Czy kiedyś będziemy w stanie kontrolować pogodę?

Ceremonia otwarcia letnich igrzysk olimpijskich w Pekinie była spektakularnym widowiskiem. Dzień ten był pozbawiony deszczu, mimo iż w noc poprzedzającą imprezę w niedalekim Baoding odnotowano opady przekraczające 100 mm słupa wody. Pekin pozostał jednak suchy. Wszystko to zasługa 1100 rakiet wysłanych w niebo, które miały na celu sprowokowanie ulewy zanim chmury burzowe dotrą do stolicy. Był rok 2008 i już wtedy Chińczycy wiedzieli, jak sterować pogodą.

Wysiłki zmierzające do tego, by utrzymać w ryzach siły natury, nie są niczym nowym. Prawie 70 lat przed igrzyskami olimpijskimi w Pekinie amerykańscy naukowcy zaproponowali metodę stymulacji opadów przy użyciu wysyłanych w chmury substancji, takich jak kryształki jodku srebra. Kiedy już wystarczająco dużo wody zamarznie na kryształkach, pojawiają się intensywne opady.

Jest to tzw. zasiewanie chmur, czyli metoda modyfikacji pogody, która ma na celu zmianę ilości lub rodzaj opadów z chmur. Rozpylanie substancji, służących jako jądra kondensacji lub zarodki krystalizacji, wywoluje zmiany w procesach mikrofizycznych wewnątrz chmur.

Naturalną formą zasiewania chmur jest wydzielanie przez drzewa terpenów. Związki te są aktywnie emitowane podczas cieplejszej pogody, a powstające dzięki nim chmury odbijają promienie słoneczne pozwalające na regulację temperatury.

Techniki stymulacji opadów z wykorzystaniem jodku srebra używa się w Kalifornii od ponad 50 lat. Dzieje się to głównie w okresie zimowym, gdy temperatury wewnątrz chmur są znacznie poniżej 0^oC. Bardzo czysta woda może pozostawać w stanie ciekłym nawet poniżej zera, a chmury zawierające duże ilości takiej przechłodzonej wody są za lekkie, by powstawały opady deszczu lub śniegu.

Kiedyś sceptycyzm wokół zasiewania chmur był zrozumiały, gdyż brakowało funduszy na badania, które mogły potwierdzić skuteczność tej metody. Teraz jest zupełnie inaczej. Zasiewanie chmur jest regularnie wykorzystywane przez władze lokalne, a nawet państwowe.

Jakiś czas temu amerykańska armia chciała sztucznie wydłużyć porę monsunową w Wietnamie w ramach strategii walki. Niektóre lotniska w Stanach Zjednoczonych - np. Boise Airport w Idaho - regularnie wykorzystują zasiewanie chmur jako metodę oczyszczania gęstej mgły i braku opóźnień lotów.

W 2010 r. Jerome Kasparian z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii opracował nową metodę przywoływania chmur z wykorzystaniem laserów. Testy Kaspariana w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych pokazały, że przy pomocy laserów można od cząsteczek powietrza oddzielić elektrony, tworząc przez to dodatnie naładowane "nasiona", wokół których mogą wzrastać kryształy lodu lub krople deszczu. Część środowiska naukowego była sceptyczna, twierdząc, że eksperymentów Kaspariana nie da się przełożyć na rzeczywistość.

Zasiewanie chmur sprawdza się tylko w przypadku, gdy chcemy sztucznie wywołać opady, a jak pozbyć się tych zbyt intensywnych?

Także do tego Kasparian chciał użyć potężnych laserów. Przeprowadzone przez niego w 2004 r. eksperymenty, które miały "wyssać" pioruny z chmury burzowej w kontrolowany sposób, zakończyły się niepowodzeniem. Być może dlatego, że wiązki laserowe są bardziej przydatne do wywołania, a nie wygaszenia potężnego pioruna.

To, co nie udało się Kasparianowi, udało się innej grupie naukowców w 2012 r., przynajmniej w warunkach laboratoryjnych. Wykorzystując potężne lasery przeprowadzono wyładowania atmosferyczne specjalnie ustaloną ścieżką. W ten sposób ma być możliwe rozładowywanie chmur burzowych w bezpieczny i kontrolowany sposób.

A co z przeciwdziałaniem niebezpiecznym zjawiskom pogodowym, takim jak tornada? Wykorzystanie jąder kondensacji czy laserów do ich wyciszania nie jest możliwe. Ale na tornada jest znacznie prostszy sposób - wystarczą wysokie ściany! Tak przekonuje Rongjia Tao z Temple University w Filadelfii.

Uczony twierdzi, że tworzące się w centrum Stanów Zjednoczonych zabójcze tornada są powodem interakcji gorącego powietrza z południa z zimnym powietrzem z północy. Problem ten jest najpoważniejszy w niesławnej Alei Tornad - wielkiej równinie rozciągającej się od Teksasu na południu do Nebraski na północy, na której trąby powietrzne występują ze zwiększoną częstotliwością.

Trzy 300-metrowej wysokości mury skierowane na wschód i zachód - jeden biegnący przez Północną Dakotę, jeden między Kansas i Oklahomą oraz jeden między Teksasem i Luizjaną - spowolniłyby przepływ powietrza i zmniejszyły zagrożenie stwarzane w tym regionie przez tornada. Nie ma jednak pewności, czy zatrzymujące tornada mury faktycznie by zadziałały.

Gwałtowne tornada mogą tworzyć się na niewielkich obszarach, w dowolnych miejscach, w których miesza się powietrze o małych różnicach temperatur. W Chinach, które mają naturalną ścianę wschodnio-zachodnią w postaci wysokich łańcuchów górskich, także się pojawiają, ale bardzo rzadko. W 2013 r. w Chinach wystąpiły tylko trzy tornada, podczas gdy w USA aż 811. To ma ostatecznie przekonać rząd Stanów Zjednoczonych do budowy wspomnianych murów.

Naukowcy chcą nie tylko kontrolować opady, tornada, ale i huragany. W 2000 r. testowano jeden ze sposobów, który polegał na zrzuceniu tysięcy kilogramów polimeru absorbującego wodę bezpośrednio do huraganu, który miał dosłownie wypalić burzę. Niestety, metoda ta okazała się nieskuteczna.

Inni badacze sugerują, że przy użyciu nietoksycznych i kontrolowanych wycieków ropy można uspokoić powierzchnię oceanu, tak by nie przekształciła się ona w końcu w huragan. Na początku tego roku pojawiły się jeszcze inne informacje, według których morskie farmy wiatrowe mogą zmniejszać prędkości wiatrów huraganowych i w efekcie je wyciszać.

Pomysł z olejem nie byłby zły, ale samo życie zweryfikowało jego przydatność. Kiedy w 2010 r. doszło do wycieku ropy z platformy Deepwater Horizon, debatowano na temat wpływu katastrofy ekologicznej na cyklony tropikalne. Planowano utrzymać ją lokalnie w miarę stabilnej postaci, by zbadać tempo tworzenia się huraganów. Ale ropa zaczęła przenikać do wewnętrznych mas wody szybciej niż przewidywano, dlatego na eksperyment się nie zdecydowano, a wszystkie siły przerzucono na rozproszenie plamy oleju.

"Prawie wszystkie programy, które mają na celu oswojenie huraganów, to bzdura. Odprowadzenie energii z huraganu jest trudną sprawą, ponieważ systemy burzowe są znacznie bardziej skomplikowane niż ludziom się wydaje. Uwalniają one ciepło w tempie odpowiadającym eksplozji 10-megatonowej bomby jądrowej co 20 minut. Używanie oleju do wyciszenia huraganu w zarodku to strata czasu. Nie da się przewidzieć, które z wielu zakłóceń burzowych widocznych na oceanie faktycznie przerodzi się w huragan" - twierdzi Hugh Willoughby z Florida International University w Miami.

Czy zatem kiedyś będzie możliwe kontrolowanie pogody? Niektórzy przekonują, że już to potrafimy, inni, że nigdy nie będziemy w stanie w pełni okiełznać natury. Póki co, pozostaje nam odpowiednio przygotować się na gwałtowne zmiany pogodowe. Znowu nadchodzi burzliwy okres, pełen tornad, huraganów i oczywiście... debat, jak je powstrzymać.