Umetno spreminjanje vremenaUmetno spreminjanje vremena

predstavitev za skupino Repatice in kometipredstavitev za skupino Repatice in kometi

Gregor VertačnikGregor Vertačnik

Ljubljana, februar 2010Ljubljana, februar 2010

Astronomsko društvo Vega

KazaloKazalo

UvodUvod Sušenje megleSušenje megle Nastanek padavinNastanek padavin Umetni vpliv na padavineUmetni vpliv na padavine Obramba pred točoObramba pred točo Učinkovitost obrambe pred točoUčinkovitost obrambe pred točo Testiranje uspešnosti obrambeTestiranje uspešnosti obrambe Kako je v Sloveniji?Kako je v Sloveniji? IzglediIzgledi

UvodUvod

človek si že od nekdaj človek si že od nekdaj želi prilagoditi naravo želi prilagoditi naravo po svojih željahpo svojih željah

glavna dejavnika za glavna dejavnika za umetno spreminjanje umetno spreminjanje vremena:vremena: pitna in sladka vodapitna in sladka voda opustošenje in izguba opustošenje in izguba

življenje zaradi ujm življenje zaradi ujm (padavine, vetrovi, (padavine, vetrovi, toča, orkani)toča, orkani)

Debela in gosta toča povzroči precej škode.

Sušenje megleSušenje megle

megla otežuje zlasti letalski megla otežuje zlasti letalski prometpromet

vidnost v megli najbolj določa vidnost v megli najbolj določa števičnost kapljic premera 5-10 števičnost kapljic premera 5-10 mikronovmikronov

redko trkanje kapljic ne privede redko trkanje kapljic ne privede do padavin in izboljšanja vidnostido padavin in izboljšanja vidnosti

ideja: povečanje števila večjih ideja: povečanje števila večjih kapljic in s tem števila trkovkapljic in s tem števila trkov

posipavanje z velikimi posipavanje z velikimi kondenzacijskimi jedri (1-10 kondenzacijskimi jedri (1-10 mikronov) → nastanek večjih mikronov) → nastanek večjih kapljickapljic

težava je skladiščenje težava je skladiščenje kondenzacijskih jedr v obliki kondenzacijskih jedr v obliki granul (sprijemanje)granul (sprijemanje)

druga, manj zanesljiva metoda v druga, manj zanesljiva metoda v topli megli, je kurjenje topli megli, je kurjenje (sproščanje dima v meglo)(sproščanje dima v meglo)

Megla na letališču. Foto: Craig Abraham

Nastanek padavinNastanek padavin

padavine so posledica rasti padavine so posledica rasti oblačnih delcev do velikosti, ko oblačnih delcev do velikosti, ko začno padati proti tlomzačno padati proti tlom

rast kapljic na račun kristalčkov:rast kapljic na račun kristalčkov: v delu oblaka s podhlajenimi v delu oblaka s podhlajenimi

kapljicami in kristalčki (med 0 °C in kapljicami in kristalčki (med 0 °C in -40 °C)-40 °C)

prenasičeno vlažen zrak nad prenasičeno vlažen zrak nad kristalčki → rast kristalčkov, kristalčki → rast kristalčkov, izhlapevanje kapljicizhlapevanje kapljic

nastanek snežinknastanek snežink glavni padavinski proces v zmernih glavni padavinski proces v zmernih

in visokih geografskih širinahin visokih geografskih širinah zlivanje kapelj:zlivanje kapelj:

hitrost padanja odvisna od velikosti hitrost padanja odvisna od velikosti →→ trkanje različno velikih kapelj trkanje različno velikih kapelj

v toplih oblakihv toplih oblakih pomembno zlasti v tropihpomembno zlasti v tropih

Shema procesa rasti kapljic na račun kristalčkov. Vir: http://www.ems.psu.edu/~lno/Meteo437/Figures437.html

toča in sodra: toča in sodra: v nevihtnih oblakihv nevihtnih oblakih zametek je ledeni zametek je ledeni

kristalkristal lepljenje kristalčkov lepljenje kristalčkov

in kapljicin kapljic večkratna vertikalna večkratna vertikalna

pot po oblakupot po oblaku največja velikost največja velikost

toče odvisna od toče odvisna od hitrosti vzgornikahitrosti vzgornika

premer toče vsaj 5 premer toče vsaj 5 mm, manjša je sodramm, manjša je sodra

Shematski prikaz nastanka toče. Vir: http://oceanservice.noaa.gov/education/yos/resource/JetStream/tstorms/hail.htm

Umetni vpliv na padavineUmetni vpliv na padavine

zlasti aktualno v času zlasti aktualno v času hude sušehude suše

posipavanje oblakov posipavanje oblakov za povečanje količine za povečanje količine dežja in snega na dežja in snega na orografskih orografskih pregradah (npr. pregradah (npr. Skalno gorovje) Skalno gorovje) verjetno učinkovitoverjetno učinkovito

najpogosteje v rabi v najpogosteje v rabi v ZDA, na Kitajskem, v ZDA, na Kitajskem, v Indiji in RusijiIndiji in Rusiji

Shematski prikaz posipanja oblakov. Vir: http://enviralment.wordpress.com/2009/11/17/scientists-make-it-rain-no-wizards-or-dancing-involved/

Obramba pred točoObramba pred točo

zgodovinski načini:zgodovinski načini: zvonjenjezvonjenje škropljenje z škropljenje z

blagoslovljeno vodoblagoslovljeno vodo streljanje z možnarjistreljanje z možnarji

““moderne” metode:moderne” metode: posipavanje oblakov s posipavanje oblakov s

tal, z letali, raketami in tal, z letali, raketami in topovitopovi

ponekod po svetu v ponekod po svetu v operativni uporabi, operativni uporabi, raziskovalnih projektov raziskovalnih projektov pa je zelo malopa je zelo malo

Točni topovi na mednarodni razstavi l. 1901. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Weather_control

temeljni ideji moderne “obrambe”:temeljni ideji moderne “obrambe”: zmanjšanje vodnatosti oblakazmanjšanje vodnatosti oblaka slabše lepljenje oblačnih kapljic na zametke točeslabše lepljenje oblačnih kapljic na zametke toče

nižanje trajektorij padavin:nižanje trajektorij padavin: posipavanje z debelimi higroskopičnimi jedri (npr. navadna posipavanje z debelimi higroskopičnimi jedri (npr. navadna

sol)sol) izpad padavin v toplejšem delu oblakaizpad padavin v toplejšem delu oblaka v razvitih oblakih večinoma premočan vzgornikv razvitih oblakih večinoma premočan vzgornik

zamrznitev oblaka:zamrznitev oblaka: konkurenca zametkov točekonkurenca zametkov toče zamrznitev podhlajenih kapljic z zaledenitvenimi kristali zamrznitev podhlajenih kapljic z zaledenitvenimi kristali

(srebrov jodid)(srebrov jodid) namesto redke debele toče drobna in gosta toča, ki se do tal namesto redke debele toče drobna in gosta toča, ki se do tal

stalistali vnos reagenta z letali ali raketami v ustrezen del oblakavnos reagenta z letali ali raketami v ustrezen del oblaka

obramba s posipanjem se je obramba s posipanjem se je začela v 60. letih 20. stol. v začela v 60. letih 20. stol. v Sovjetski zvezi:Sovjetski zvezi: dobra tehnična priprava, dobra tehnična priprava,

slabo znano fizikalno ozadjeslabo znano fizikalno ozadje poročila o vzpodbudnih poročila o vzpodbudnih

rezultatih na Kavkazu rezultatih na Kavkazu (topovska metoda)(topovska metoda)

v 70. letih se je ta metoda v 70. letih se je ta metoda razširila v vzhodno Evropo, razširila v vzhodno Evropo, Jugoslavijo in Slovenijo Jugoslavijo in Slovenijo (okolica Maribora, kasneje (okolica Maribora, kasneje večji del Slovenije)večji del Slovenije)

v Sloveniji se je uporabljalo v Sloveniji se je uporabljalo streljanje z raketami s streljanje z raketami s številnih mest (sprva s številnih mest (sprva s pomočjo radarja v Žikarčah, pomočjo radarja v Žikarčah, nato na Lisci)nato na Lisci)

v 90. letih 20. stol. ukinitev v 90. letih 20. stol. ukinitev raket, izvajanje operativne raket, izvajanje operativne obrambe z letalomobrambe z letalom

Letalo Cessna 206, ki ga uporablja Letalski center Maribor za obrambo proti toči. Vir: http://www.lcm.si/motorno/index.php?option=com_content&task=view&id=77&Itemid=1

Učinkovitost obrambe pred točoUčinkovitost obrambe pred točo

zelo drage znanstvene meritve so zelo drage znanstvene meritve so že pred 30 leti pokazale že pred 30 leti pokazale neuspešnost operativne obrambe neuspešnost operativne obrambe pred točo; rezultati objavljeni v pred točo; rezultati objavljeni v priznanih znanstvenih revijahpriznanih znanstvenih revijah

NHRE (Državni raziskovalni poskus NHRE (Državni raziskovalni poskus obrambe pred točo):obrambe pred točo): ameriški triletni poskus (1972-1974)ameriški triletni poskus (1972-1974) v osrednji Severni Ameriki v osrednji Severni Ameriki

(Kolorado, Kansas, Wyoming, (Kolorado, Kansas, Wyoming, Nebraska)Nebraska)

letalski in raketni način, sovjetska letalski in raketni način, sovjetska metoda, srebrov jodidmetoda, srebrov jodid

90 % interval zaupanja da razpon 90 % interval zaupanja da razpon mase točnih zrn po posipanju 40-mase točnih zrn po posipanju 40-600 % glede na kontrolno skupino600 % glede na kontrolno skupino

premočan dotok vlage v premočan dotok vlage v supercelično nevihtosupercelično nevihto

Operacijska soba pri Groverju, sedež projekta NHRE. Foto: Ginger Hein, vir: http://www.ucar.edu/communications/staffnotes/9906/here.html

Grossversuch IV (Veliki poskus):Grossversuch IV (Veliki poskus): švicarsko-francosko-italijanski šestletni poskus švicarsko-francosko-italijanski šestletni poskus

1977-19821977-1982 južna Švicajužna Švica raketni način, povsem sovjetska metoda, srebrov raketni način, povsem sovjetska metoda, srebrov

jodidjodid merjenje toče s točemeri in radarjimerjenje toče s točemeri in radarji vzorec 216 nevihtnih oblakov, približno polovica vzorec 216 nevihtnih oblakov, približno polovica

posipanihposipanih ni statistične razlike med posipanimi in ni statistične razlike med posipanimi in

neposipanimi nevihtnimi celicamineposipanimi nevihtnimi celicami 90 % interval zaupanja da razpon števila točnih 90 % interval zaupanja da razpon števila točnih

zrn po posipanju od 70 % do 175 % glede na zrn po posipanju od 70 % do 175 % glede na neposipane oblakeneposipane oblake

po zgodnjih 80. letih 20. stol. ni bilo več po zgodnjih 80. letih 20. stol. ni bilo več obsežnih raziskavobsežnih raziskav

Testiranje uspešnosti obrambeTestiranje uspešnosti obrambe

izberemo branjeno območjeizberemo branjeno območje določimo kriterije posipanja določimo kriterije posipanja

(lastnosti oblaka, seznam (lastnosti oblaka, seznam dni, ko posipamo ali ne)dni, ko posipamo ali ne)

merjenje toče na tlehmerjenje toče na tleh statistična primerjava dni s statistična primerjava dni s

posipanjem in brez posipanjem in brez posipanjaposipanja

vsaj nekajletni poskus za vsaj nekajletni poskus za pridobitev dovolj velikega pridobitev dovolj velikega vzorcavzorca

metoda s kontrolnim in metoda s kontrolnim in branjenim območjem manj branjenim območjem manj zanesljivazanesljiva

Primer merjenja toče na tleh. Vir: http://cafnr.missouri.edu/news/stories2009/hail.php

dandanes učinkovitost obrambe kljub dandanes učinkovitost obrambe kljub naporom številnih raziskovalcev še ni naporom številnih raziskovalcev še ni znanstveno dokazanaznanstveno dokazana

stališče Svetovne meteorološke organizacije stališče Svetovne meteorološke organizacije glede obrambe pred točo je, da trenutno ni glede obrambe pred točo je, da trenutno ni pozitivnih znakov glede njene uspešnostipozitivnih znakov glede njene uspešnosti

glavne težave:glavne težave: izjemno velika spremenljivost nevihtnih oblakov izjemno velika spremenljivost nevihtnih oblakov

(poskus mora trajati več let, desetletij)(poskus mora trajati več let, desetletij) nezmožnost ponovitve poskusov na istem oblakunezmožnost ponovitve poskusov na istem oblaku težavne fizikalne meritve (kaj točno se dogaja v težavne fizikalne meritve (kaj točno se dogaja v

oblaku)oblaku)

Kako je v Sloveniji?Kako je v Sloveniji?

z modeli in meritvami je mogoče do nekaj z modeli in meritvami je mogoče do nekaj dni vnaprej napovedati možnost pojava toče dni vnaprej napovedati možnost pojava toče na izbranih območjih na izbranih območjih

čas predvidljivosti nastanka toče tipično čas predvidljivosti nastanka toče tipično reda 10 minutreda 10 minut

letna pogostost neviht s točo v Sloveniji:letna pogostost neviht s točo v Sloveniji: nekaj deset s točo na ~1 kmnekaj deset s točo na ~1 km22 velikem območju velikem območju nekaj s točo na več kmnekaj s točo na več km22 velikem območju velikem območju

domača študija o uspešnosti obrambe pred domača študija o uspešnosti obrambe pred točo l. 1989 ni dala statistično pomembnih točo l. 1989 ni dala statistično pomembnih rezultatov (ni opaznih razlik v višini padavin rezultatov (ni opaznih razlik v višini padavin in številu dni s točo)in številu dni s točo)

v svetu le lokalno ali regionalno omejena v svetu le lokalno ali regionalno omejena obramba pred točo (večinoma brez državne obramba pred točo (večinoma brez državne pomoči)pomoči)

v Sloveniji politično močno in vplivno v Sloveniji politično močno in vplivno gibanje s podporo dela letalstva in gibanje s podporo dela letalstva in kmetijstva za aktivno letalsko obrambo pred kmetijstva za aktivno letalsko obrambo pred točo (SLS, ministra Pogačnik in Žerjav)točo (SLS, ministra Pogačnik in Žerjav)

l. 2009 sklenjeno sodelovanje države, l. 2009 sklenjeno sodelovanje države, Letalskega centra Maribor in zavarovalnic o Letalskega centra Maribor in zavarovalnic o nekajletnem projektu posipanja nekajletnem projektu posipanja

mediji vsako leto znova odpirajo že premleta mediji vsako leto znova odpirajo že premleta vprašanja o smiselnosti obrambevprašanja o smiselnosti obrambe

IzglediIzgledi

Ameriška akademija znanosti je l. 2000 Ameriška akademija znanosti je l. 2000 imenovala odbor za preuči namerni in imenovala odbor za preuči namerni in nenamerni umetni vpliv na vremenenamerni umetni vpliv na vreme

poročilo je bilo končano l. 2003poročilo je bilo končano l. 2003 Odbor priporoča obnovitev raziskav zaradi:Odbor priporoča obnovitev raziskav zaradi:

novih orodij in metod novih orodij in metod nekaterih pozitivnih učinkov umetnega nekaterih pozitivnih učinkov umetnega

spreminjanja vremenaspreminjanja vremena sprememb v ozračju kot posledica nanamernega sprememb v ozračju kot posledica nanamernega

vplivanjavplivanja izvajanja programov umetnega spreminjanja izvajanja programov umetnega spreminjanja

vremena kljub pomanjkanju znanstvene podlagevremena kljub pomanjkanju znanstvene podlage

četudi bi obramba pred točo delovala, četudi bi obramba pred točo delovala, kako bi preprečili veliko škodo v kako bi preprečili veliko škodo v kmetijstvu zaradi nalivov in viharnega kmetijstvu zaradi nalivov in viharnega vetra?vetra?

zaradi nepredvidljivosti razvoj zaradi nepredvidljivosti razvoj nevihtnega oblaka etično sporno nevihtnega oblaka etično sporno posipanje za okoliška območja posipanje za okoliška območja (zmanjšanje/povečanje količine (zmanjšanje/povečanje količine padavin?)padavin?)

Viri in literaturaViri in literatura

J. Roškar. Mnenje Slovenskega meteorološkega društva o obrambi pred točo. Dosegljivo na: http://www.meteo-drustvo.si/data/upload/mnenje_SMD_o_OPT.pdf (20. 2. 2010)

J. Rakovec in drugi, 1988. Obramba pred točo v SR Sloveniji: osnove, dosedanje izvajanje, uspešnost, bodoča dejavnost. Ljubljana, Fakulteta za naravoslovje in tehnologijo, VTOZD Fizika, Hidrometeorološki zavod SR Slovenije.

J. Roškar, 2009. Povzetek študije o statusu in bodočih usmeritvah umetnega vpliva na vreme v ZDA (slovenski prevod poročila Critical issues in weather modification research, 2003; dosegljivo na: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=10829 (21. 2. 2010)). Dosegljivo na: http://www.meteo-drustvo.si/data/upload/Povzetek_AAZ_julij2009%281%29.pdf (21. 2. 2010)

ARSO, 2005. Toča in obramba pred njo. Dosegljivo na: http://www.arso.gov.si/vreme/poro%C4%8Dila%20in%20projekti/Toca_obramba_tisk.pdf (23. 2. 2010)

J. T. Bruintjes, 1999. A review of cloud seeding experiments to enhance precipitation and some new prospects. BAMS, 80, 5, str. 805-802. Dosegljivo na: http://www.radiometrics.com/bruintjes_bams99.pdf (24. 2. 2010)

http://ams.allenpress.com/archive/1520-0450/43/10/pdf/i1520-0450-43-10-1513.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Weather_control http://en.wikipedia.org/wiki/Silver_iodide http://ops.fhwa.dot.gov/Weather/best_practices/casestudies/025.pdf http://www.ucar.edu/communications/staffnotes/9906/here.html http://www.cmos.ca/Ao/articles/v160102.pdf http://www.siol.net/slovenija/novice/2009/06/

sls_poziva_vlado_k_aktivni_obrambi_pred_toco.aspx http://www.delo.si/clanek/82375 http://www.dnevnik.si/novice/slovenija/1042247997 http://www.delo.si/clanek/83949