Qu'est-ce que l'ensemencement des nuages ​​et ça marche vraiment?

Contrôler le temps est un morceau populaire de science-fiction. Que ce soit les pouvoirs de Storm dans les franchises X-Men, ou les satellites de haute technologie dans des films comme "Geostorm" ou le film de 1998 "The Avengers", dans lequel Sean Connery joue un scientifique fou déterminé à tenir le monde en otage en vendant aux pays leur météo .

En réalité, contrôler la météo est impossible. Nous pouvons cependant l'influencer et nous essayons de le faire depuis un certain temps. Divers efforts, allant des canons à grêle à l'arrêt des ouragans, ont été essayés ou proposés au fil des ans, pour ne rien dire de l'effet accidentel de notre utilisation des combustibles fossiles. Cependant, la tentative de géo-ingénierie la plus populaire est l'ensemencement des nuages.

L'ensemencement des nuages ​​est le processus qui combine différents types d'agents chimiques - y compris l'iodure d'argent, la glace sèche et même le sel de table commun - avec les nuages ​​existants dans le but d'épaissir les nuages ​​et d'augmenter les risques de pluie ou de neige. Les produits chimiques sont soit projetés dans les nuages, soit libérés en volant près et dans les nuages.

Selon l'Organisation météorologique mondiale, au moins 56 pays se sont livrés à une sorte d'ensemencement des nuages ​​en 2016. Ces efforts vont des Émirats arabes unis essayant de répondre à une demande croissante d'eau en Chine en utilisant l'ensemencement des nuages ​​dans le but d'empêcher la cérémonie d'ouverture des Jeux olympiques d'été de 2008 d'être aspergée de pluie.

Les mérites de l'ensemencement des nuages ​​sont cependant discutables, avec une longue histoire de résultats peu concluants. Cependant, certaines études récentes pourraient changer cette histoire.

Faire pleuvoir

Les efforts d'ensemencement des nuages ​​remontent au moins à la fin des années 1800, mais ce n'est qu'après la Seconde Guerre mondiale que le processus a gagné du terrain.

Vincent Schaefer travaillait chez General Electric en 1946 quand lui et Irving Langmuir discutaient des moyens de semer les nuages ​​tout en traitant du problème du givrage des avions. Le travail a fini par donner aux deux hommes un aperçu des propriétés des nuages. Voulant tester certaines des théories dans un laboratoire plutôt que sur des montagnes, Schaefer a développé une "boîte froide" ou un congélateur dans lequel il pourrait produire une bouffée d'air qui formerait des gouttelettes d'eau de la condensation. Schaefer a ajouté de la neige carbonique pour abaisser encore la température, de sorte que lorsqu'il a respiré dedans, des cristaux de glace se sont rapidement formés. On découvrira plus tard que toute substance avec une température de moins 40 degrés Fahrenheit ou Celsius (ce sont les mêmes) a fini par produire l'effet.

Le travail de Schaefer a fourni un moyen de semer les nuages ​​en les refroidissant beaucoup. Bernard Vonnegut travaillait sur une autre voie. Vonnegut a émis l'hypothèse qu'il pourrait être possible de pousser des cristaux de glace dans la boîte froide pour se former autour des particules dont la structure cristalline était similaire à celle de la glace. Le résultat serait un modèle sur lequel les molécules d'eau se disposeraient dans un arrangement de cristaux de glace. Vonnegut a essayé quelques substances différentes jusqu'à ce qu'il découvre que l'iode d'argent a provoqué le processus de congélation dans les gouttelettes d'eau.

L'ensemencement des nuages ​​vise souvent à accélérer le cycle de l'eau. (Photo: serkan senturk / Shutterstock)

Alors, pourquoi tout ce refroidissement est-il important pour l'ensemencement des nuages? Cela a à voir avec le cycle de l'eau et ce qui déclenche la chute des précipitations.

Lorsque l'eau s'évapore et monte dans l'atmosphère, elle se présente sous forme gazeuse. Au fil du temps, cette vapeur d'eau se refroidit et se condense pour devenir des nuages. Cependant, pour condenser, la vapeur a besoin de quelque chose à laquelle s'attacher. Des gouttes d'eau ou des cristaux de glace font parfaitement l'affaire. À mesure que plus d'eau se condense sur ces autres gouttelettes, les gouttelettes deviennent plus lourdes et, finalement, elles tombent sous forme de pluie. Si le nuage est au point de congélation de l'eau ou en dessous, et que les couches d'air dans lesquelles les précipitations tombent sont de même au point de congélation ou en dessous, vous obtenez de la neige.

Les entreprises d'ensemencement de nuages ​​qui ont l'intention de créer de la pluie ou de la neige essaient essentiellement de stimuler la condensation de l'eau et de pousser l'eau pour qu'elle se glisse sur ces particules introduites, comme l'iode d'argent, ou pour former plus de cristaux de glace en refroidissant la température des nuages.

Induire la pluie n'est pas le seul objectif de l'ensemencement des nuages. Dans un effort de dispersion du brouillard, les aéroports peuvent ensemencer des nuages ​​de sel car le sel abaisse le point de congélation de la glace; c'est pourquoi nous utilisons du sel sur les routes verglacées.

L'ensemencement des nuages ​​fonctionne-t-il?

Un technicien installe des conteneurs contenant de l'iode d'argent, du chlorure de sodium et du chlorure de potassium sur un petit avion pour un projet d'expérimentation d'ensemencement des nuages ​​en Inde. (Photo: Manjunath Kiran / AFP / Getty Images)

Il a été difficile de mesurer l'efficacité des efforts d'ensemencement des nuages.

Après que les travaux de Schaefer et Vonnegut ont donné de bons résultats, les perspectives d'ensemencement des nuages ​​étaient en augmentation. L'armée américaine a largement utilisé l'ensemencement des nuages ​​dans le but de prolonger la saison de la mousson pendant la guerre du Vietnam. Mais les attentes pour l'ensemencement des nuages ​​étaient probablement plus que ce qu'elle pouvait raisonnablement fournir.

"Il y avait toute cette excitation extrapolée en déclarations très optimistes sur son efficacité", a déclaré Daniel Five, météorologue au National Center for Atmospheric Research (NCAR) à FiveThirtyEight en 2014. "Vous recherchez un petit signal dans une très large gamme. "

Des données scientifiques plus récentes ont été divisées sur la question. Une étude israélienne de 2010 publiée dans Atmospheric Research a déclaré que l'ensemencement des nuages ​​n'était pas un "mécanisme efficace pour l'augmentation des précipitations". Un panel d'académies nationales en 2003 a déterminé qu'il n'y avait "aucune preuve scientifique convaincante" que l'ensemencement des nuages ​​fonctionnait, et il a appelé à une évaluation plus rigoureuse des mérites de l'ensemencement des nuages.

Le projet pilote de modification des conditions météorologiques du Wyoming, une étude de 13 millions de dollars sur six ans qui s'est terminée en 2013, n'a pas non plus été en mesure de fournir des réponses définitives. Cette étude s'est concentrée sur deux chaînes de montagnes adjacentes dans le sud du Wyoming, le Medicine Bow et la Sierra Madres. Les deux plages sont souvent frappées par les mêmes tempêtes, de sorte que les chercheurs ont ensemencé des nuages ​​dans une plage et laissé l'autre plage non ensemencée, comme contrôle.

L'étude a montré que l'ensemencement a produit une augmentation des précipitations d'environ 5 à 15%, mais les chercheurs ont écarté les cas où l'ensemencement a pu dériver dans les nuages ​​témoins ou lorsque pas assez d'agents d'ensemencement ont été libérés. Le résultat est un manque de signification statistique sur le plan scientifique, mais il peut toujours être intéressant pour ceux qui cherchent à augmenter les niveaux d'eau.

"Si vous pouvez obtenir un impact de 10 ou 15% sur chaque tempête que vous semez, et 30% du manteau neigeux proviennent de ces tempêtes, alors oui - ces chiffres sont compétitifs", Terry Deshler, un scientifique de l'atmosphère de l'Université du Wyoming qui a travaillé sur le projet, a déclaré FiveThirtyEight.

Fin janvier, une étude publiée dans les Actes de la National Academy of Sciences a produit "des observations directes et quantifiables de l'ensemencement des nuages ​​pour une augmentation des chutes de neige", selon la National Science Foundation, qui a soutenu le projet. Les chercheurs ont fait voler un avion par tours autour des nuages ​​potentiels entre deux radars au sol dans le sud-ouest de l'Idaho tout en larguant des conteneurs d'iode d'argent. Le même avion a également volé à travers les nuages ​​pendant qu'il diffusait de l'iode argenté de ses ailes. Un deuxième avion, chargé d'équipement de mesure des nuages, a parcouru un chemin perpendiculaire au premier avion pour recueillir les lectures.

Au départ, les capteurs n'ont montré aucun résultat, puis les lignes d'argent iodées du premier avion sont apparues. Les gouttelettes d'eau entraient en collision avec l'iode d'argent, gelaient et finissaient par devenir suffisamment grosses pour tomber.

Les chercheurs avertissent que cela ne prouve pas que l'ensemencement des nuages ​​fonctionne dans son ensemble, mais seulement que leurs méthodes sont un bon moyen d'observer et de mesurer si l'ensemencement des nuages ​​fonctionne ou non. Il reste également à savoir si l'ensemencement des nuages ​​est financièrement viable.

"Cela fait-il assez de neige pour avoir un impact sur le budget de l'eau?" Katja Friedrich, une scientifique de l'atmosphère à l'Université du Colorado à Boulder et l'une des recherches impliquées dans l'étude, s'est interrogée auprès de Science. "Nous devons encore répondre à ces questions fondamentales."

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