Ученые описали процесс образования осадков после засева облаков

Геофизикам впервые удалось описать полный цикл образования осадков в облаках в результате засева их частицами иодида серебра. В будущем полученные результаты помогут повысить эффективность такого засева, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

С середины XX века для управления погодой предлагаются методы активного воздействия на облака. С помощью таких подходов можно рассеять облака, спровоцировать осадки в засушливых областях или предотвратить образование града. Обычно для этого используется метод засева облаков — распыление в них частиц сухого льда, иодида серебра или иодида свинца. Известно, что эти частицы становятся центрами кристаллизации льда из переохлажденных облаков, однако точный механизм формирования осадков в них, несмотря на достаточно большое количество экспериментов и теоретических расчетов, до сих пор до конца не изучен. Это сильно снижает эффективность используемых подходов, поэтому сейчас, вместо работающих моделей, для оценки эффективности засева, как правило, используются данные статистического анализа.

Американские геофизики под руководством Джеффри Френча (Jeffrey R. French) из Вайомингского университета провели прямое экспериментальное исследование процессов, которые происходят в облаках при их засеве иодидом серебра AgI. Наблюдения ученые проводили с помощью двух наземных радаров, работающих в диапазоне X (от 5200 до 10900 мегагерц), а также приборов, установленных на бортах воздушного судна для геофизических исследований и самолета для засева облаков, работающих в диапазоне W (около 60 тысяч мегагерц). Исследования проводились в штате Айдахо в 2017 году во время двух зимних засевов.

Оказалось, что в течение 30 минут после распыления частиц иодида серебра начинается кристаллизация льда. Сразу после начала кристаллизации концентрация частиц размером около 300 микрон в области засева находится на уровне 1 — 5 штук на литр, что примерно на три порядка больше чем в окружающих незасеянных облаках. Очень быстро после начала нуклеации начинается образование ледяной крупы, при этом диаметр частиц сохраняется на том же уровне или немного увеличивается. После этого в результате кристаллизации из водяного пара и агрегации частиц их средний размер увеличивается до 1 миллиметра (максимальный размер на этой стадии может достигать и 8 миллиметров), в результате чего они выпадают в виде осадков. При этом в некоторых областях облаков центры кристаллизации продолжают сохранять даже спустя 60 — 90 минут после окончания засева.

Помимо времени начала кристаллизации и осаждения образовавшихся частиц, ученые смогли проследить за траекториями частиц между этапом кристаллизации и началом выпадения в виде снега и определением тех областей облаков, в которых в каждый момент времени кристаллизация происходит наиболее активно. Ученые отмечают, что из полученных результатов напрямую нельзя оценить эффективность засева облаков, однако они дают достаточное количество данных для дальнейших исследований.

Обычно для засева облаков используются либо наземные устройства, либо оборудование, установленное на борту самолетов. Недавно для подобных целей предложили использовать и беспилотные летальные аппараты.

Александр Дубов