Интеллект в борьбе за воду (управление облаками)

Изменение погоды на Земле – задача невыполнимая. Погода не подчиняется человеку. Она определяется состоянием атмосферы, нагреваемой Солнцем, состоянием мирового океана и его течений, испарением воды, извержением вулканов. Правда люди, как уже не раз было подтверждено учеными, портят природное равновесие и естественный климат Земли, устаивая выбросы продуктов своей жизнедеятельности, в частности углекислого газа, таким образом загрязняя воздух и излишне его нагревая. Поэтому погода на нашей планете постепенно меняется, появляются области, где жить практически невозможно. Все меры, которые пытаются внедрить для снижения температуры на поверхности Земли, пока к успеху не приводят. (читайте статью на нашем сайте «ВМО подает миру красный сигнал тревоги»). 

Однако некоторые изменения погоды, в частности в орошение определенной местности дождем, все же подвластны человеку. Попытки искусственно вызвать выпадение осадков из облаков предпринимались довольно давно.

Известно, что в каждом кубическом сантиметре обычного летнего кучевого облака около 300 крошечных капель размером 10—15 микрометров (5—10 раз меньше толщины человеческого волоса). При температуре –10…–15 °C влага конденсируется в ледяные кристаллы. До –10 °C капли остаются жидкими, хотя и переохлажденными. При достижении каплями размера 20–30 микрон восходящие потоки воздуха перестают их удерживать. Капли начинают падать, сливаются по пути с другими каплями, увеличиваются в размере и превращаются в дождь.

Свой «метод производства дождя» запатентовал американец Луис Гатманн ещё в 1891 году. Он заключался в быстром освобождении жидкой углекислоты из баллонов внутри облака, что должно было вызывать конденсационный рост капель воды и выпадение осадков. Позже метод был опробован, но он создавал лишь слабые осадки. Однако именно на этом принципе вмешательства в облако основаны современные техники получения дождей.

В 1933 году шведский метеоролог Тор Бержерон более подробно описал механизм стимулирования осадков за счет образования кристаллов из переохлажденной воды при внешнем внесении в облако центров кристаллизации. Данная теория о переохлажденных облаках и возможности осуществить их искусственную кристаллизацию была названа в честь трех исследователей: Вегенера — Бержерона — Финдейзена, и стала основой для современных методов активного воздействия на облака.

В те же годы в Москве был создан Институт искусственного дождевания с филиалами в Ленинграде, Одессе и Ашхабаде. Метеоролог Владимир Оболенский, знакомый с идеями Бержерона, проводил опыты в течение 1930-х годов вплоть до начала войны, воздействуя на облака и туманы с помощью высокочастотных электрических зарядов, ионных потоков, заряженного и незаряженного кварцевого песка, пыли, радиоактивных руд, хлористого кальция и размельченного льда.

В последующие годы технология активного воздействия на облако продолжала развиваться. В частности, в 1946 году Бернард Воннегут открыл эффект действия иодида серебра и иодида свинца как центров кристаллизации воды.

Иодид серебра (AgI) стал наиболее распространенным затравочным агентом, используемым для проведения засева облаков. Молекулярная структура AgI имеет ту же гексагональную форму, что и природный лед. Это стимулирует рост частиц льда и может использоваться для генерации льда при более высоких температурах. Появился специальный термин «засев облаков».

Токсичность серебра и его соединений (таких, как йодид серебра) была показана в некоторых исследованиях как низкая. Но все же есть мнение, что недостаточно данных для полной оценки влияния на окружающую среду загрязнения атмосферы и почвы реагентами, используемыми при засеве облаков. Сейчас применяется все чаще другой, более экологичный метод засева облаков – гигроскопический. Наиболее часто используемым гигроскопическим материалом является поваренная соль. Как известно, соленая вода замерзает при более низкой температуре, поэтому размер капель в облаках становится более крупным, что способствует выпадению осадков.

Дорогостоящие проекты по изменению количества осадков проводились в США в 60-х – 90х годах 20 века. Бюро мелиорации США спонсировало несколько исследовательских проектов по засеву облаков под эгидой проекта Skywater с 1964 по 1988 год, а NOAA проводило Программу модификации атмосферы с 1979 по 1993 год. В последние два десятилетия финансирование исследований по воздействия на погоду в США сократилось, но полностью от данных исследований не отказались. Так, бюро мелиорации спонсировало исследовательскую программу шести штатов с 2002 по 2006 год под названием «Программа модификации ущерба от погодных условий».

Советский Союз создал специально разработанную версию самолета Ан-30, Ан-30М Sky Cleaner с восемью контейнерами твердого углекислого газа в грузовом отсеке, а также внешними контейнерами с метеорологическими патронами, которые можно было запускать в облака.  Четыре российских самолета в 1991 году вели работу с облаками в Сирии. За 93 полета продолжительностью 358 летных часов они добились дополнительных осадков объемом 4,8 млн м³. Йодистое серебро запускалось с самолетов в облака с помощью пиропатронов. Заказчиками осадков по российской технологии были также Иран и Португалия.

Очень важное направление применения засева облаков в России - борьба с лесными пожарами.  Як-40 и Ан-26 работали при тушении пожаров в Якутии. Данная технология использовалась также в Крыму для смягчения засухи, вызванной блокированием Украиной Крымского канала.

Однако управлять погодой пытаются не только для практических нужд лесного хозяйства и земледелия. Известно, что Российское правительство тратит миллионы рублей на технологию «засева облаков», чтобы гарантировать отсутствие дождя в праздничные дни: 1 мая, День Победы, День России. В такие дни десяток дежурных самолетов заранее «расстреливают» дождевые облака на подступах к городу, устраивая дожди за 20–50 км до столицы — такова дальность одночасового ветрового переноса облаков. В качестве реагентов используется гранулированная твердая углекислота или жидкий азот, а также их комбинации, для засева применяются пиротехнические средства.

Сейчас уже более 20 стран мира искусственно вызывают дожди, чтобы увеличить запасы пресной воды. Это прежде всего государства с засушливым климатом: ОАЭ, Таиланд Саудовская Аравия, Китай.

Есть ли успехи? Какова эффективность технологий, как они развиваются?

Ключевым центром передовых исследований в области усиления осадков стали Объединенные Арабские Эмираты.  Это не удивительно. В ОАЭ засушливый климат с годовым количеством осадков менее 100 мм. В то же время ОАЭ – страна, обладающая современными технологиями во всех областях. Исследуя технологию управления осадками, ОАЭ внедряют инновационные решения, способствующие глобальной водной безопасности, обеспечивая устойчивость водных ресурсов в ОАЭ и других засушливых регионах мира. Национальный центр метеорологии (NCM) запустил специальную исследовательскую программу по стимулированию осадков (UAEREP), направленную на развитие науки и технологий в этой области.

Ежегодно ОАЭ проводит около 300 миссий по засеву облаков в рамках своих усилий по увеличению количества осадков. Статистический рандомизированный эксперимент, проведённый летом 2004 и 2005 годов, показал, что засев облаков может увеличить количество осадков в ОАЭ на 15% - 30% в зависимости от состояния атмосферы. Но работа дорогая. Каждый летный час работы по засеву облаков обходится примерно в $ 8000. Важно, что ОАЭ используют для воздействия на облако экологически чистые (гигроскопичные) материалы, содержащие природные соли, такие как хлорид калия и хлорид натрия. В последнее время страна начала использовать новые наноматериалы, которые продемонстрировали более высокую эффективность по сравнению с традиционными материалами в повышении уровня осадков. В распоряжении ОАЭ четыре специализированных самолёта Beechcraft King Air для засевных работ.

7-й Международный форум по улучшению осадков (IREF) прошел в Дубае с 28 по 30 января 2025 года. На нем присутствовали ведущие мировые эксперты, исследователи, политики и метеорологи. На форуме было объявлено о запуске очередного шестого раунда программы по увеличению количества осадков. Программа предусматривает выделение средств в размере 1,5 миллиона долларов на трехлетнее финансирование трех перспективных исследовательских проектов, которые охватывают пять ключевых областей, включая разработку материалов для засеивания облаков, создание новых технологий для формирования облаков и стимулирования осадков, использование автономных дронов для климатических операций, а также разработку программного обеспечения и применение искусственного интеллекта (ИИ). На форуме было отмечено, что с помощью алгоритмов ИИ метеорологи анализируют огромные объемы погодных данных в режиме реального времени, что позволяет им предсказывать лучшее время и место для засева облаков.

Одной из новых технологий стимулирования дождя, которая была изобретена и опробована в ОАЭ в 2021 году является применение дронов, которые предназначены для нацеливания на определенные облака и создания в них электрических разрядов с помощью лазеров.

Несмотря на то, что технологии получения искусственно стимулированных осадков совершенствуются и безусловно могут оказать помощь засушливым регионам Земли, необходимо помнить, что любое вмешательство в атмосферные процессы может иметь также негативные последствия. Например, вызывая дождь можно непреднамеренно спровоцировать наводнение. Объединенные Арабские Эмираты в апреле 2024 г. пострадали от исторического наводнения, когда примерно годовая норма осадков выпала всего за один день. Рекордные осадки заставили некоторых людей предположить, что все это было вызвано засевом облаков. Национальный центр метеорологии ОАЭ был вынужден выпустить заявление, опровергающее эти утверждения.

Обсуждаемой сейчас проблемой также является вопрос о законности владения частными погодными дронами.

Правовые основы применения технологий, вызывающих дождь на определенной территории еще не разработаны. Водная безопасность является приоритетом для каждой страны. Без воды нет жизни, нет сельского хозяйства и нет страны. Нужно учитывать, что войны велись и ведутся за доступ не только к энергетическим ресурсам, но и к воде. Теоретически могут возникнуть ситуации, когда изнывающая от жажды богатая страна вызывает дождь в ущерб более бедным соседям. Четыре десятилетия назад в 1977 году страны подписали конвенцию ООН «О запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду». Это соглашение было нацелено на недопущение использования искусственного дождя именно в войне после того, как это сделали американцы во время войны во Вьетнаме, организовав дождевую операцию под названием «Попай», в результате которой выпало в три раза больше осадков, чем обычно, были затоплены поля с рисом, но главное — была размыта тропа Хо Ши Мина, стратегически важные транспортные пути общей протяженностью 20 000 км. Во многом это обеспечило военную победу Северного Вьетнама. Новое соглашение, регулирующее законность изменения погоды таким образом, чтобы не наносить ущерб соседним регионам, ещё предстоит разработать.