CE SUNT INTERVENȚIILE ACTIVE ÎN ATMOSFERĂ?
Acțiunile de combatere a grindinei, îngheţurilor timpurii, ceţii şi de creştere a precipitaţiilor, denumite și intervenții active în atmosferă, se referă la modificarea intenționată a compoziției sau dinamicii atmosferei care au loc pe o anumită zonă și perioadă de timp pentru a îndeplini un anumit obiectiv.
Aceste intervenții pot fi locale (un aeroport) sau regionale (un județ sau o unitate fizico-geografică). Perioada de timp ar putea varia de la câteva zile la câțiva ani. Obiectivele pot fi foarte diverse, inclusiv creșterea precipitațiilor, diminuarea și combaterea căderilor de grindină, disiparea ceții sau prevenirea înghețurilor timpurii. Anumite substanțe, precum gheața carbonică sau iodura de argint pot fi folosite pentru însămânțarea norilor cu ajutorul avioanelor, a rachetelor sau a generatoarelor terestre.
1. Creşterea şi uniformizarea precipitaţiilor cu ajutorul aviaţiei
Un program modern de crestere a precipitatiilor utilizând tehnologia aviației include câteva aspecte importante: evaluări climatologice, infrastructura de monitorizare a condițiilor atmosferice, aeronave cu piloți foarte bine instruiți, sisteme de telemetrie și metode de modelare statistică și numerică a eficienței însămânțărilor. În scopul inițierii unui proiect de crestere a precipitatiilor trebuie studiată mai întâi frecvența formațiunilor noroase cu potențial precum și metode specifice de recunoaștere și localizare a lor în timp real.
Agenții de însămânțare, precum iodura de argint (AgI), stimulează formarea precipitațiilor și sunt frecvent utilizaţi ca nuclee de condensare pentru norii orografici din timpul iernii dar și pentru norii convectivi din timpul verii. Aeronavele sunt utilizate pentru eliberarea agenților de însămânțare în nori și sunt dotate cu echipamente montate pe aripi şi pe partea inferioară a fuselajului. Acestea pot dispersa nuclee de condensare higroscopice (NaCl) sau glaciogene (cum ar fi AgI). Există două metode de a dispersa nucleele de condensare în nori și anume prin intermediul cartușelor fumigene sau a cartușelor ejectabile.
Fiecare aeronavă este echipată cu un sistem aerian de achiziție a datelor și telemetrie. Dispozitivul de la bordul aeronavei recepționează datele de la un receptor GPS integrat și de la sistemele de tragere ale suporturilor de cartușe pirotehnice fumigene și/sau ejectabile. Acest sistem înregistrează poziția aeronavei (Latitudine, longitudine, altitudine și viteză) pe toată durata zborului. Informațiile de telemetrie sunt transmise la o unitate de recepție aflată într-un centru de comandă și preluate apoi de o aplicație în care sunt vizualizate și interpretate împreună cu datele radar. Cea mai utilizată aplicaţie este TITAN (Thunderstorm Identification, Tracking, Analysis and Nowcasting – Identificarea, Urmărirea, Analiza și Prognoza Furtunii).
Radarele meteorologice sunt de asemenea foarte importante pentru detectarea zonelor optime de însămânțare din interiorul norilor către care meteorologii pot dirija aeronavele. De asemenea informațiile de la radare oferă informații referitoare la efectul intervențiilor active. Programele de modificare a vremii în SUA, Israel, Africa de Sud sau Australia sunt in mare parte efectuate de companiile comerciale pentru a sprijini sectorul hidroelectic sau producerea de zăpadă pentru stațiunile de schi. China este unică în utilizarea tehnologiilor de modificare a vremii, fiind implicate aproximativ 40.000 de persoane în acest sector. Administrația provinciei de la Shanghai are la dispoziție 37 de avioane echipate cu generatoare de AgI, gheață carbonică și azot lichid.
1.1 Însămânțarea norilor convectivi
Conceptul însămânţării statice presupune creșterea concentrației de cristale de gheaţă şi producția mai rapidă de particule de precipitații în nori cumulonimbus. Experimente care au folosit o combinație a abordărilor statistice și fizice sunt studiile canadiene efectuate de Isaac și colab. (1977, 1982) și Marwitz (1981), Proiectul de Îmbunătățirea al Precipitațiilor al OMM (OMM 1986; Vali et al., 1988), experimentele australiane (Ryan și King 1997), cele din Africa de Sud studiile lui Krauss et al. (1987) și alții (de exemplu, Dye și colab. 1976; Holroyd și colab. 1978; Sax și colab. 1979; Hobbs și Politovich 1980; Orville 1996).
Cele mai multe dintre aceste experimente au fost efectuate pe nori cumulus congestus semi-izolati, nori pentru a putea confirma relațiile cauzale și efectele fundamentale proceselor microfizice din interiorul norului. Totuși, acești nori nu contribuie semnificativ la creșterea cantității de precipitații la sol.
Sistemele convective complexe contribuie semnificativ mai mult decât norii cumulus congestus semi-izolati la precipitații la suprafață în majoritatea regiunilor în care mare parte din precipitațiile anuale sunt rezultatul convecțiilor. În cadrul proiectului HIPLEX-1 (experimente efectuate în mai multe state din SUA) pornind de la ipoteza de însămânțare folosind cristalele de gheață pentru a se dezvolta în măzăriche și măsurători efectuate la -6°C în nori au indicat concentrații mari ale agregatelor (Cooper și Lawson 1984).
Acesta a fost datorită vieții scurte a norilor HIPLEX-1 și scăderea rapidă a apei lichide supra încălzite, care este sursa principală de creștere pentru măzăriche. Agregatele, pe de altă parte, au avut viteze mult mai mici de cădere decât particulele de măzăriche și s-au evaporat, fără a genera o creștere a precipitațiilor.
Acest rezultat indică faptul că nu toți norii pot fi supuși la însămânțare și că există anumite cerințe. Pentru conceptul de însămânțare statică aceste cerințe par să se limiteze la zone continentale in care temperaturile părții superioare ale norilor reci sunt aproximativ între -10°C și -20°C, și la momentul în care cantități semnificative de apă lichidă supra încălzită sunt disponibile pentru creșterea nucleelor de gheață (Cooper and Lawson 1984) .
Experimentele israeliene (Gagin și Neumann 1981) au furnizat puternice dovezi că îsămânțarea norilor reci continentali conform conceptului static poate provoca creșteri semnificative ale precipitațiilor la sol. Mather și colab. (1996) au raportat rezultate promiţătoare din experimentele de însămânțare a norilor nor, folosind gheața uscată în Africa de Sud. Rezultatele de la 127 de furtuni analizate folosind date radar indică faptul că fluxurile de ploaie măsurate de radar au fost semnificativ mai mari în norii însămânțați față de cele din ceilalţi nori.
1.2 Însămânțarea norilor orografici în timpul iernii
Însămânțarea norilor orografici crește cantitatea de precipitații în anumite condiții favorabile (American Meteorological Society 1992) și pot rezulta creșteri ale stratului de zăpadă.
S-a incercat corelarea evoluției spațio-temporală a cantității de apă lichidă din nor cu complexitatea terenului. Concluziile studiilor realizate de Super and Holroyd (1989) în Arizona au fost că apa lichidă este prezentă în toate furtunile analizate, dar e foarte variabilă în timp. Variabilitatea temporală și spațială a acesteia provocă probleme în încercarea de a o însămânța cu reagenți.
De exemplu în experimentele din Sierra Nevada (Deshler et al. 1990) rezultate pozitive ale însămânțării s-au înregistrat doar în 2 din cele 36 de experimente. Rezultatele experimentelor CLIMAX I și CLIMAX II (Grant și Mielke 1967; Mielke și colab.1981), care au fost cele mai convingătoare dovezi din Statele Unite pentru creșterea precipitațiilor în timpul iernii.
Reanalizate de Rangno și Hobbs (1987, 1993) aceste experimente indică o posibilitate de creștere a precipitațiilor de aproximativ 10%, care este semnificativă, chiar dacă este considerabil mai mică decât cea raportată inițial.
2. Combaterea grindinei cu ajutorul aviației
Pentru acțiunile de combatere a grindinei sunt utilizate, de asemea, cartușe ejectabile și fumigene cu iodură de argint. În cazul acestui tip de intervenție injectarea reagentului se poate face atat la baza norului concectiv cât și în zona superioară a acestuia. Însămânțarea la baza norului, se face în zona fluxului ascendent pentru ca nucleele de condensare să poată fi preluate și duse în zona rece. Se realizează și însămânțarea direct în zona suprarăcită a norului.
Intervențiile se realizează cu unul sau mai multe aeroplane în funcție de evoluția furtunilor. Radarele meteorologice supraveghează 24 de ore starea atmosferei iar când apare primul nor cu pericol de grindină, meteorologii și controlorii de trafic aerian din centrul de comandă iau următoarele decizii:
- schimbarea stării de pregătire a echipajului în 15 minute;
- lansarea unei aeronavelor către zona furtunii;
- identificarea locului de însămânțare optim și a tehnicilor de însămânțare (vârf sau bază);
- se solicită începerea însămânțării;
- se solicită o rată de însămânțare în funcție de intensitatea norilor de furtună (regula generală: un cartuș fumigen la fiecare 5 secunde și un cartuș ejectabil la 4 minute);
- solicitarea opririi însămânțării;
- solicitarea de întoarcere a aeronavei la bază.
Nor supercelular văzut dintr-un avion ce efectuează însămânțare pentru combaterea grindinei în Dakota de Nord, 13.07.2019. Sursa pozei: https://www.reddit.com/r/WeatherGifs/comments/cdr2u4/wall_cloud_of_a_tornadic_supercell_from_a_hail/