Inseminazione delle nuvole

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Con inseminazione delle nuvole, semina delle nuvole o ancora col termine inglese di cloud seeding s'intende una tecnica che mira a cambiare la quantità ed il tipo di precipitazione attraverso la dispersione in atmosfera di sostanze chimiche che fungano da nuclei di condensazione per la formazione di nubi o nuclei di ghiaccio, in modo da alterare i processi microfisici all'interno delle nubi stesse.

Presupposti teorici[modifica | modifica sorgente]

Un generatore di ioduro d'argento

Le sostanze maggiormente usate sono lo ioduro d'argento e il ghiaccio secco (o biossido di carbonio congelato). Per produrre ghiaccio a temperature superiori sono usate anche espansioni di propano liquido per produrre cristalli, mentre è in aumento l'uso di materiali igroscopici, come ad esempio il sale, che sembrano dare risultati promettenti.

Affinché si formi ghiaccio è necessario che la nuvola contenga acqua sopraffusa allo stato liquido, ovvero a una temperatura inferiore ai 0 °C. L'introduzione di una sostanza come lo ioduro d'argento, che ha una struttura cristallina simile al ghiaccio, induce una reazione di congelamento del vapore acqueo per nucleazione eterogenea.

Anche l'espansione di propano o di ghiaccio secco raffredda l'aria abbastanza da far nucleare spontaneamente i cristalli di ghiaccio dallo stato gassoso, ma a differenza dell'inseminazione con ioduro d'argento, questa nucleazione non richiede particelle d'acqua preesistenti, dal momento che produce una quantità di vapore estremamente alta, vicino al livello di saturazione (sebbene le goccioline d'acqua esistenti siano comunque necessarie per aggregare i cristalli di ghiaccio in particelle di dimensione sufficienti a dare origine alle precipitazioni).

Alle medie latitudini solitamente si deve tener conto che la pressione di equilibrio è inferiore per il ghiaccio rispetto all'acqua. Quando le particelle di ghiaccio si formano nelle nubi sovraraffreddate, queste crescono a spese delle gocce liquide. Se sono sufficientemente grandi, diventano abbastanza pesanti per trasformarsi in neve (o in pioggia, se si fondono) da nuvole che altrimenti non produrrebbero precipitazioni. Questo processo è noto come “inseminazione statica”.

Nel caso della stagione calda o delle nuvole cumuliformi tropicali si cerca di sfruttare il calore latente rilasciato durante il processo di congelamento. Questa strategia d'inseminazione (detta "dinamica") presume che il calore latente aggiunga galleggiabilità, rinforzi le correnti ascensionali, formi convergenze ad un livello più basso, ed in definitiva assicuri una crescita più rapida delle nuvole.

Le sostanze chimiche possono essere disperse dagli aerei (come nella seconda figura) o da dispositivi da terra (come nella prima figura), con razzi, o sparati da cannoni antiaerei. Per il rilascio dagli aerei, sono lanciati all'interno della nuvola razzi pieni di ioduro d'argento che vengono direttamente iniettati nella nuvola. Quando invece viene rilasciato da dispositivi a terra, il particolato fine è sospinto verso l'alto dalle correnti d'aria.

Dispute sull'efficacia della tecnica[modifica | modifica sorgente]

La Federation of Meteorology ha condotto a più riprese studi nel 1903, nel 1915, nel 1919, nel 1944 e nel 1947. Negli anni cinquanta la divisione per la radiofisica CSIRO ha iniziato ad indagare la fisica delle nubi, ipotizzando di conseguire concreti risultati entro il 1957, divenendo veramente "padrona del clima". Negli anni sessanta questi sogni erano sbiaditi, e si pensò di usare queste tecniche per la produzione di energia idroelettrica.

Mentre è indubbio che le tecniche di semina delle nuvole possono effettivamente alterare la struttura e le dimensioni delle nubi, più controversa è la sua efficacia nell'incrementare la quantità di pioggia. Parte del problema è che è difficile capire quanta pioggia sarebbe caduta se la nube non fosse stata “inseminata”. In altre parole, è difficile distinguere le precipitazioni dovute all'inseminazione artificiale, data la naturale variabilità di queste, spesso molto grande. Comunque si spera che usando tali tecniche in inverno sopra le cime si produca neve. D'altra parte questa teoria è sostenuta da associazioni di professionisti come la Weather Modification Association, World Meteorological Organization, e la American Meteorological Society (AMS), che tuttavia sostiene anche come non vi sia evidenza che l'incremento stagionale del 10% di precipitazioni nevose sia da correlare all'inseminazione delle nuvole. [1].

L'Ente nazionale per le ricerche atmosferiche (NCAR) è una istituzione che si trova a Boulder (Colorado) e che si occupa di analisi statistiche sulle nubi inseminate al fine di studiarne le differenze. Hanno condotto studi in diversi paesi, tra i quali Mali, Arabia Saudita, Messico, Sudafrica, Thailandia, Italia ed Argentina.

È stato anche annunciato che sarebbero state inseminate le nuvole durante i giochi olimpici del 2008 a Pechino al fine di evitare la pioggia durante le cerimonie di consegna della medaglie[1] tuttavia l'ufficio cinese per la modificazione meteorologica pubblica raramente letteratura scientifica aperta, ragion per cui le loro proclamazioni di successo sono ampiamente dibattute.
Lo ioduro d'argento, classificato col colore blu, secondo livello, dalla NFPA 704, può causare inabilità temporanea o, con un'esposizione prolungata, un danno residuo (ad esempio, il cloroformio), ma comunque non cronico. Tuttavia ci sono diversi studi di matrice ecologista che hanno dimostrato che gli effetti sulla salute e sull'ambiente sono trascurabili.[2][3][4].

È stata dimostrata la bassa tossicità dell'argento e dei componenti da esso derivati. Ciò potrebbe essere dovuto alla quantità di parti d'argento presenti nella nube, inferiore di 100 volte rispetto alla emissioni industriali in atmosfera in molte parti del mondo, o rispetto alle singole esposizioni nel caso di otturazioni dentarie. [5].
L'accumulo al suolo e nella vegetazione non sono stati sufficientemente studiati. Una valutazione ambientale della Sierra Nevada del 1995[6] ed uno studio in Australia del 2004 [2] confermano le precedenti ricerche.

Storia di una scoperta[modifica | modifica sorgente]

Cessna 210 equipaggiato per l'inseminazione delle nuvole

Vincent Schaefer (1906–1993) scoprì il principio della semina delle nuvole nel luglio 1946 attraverso una serie di eventi fortuiti, durante una scalata sul Monte Washinghton, nello Stato di New York. In seguito ad una discussione con il premio nobel Irving Langmuir, Schaefer, che era un suo collaboratore, ebbe l'idea di creare nubi sovraraffreddate usando una speciale microfibra.

Usò centinaia di sostanze potenziali per stimolare la formazione di cristalli di ghiaccio, come sale, talco in polvere, terra ed altre sostanze chimiche, finché in quello stesso mese, proprio nel giorno più caldo ed afoso, mentre stava conducendo esperimenti allo Schenectady Lab., notò che l'aria non si era raffreddata abbastanza. Decise, quindi, di innescare il processo usando ghiaccio secco per abbassare la temperatura, ed in effetti si ebbe la formazione di milioni di microcristalli, con un grado di riflessione della luce così alto da illuminare la maggior parte della stanza. L'esperimento fu facilmente replicato, ed egli stabilì anche in −40 °C il limite di temperatura per la formazione di ghiaccio.[7]

Contemporaneamente il noto climatologo Bernard Vonnegut, fratello dello scrittore Kurt Vonnegut e collega di Schaefer, creò un metodo di inseminazione usando iodio ed argento per produrre ioduro d'argento. Mentre Schaefer alterava la temperatura all'interno della nuvola, Vonnegut ne alterava la struttura cristallina sfruttando la proprietà detta parametro di rete tra due tipi di cristallo (in seguito la cristallografia del ghiaccio fu la base teorica del racconto di Kurt Vonnegut Ghiaccio-nove).
Il primo tentativo di alterare la struttura delle nuvole attraverso le tecniche di cloud seeding si svolse durante un volo nel novembre dello stesso anno nello stato di New York, quando Schaefer riuscì a stimolare una precipitazione nevosa presso il monte Greylock, nel Massachusetts orientale; in seguito egli insemino una nube con circa 2 kg di ghiaccio secco da una distanza di 96 chilometri dall'aeroporto della contea di Schenectady.[8] Infatti ghiaccio secco e ioduro d'argento sono agenti efficaci nelle alterazioni fisico-chimiche nuvole, quindi utile per aumentare le precipitazioni invernali in montagna e nella prevenzione, in determinate condizioni, di fulmini e grandine.

Pur non essendo nuova, questa tecnica di inseminazione igroscopica (utile per intensificare le precipitazioni piovose partendo da nuvole calde) sta avendo un forte rilancio, basato su indicazioni positive di ricerche condotte di Sud Africa, Messico ed altrove. Il materiale igroscopico più comunemente usato è il sale. Si pensa che l'inseminazione igroscopica possa dare origine ad un'intera gamma di gocce, più marittime (ovvero più grosse) e meno continentali, unite per coalescenza.

Tra il marzo 1967 al luglio 1972 l'esercito statunitense, durante l'operazione Braccio di Ferro, inseminò con argento iodato il Vietnam del Nord del nord, e specificatamente sul Sentiero di Ho Chi Mihn al fine di prolungare la stagione monsonica. In seguito a questa operazione si ebbe un'estensione della stagione delle piogge tra i 30 e i 45 giorni.[3]

Nel 1969 a Woodstock molte persone dissero di aver visto aerei militari inseminare le nuvole. Si disse che questo fu la causa della pioggia caduta per quasi l'intero festival. Questa rimane una delle molte teorie del complotto messe in giro dal movimento hippy a quel tempo.

La Irving P. Krick e soci era un'organizzazione privata di Palm Springs in California che si offrì, durante gli anni settanta, di condurre esperimenti di modificazione climatica usando dei razzi per inseminare le nubi con argento iodato. Questi furono autorizzati nel 1972 dall'università dell'Oklahoma di condurre un esperimento per incrementare le precipitazioni piovose presso il lago di Carl Blackwell, che a quel tempo (1972–1973) era la maggior riserva idrica per lo per lo Stillwater e del quale il livello di acqua era pericolosamente basso. Il progetto non fu condotto abbastanza a lungo da poter apprezzare variazioni statistiche. Comunque furono molti gli esperimenti condotti in California fin dal 1948.

Il progetto Stormfury degli anni sessanta fu un tentativo da parte dell'esercito statunitense di modificare gli uragani atlantici. Non è chiaro se il progetto fosse stato un successo, in quanto solamente pochi uragani furono testati con l'inseminazione delle nuvole, a causa delle rigide restrizioni date dagli ideatori del progetto. Inoltre le piccole modificazioni strutturali degli uragani furono temporanee. La paura che la semina della nuvole potesse alterare la direzione e la potenza degli uragani ed avere effetti negativi sulla popolazione indusse all'abbandono del progetto stesso.

Dagli anni sessanta due agenzie federali hanno sostenuto diverse progetti di ricerca di modificazione climatica: l'Ufficio Americano di Bonifica, una sezione del dipartimento degli Interni, ed il National Oceanic ed Atmospheric Administration [Amministrazione Nazionale per gli Oceani e l'atmosfera'] del dipartimento del commercio. Il primo sponsorizzò i progetti di ricerca dal 1964 al 1988 includendoli nel progetto Skywater, mentre il NOAA condusse un programma di modificazione climatica tra il 1979 ed il 1993. I progetti sono stati esportati in diversi stati, e due nazioni (Thailandia e Marocco) stanno attualmente studiando la possibilità di modificare il clima sia in estate che in inverno. Più recentemente è stato presentato tra il 2002 ed il 2006 un progetto di ricerca in piccola scala da parte di sei stati dell'ovest [degli Stati Uniti] denominato Weather Damage Modification Program [letteralmente: programma di modificazione del danno climatico].

In Australia i principali studi condotti dalla SCIRO tra il 1947 e gli anni sessanta sono stati:

  • 1947–1952: gli scienziati del CSIRO hanno lasciato cadere ghiaccio secco sopra cumuli di nuvole. Il metodo si è dimostrato efficace con nuvole molto fredde, stimolando una piovosità che, in normali condizioni, non ci sarebbe stata.
  • 1953–1956: lo CSIRO ha condotto esperimenti simili nel sud Australia, nel Queensland ed in altre regioni. Gli esperimenti hanno usato sia a terra che in alta quota generatori di argento iodato.
  • Fino agli anni sessanta: esperimenti simili sono stati condotti nelle Snowy Mountains, nella penisola di Cape York, nel Mew England, nel South Walese nel bacino di utenza di Warragamba, ad ovest di Sidney.

Solo gli studi condotti sulle Snowy Mountaains hanno prodotto risultati statisticamente apprezzabili, incrementando la quantità di pioggia.

Tra il 1981 ed il 2000 è stato condotto uno studio sull'uso dello ioduro d'argento [9] al fine di prevenire la pioggia (tecnica attualmente usata)[10], mentre tra il 2002 ed il 2006 l'accademia delle scienze americana ha condotto un programma di ricerca per chiarire definitivamente la questione dell'effettiva efficacia del controllo climatico.

Campi di applicazione della tecnica[modifica | modifica sorgente]

Lo stato che fa più largo uso di tecniche di inseminazione delle nuvole è la Repubblica cinese, che mira ad incrementare la quantità di pioggia di molte regioni aride, compresa la capitale Pechino. Vi è anche un conflitto politico tra diverse regioni che si accusano a vicenda di "rubare pioggia" attraverso l'inseminazione delle nuvole. Attualmente circa 24 paesi praticano operazioni di modificazione climatica. Inoltre la Cina usò l'inseminazione delle nuvole a Pechino prima dei giochi olimpici del 2008 al fine di liberare l'aria dall'inquinamento.

Negli Stati Uniti l'inseminazione delle nuvole è usata per incrementare le precipitazioni in zone siccitose e per ridurre sia la dimensione dei chicchi di grandine che si formano nei temporali, sia la nebbia negli aeroporti. Inoltre è occasionalmente usata dalle principali stazioni sciistiche per indurre nevicate. In undici stati occidentali e nella provincia canadese di Alberta sono in corso programmi di modificazione climatica. Nel gennaio del 2006 sono stati stanziati 8.8 milioni di dollari per programmi di inseminazione delle nuvole in Wyoming per testare la tecnica.

Un numero di compagnie commerciali, come la Aero Systems Incorporated, l'Atmospherics Incorporated, la North American Weather Consultants, la Weather Modification Incorporated, la Weather Enhancement Technologies International e la Seeding Operations and Atmospheric Research offrono servizi di modificazione climatica incentrati sull'inseminazione delle nuvole. Nel 1996 l'aviazione americana propose di usare il metodo durante le battaglie, sebbene gli Stati Uniti avessero firmato un trattato che vietata l'uso di tecniche di modificazione climatica per scopi ostili.

In Australia gli esperimenti condotti dal CSIRO in Tasmania negli anni sessanta furono un successo. Oltre il bacino d'utenza dell'Altopiano Centrale ci fu un incremento delle piogge autunnali del 30%. In seguito la Commissione per l'energia idroelettrica decise di adottare regolarmente la tecnica per inseminare varie zone dello Stato.

In Russia, dopo il disastro di Černobyl', i piloti militari decisero di inseminare le nuvole sopra la Bielorussia al fine di rimuovere le particelle radioattive da quelle che erano in direzione di Mosca.

Dall'inverno del 2004 la società australianaSnowy Hydro Limited conduce un progetto di ricerca per incrementare le precipitazioni invernali sulle Snowy mountains.

La Commissione per le risorse naturali del Nuovo Galles del Sud, responsabile della supervisione di progetti di inseminazione delle nuvole, ritiene che sia difficoltoso stabilire statisticamente se un incremento di nevicate sia dovuto all'inseminazione stessa. Il progetto venne discusso ad un vertice a Narrabri il 1º dicembre del 2006. Il vertice aveva lo scopo di delineare una strategie per i prossimi 5 anni, focalizzandosi in particolare sulla parte settentrionale dello Stato. Vennero discusse le diverse implicazioni della questione, sulla base degli studi di un team di esperti, compresi gli scienziati del progetto in Tasmania.

Nel vertice dei G8 tenutosi del luglio 2006 il presidente Putin commentò che jet militari sono stati dispiegati per inseminare le nuvole così da far piovere sopra la Finlandia. Comunque il vertice fu inzuppato di pioggia.

Nel Sud-est asiatico l'inseminazione delle nuvole è stata usato per combattere l'inquinamento prodotto dai bruciatori, aumentando le precipitazioni.

Nel dicembre del 2006 il governatore del Queensland annunciò lo stanziamento di 7,6 milioni di dollari australiani per progetti di ricerca sull'inseminazione delle nuvole che coinvolgessero sia il dipartimento di meteorologia australiano che il centro statunitense per le ricerche atmosferiche. Si spera che i risultati dello studio siano utili per combattere la siccità nelle regioni degli stati del Sudest.

Nel biennio 2003–2004 furono condotte operazioni di semina delle nuvole in India, nello stato di Maharashtra, dalla società americana Weather Modification Inc. Attualmente è allo studio la sperimentazione in 12 distretti nello stato di Andhra Pradesh.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ "Beijing to keep skies clear on Games' opening day", BOCOG, 2007-04-26. Accesso il 27 aprile 2007;
  2. ^ Bureau of Reclamation, 1977: Project Skywater, A program of Research in Precipitation Management. Final Environmental Statement (INT FES 77-39).
  3. ^ Harris, Edward R., 1981: Sierra Cooperative Pilot Project - Environmental Assessment and Finding of No Significant Impact. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver, CO, 208 pp.
  4. ^ Howell, Wallace E., 1977: Environmental Impacts of Precipitation Management: Results and Inferences from Project Skywater. Bull. American Meteorological Society, 58, 488–501
  5. ^ Donald A. Klein , 1978: Environmental Impacts of Artificial Ice Nucleating Agents, Dowden, Hutchinson & Ross, Inc., Stroudsburg, 256 pp.
  6. ^ Parsons Engineering Science, Inc., 1995: Environmental Assessment for the Pacific Gas and Electric Company and the U.S. Forest Service, Stanislaus National Forest.
  7. ^ http://www.nmt.edu/about/history/storms/chap3.htm
  8. ^ Ted Steinberg. Oxford University Press, 2000.
  9. ^ Hagelabwehr in Niederösterreich, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
  10. ^ www.hagelabwehr.com -KSV- Herzlich Willkommen

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