobre una montaña, si no hay cristales de hielo, o muy pocos de ellos, muchas de las gotas de agua que forman la nube simplemente se evaporan en el lado del viento de la montaña.

La siembra de nubes de invierno se basa en la hipótesis de que cuando el agua subenfriada existe en una nube, puede modificarse introduciendo partículas que actúan como núcleos de hielo artificial. Este proceso crea cristales de hielo que utilizarán el agua subenfriada para crecer lo suficiente como para que finalmente caigan a la superficie como nieve.

La siembra de nubes fue iniciada por el científico atmosférico Bernard Vonnegut, hermano del famoso novelista Kurt Vonnegut. En 1947, el laboratorio de Vonnegut demostró que el yoduro de plata era un núcleo de hielo efectivo que podía formar hielo a temperaturas mucho más cálidas que los núcleos de hielo naturales.

Durante los siguientes 40 años, los científicos que estudian la siembra de nubes hicieron descubrimientos significativos sobre casi todos los aspectos de la física de las nubes. A pesar de esto, en 2003, el Consejo Nacional de Investigación concluyó que "todavía no hay pruebas científicas convincentes de la eficacia de los esfuerzos intencionados de modificación del clima". Sin embargo, los estados y las comunidades siguieron con la siembra de nubes operativas, mientras que la investigación sobre su efectividad se basó en una detener.

El camino a SNOWIE

¿Por qué existen estos programas sin evidencia científica de que funcionan? La respuesta es simple: los estados occidentales necesitan agua, y muchos tomadores de decisiones creen que la siembra de nubes puede ser una forma rentable de producirla.

En 2004, el estado de Wyoming encargó un proyecto piloto, que llegó a la misma conclusión que muchos estudios anteriores: la siembra de nubes podría haber aumentado la precipitación, pero el aumento también podría explicarse por la variabilidad natural en los sistemas de tormentas. Sin embargo, un proyecto hermano financiado por la Fundación Nacional de Ciencia demostró que las nuevas herramientas de modelado por computadora y la mejora de la instrumentación podrían generar nuevos conocimientos.

Mientras tanto, Idaho Power Company estaba trabajando con el Centro Nacional de Investigación Atmosférica para evaluar el programa operativo de siembra de nubes de la compañía. De esta colaboración surgió la idea de utilizar nuevas herramientas de modelado por computadora y una mejor instrumentación para evaluar la efectividad del programa de siembra de nubes de Idaho Power. El resultado final fue nuestro proyecto, Nubes de invierno orográficas naturales y con semillas: el experimento de Idaho o SNOWIE.

Del yoduro de plata a la nieve

En el invierno de 2017, nos pusimos armados con sofisticados radares, como el Doppler sobre ruedas (DOW), que colocamos en ubicaciones en la cima de la montaña, y el Radar de nubes de Wyoming (WCR), que montamos en un avión de investigación. Estas herramientas nos permitieron mirar en las nubes para determinar dónde y cuándo se estaba desarrollando la precipitación.

Después de sembrar las nubes con partículas de yoduro de plata, utilizamos sondas de imágenes que colgaban de las alas de un avión de investigación para examinar los detalles finos de las partículas de la nube a medida que el avión entraba y salía de las regiones sembradas. Apenas dos semanas en nuestro proyecto de campo de 10 semanas, nuestro radar detectó la primera señal innegable de precipitación resultante de la siembra de nubes.

Vimos señales claras e inequívocas de que la liberación de partículas de yoduro de plata estaba iniciando la formación de cristales de hielo, y que estos cristales se estaban convirtiendo en nieve y cayendo a la superficie de la montaña. Dentro de las áreas afectadas por la siembra, las concentraciones de cristales de hielo aumentaron en cientos, lo que llevó a la formación de nieve. En contraste, a solo 1 kilómetro de distancia en las regiones nubosas no sembradas, la nube permaneció compuesta principalmente de pequeñas gotas líquidas y en gran parte sin hielo.

¿Cómo podríamos decir que lo que vimos se debió realmente a la siembra de nubes? En un caso, una aeronave pasó de un lado a otro por una vía recta perpendicular a la dirección del viento, liberando yoduro de plata. El yoduro de plata comenzó a dispersarse a favor del viento a través de la nube en forma de zigzag, un patrón que fue creado por el patrón de vuelo de la aeronave y no se habría producido de forma natural. Vimos ecos de radar formándose en un patrón de zig-zag que coincidía con nuestra predicción basada en cuándo y dónde se liberó el yoduro de plata en las nubes.

¿Puede la siembra de nubes hacer una diferencia?

Ahora que sabemos que la siembra de nubes puede llevar a nevadas, queremos ver si puede cambiar el equilibrio del agua en toda una cadena montañosa. Los datos de SNOWIE se utilizarán en modelos informáticos para probar nuestras ideas de cómo la propagación de nubes podría influir en las nevadas estacionales y cuantificar su impacto. En última instancia, los administradores del agua y los funcionarios públicos querrán saber cuánta precipitación adicional se puede producir debido a la siembra de nubes, y si es una forma rentable de aumentar la precipitación en las cuencas hidrográficas locales.

Robert M. Rauber de la Universidad de Illinois, Katja Friedrich de la Universidad de Colorado, Bart Geerts de la Universidad de Wyoming, Roy Rasmussen y Lulin Xue del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, y Mel Kunkel y Derek Blestrud de Idaho Power Company también Participó en el estudio SNOWIE discutido en este artículo.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation por Jeffrey French y Sarah Tessendorf. Lee el artículo original aquí.