Bringe inn regnet: Har UAEs sky-seeding-program gått for langt?

Det er vannfylte gater, oversvømmede kjøpesentre og spørsmål om kjemikalier som pumpes opp i himmelen. Så burde vi virkelig leke med været?

Skyskraping – for regn. UAE «seeded» skyer mer enn 185 ganger i 2019. (GETTY IMAGES / WIRED)

Hjem til en del av den største sandørkenen i verden og med sommertemperaturer som regelmessig topper 40 grader celsius, er De forente arabiske emirater sjelden forbundet med regn. Men i løpet av de siste månedene av 2019 kjempet landet med voldsomme regnskyll som har sett folk vasse gjennom gater, arbeidere som pumper vann fra et oversvømmet boligområde, og regnvann strømmet ned rulletrapper ved det verdenskjente Dubai Mall.

Høyt på himmelen over Gulf-staten har fly i mellomtiden ført forbi skyer og sluppet salt inn i dem ved bruk av fakler. Siktet? For å øke nedbøren i form av regn.

Statens Rain Enhancement Research Program tvitret i oktober at National Center of Meteorology (NCM) hadde utført åtte sky-seeding-operasjoner i løpet av få dager. Tweeten ble lagt ut 7. oktober – samme dag som vannpumper ble brakt inn i Dubais Discovery Gardens-område for å fjerne flomvann. Da været snudde igjen i november, ble det kraftige regnet igjen knyttet til skysåingsoperasjoner – denne gangen av NCM selv, som gjentatte ganger twitret om forholdene med hashtaggen #Cloud_Seeding.

«Problemet med atmosfæren er at du aldri kan gjøre et kontrollert eksperiment.»

I møte med en forverret vannmangelskrise, har De forente arabiske emirater gjort seg selv til noe av en pioner i Midtøsten når det kommer til vitenskapen som ofte kalles «regnproduksjon». Fra midten av november hadde den utført 185 skysåingsoperasjoner siden begynnelsen av 2019, og NCM sa at aktiviteten øker nedbøren med gjennomsnittlig 10 til 15 prosent og, under visse forhold, så mye som 30 prosent. Så er det mulig at i et land der ferskvann er mangelvare, kan skyfrø faktisk føre til at for mye regn faller?

Sufian Farrah, meteorolog og skyfrøekspert ved NCM, erkjenner at skyfrøoperasjoner økte nedbøren i UAE, men sa at de ikke forårsaket noen flom. «Vi øker bare mengden regn; vi skaper ikke flom. Til og med noen skyer unngår vi å se, fordi det ville være for farlig for flyet å trenge gjennom dem, sa han til WIRED i november.

«Disse skyene inneholder vanligvis mye vann og kan forårsake flom. Slike skyer unngår vi… Vi er bekymret for [såing av skyer som kan forårsake flom]. Vi bruker svært sofistikerte radarer som dekker hele UAEs atmosfære, og vi overvåker hver dråpe som faller fra skyer i UAE.»

Ifølge andre eksperter er det imidlertid vanskelig å være sikker på noe når det kommer til skyfrø.

«Det er en veldig vanskelig ting å [direkte knytte økt nedbør til skyfrø],» sier Jeffrey French, assisterende professor i atmosfærisk vitenskap ved University of Wyoming i USA. «De siste 60 årene har folk forsøkt å knytte nedbør direkte til skysåing. Og problemet, i statistisk forstand, er at det er så mye naturlig variasjon i nedbør; spesielt i varmere skyer, som de som de prøver å så i UAE, er det mye variasjon som forekommer naturlig og som vi som forskere ikke nødvendigvis kan forklare.»

French var en av forskerne bak et 2017-prosjekt kalt «Seeded and Natural Orographic Wintertime Clouds: The Idaho Experiment,» eller SNOWIE, et av bare en håndfull eksperimenter sett av atmosfærisk vitenskapsmiljø som demonstrerer at skysåing kan fungere i form av får nedbør til å falle ut av en sky – i så fall snø.

*****

Men selv SNOWIE gikk bare så langt.

«Vi har ennå ikke vært i stand til å vise at du kan produsere nok nedbør gjennom skysåing til at det får en reell innvirkning; at du kan øke snømengden over en fjellkjede med, la oss si, 5 eller 10 prosent over en sesong», sier French. «Vi jobber mot å kunne si noe [så] definitivt som det. Men som vitenskapsmann tror jeg vi ikke har nådd det punktet ennå.»

Paul Connolly, en forsker ved avdelingen for jord- og miljøvitenskap ved University of Manchester som gjennomgikk en artikkel om SNOWIE-prosjektet, var enig. Han sa at det var «veldig overbevisende at [SNOWIE-teamet] hadde vist en effekt i disse vinternedbørskyene,» men advarte om at effekten var begrenset.

«Når jeg står tilbake, vil jeg si at det er mangel på [vitenskapelig] bevis for at [sky seeding] fungerer i de fleste tilfeller,» sier han. «Problemet med atmosfæren er at du aldri kan gjøre et kontrollert eksperiment. Du kan aldri si hva som ville ha skjedd – med all sikkerhet – hvis du ikke sådde et område.»

SNOWIE-prosjektet så ikke på metoden for skysåing brukt av UAE; snarere så den på metoden som oftest brukes for såkalte «kalde» skyer, som innebærer såing med «is-kjernedannende» materialer, i dette tilfellet sølvjodid. Disse materialene oppmuntrer til dannelsen av iskrystaller som deretter vil falle som regn eller snø.

Det er mye vanskeligere å bevise at såing har en effekt når det kommer til varmere konveksjonsskyer, sier professor Andrea Flossmann, leder for ekspertteamet på værmodifikasjoner ved Verdens meteorologiske organisasjon, et FN-organ. «Det er så mye variasjon, så det er veldig vanskelig å virkelig være sikker på at en endring du får virkelig skyldes seeding og ikke naturlig variasjon,» sier Flossmann.

Men hva med de voldsomme regnskyllene som førte til flom i De forente arabiske emirater? Flossmann tviler på at de var en konsekvens av skysåing: «Det er sannsynligvis den naturlige variasjonen som tilfeldigvis var på samme tid. Slike enorme effekter har aldri blitt dokumentert så langt.»

Connolly sier at det imidlertid er mulig at såing av visse skyer kan forårsake flom (hvis vi antar at skysåing fungerer). I dype skyer, «kan 30 prosent ekstra kraftig nedbør resultere i en flom,» sier han.

«Det som egentlig heller ikke er blitt sett på, i disse dype skyene, er hvor raskt nedbøren kommer ned. Fordi jeg forstår at det er en viktig [faktor] i flom også; det er ikke bare hvor mye nedbør du får over en lang periode, det er også hvor raskt skyen regner. Så hvis du sår et område og regnet kommer ned mye raskere enn det ellers ville gjort, men det ikke er mye mer [nedbør], kan det også ha en viss innvirkning. Jeg vil faktisk ikke utelukke det.»

Selv om for mye regn kan ha vært et problem for noen innbyggere i UAE på slutten av 2019, har landet generelt det motsatte problemet. I følge UAE Research Program for Rain Enhancement Science, «De forente arabiske emirater har et tørt klima med mindre enn 100 mm nedbør per år, en høy fordampningshastighet av overflatevann og en lav påfyllingshastighet for grunnvann som er langt mindre enn det totale årlige vannet brukt i landet.»

I et forsøk på å finne nye måter å «lage» regn på og øke nivået av tilgjengelig drikkevann, har programmet siden 2016 gitt tilskudd på totalt 15 millioner dollar til ni internasjonale forskere som forsker på dette feltet. En av disse forskerne er professor Linda Zou, hvis arbeid med titandioksid nanopartikkelteknologi gir noen i UAE håp om mer effektiv sky-seeding.

Mer enn tre år inn i prosjektet hennes har Zou utviklet et nytt aerosolmateriale for bruk i skysåing: saltkrystaller belagt med titandioksid nanopartikler. Zou har allerede innlevert to patenter knyttet til arbeidet hennes med United States Patent and Trademark Office, sa UAE Research Program for Rain Enhancement Science. (Professoren nektet å kommentere da han ble kontaktet av WIRED.)

I følge programmets direktør, Alya Al-Mazroui, forlenger det nye materialet utviklet av Zou kondensasjonsprosessen [inne i skyene] ettersom det forstørrer skydråpene mer enn det konvensjonelle materialet… Dette resulterer i et større antall vanndråper under nedbør som utgjør ca. opptil tre ganger den gamle metoden.»

Så langt er denne vurderingen basert på laboratorietester og analyser, men de belagte saltkrystallene gjennomgår nå testing i åpen himmel. NCMs Farrah sa at materialet hadde blitt sendt til USA for testing i Texas.

Attraksjonen ved å bruke titandioksid-nanopartikler i varm skysåing ligger i det faktum at de tar på seg vann ved lavere luftfuktighet enn vanlige partikler i skyer, sier Connolly, som selv utførte modellering basert på titandioksid-nanopartikler som ble brukt som eneste skysåmateriale. . Denne modelleringen fant imidlertid at nanopartikler alene ikke ville være effektive, ettersom tonnevis av materialet ville være nødvendig for å så bare én sky.

Men Farrah er overbevist om at materialet utviklet av professor Zou ville vise seg annerledes: «Vi vil garantert ha resultatene at dette materialet spilte en god rolle … etter det vil vi kunngjøre resultatene og endre leveringsmetoden og begynne å bruke den.»

Slik optimisme krukker noe med titandioksid-nanopartiklers klassifisering som «mulig kreftfremkallende for mennesker» av Verdens helseorganisasjons internasjonale byrå for kreftforskning, mens en rekke vitenskapelige artikler peker på mulige skadelige effekter på både mennesker og miljø.

Den potensielle trusselen mot mennesker kommer når nanopartikler er tilstede i luften og inhaleres – spesielt på arbeidsplasser – mens alger og dyr kan bli skadet når de kommer inn i økosystemer, inkludert gjennom avløpsvann. Og ifølge forskning fra Marie Simonin og andre kan nanopartikler også være giftige for noen jordorganismer.

Dette gjelder spesielt «jordmikroorganismer [bakterier, archaea, sopp] som er avgjørende for jords fruktbarhet, da de resirkulerer næringsstoffer som er viktige for plantevekst,» sa Simonin, en forsker ved det franske nasjonale instituttet for landbruksforskning (INRA) .

Selv om den mikrobielle økologen sa at teamets arbeid hadde vist at virkningen av nanopartikler var veldig «kontekstavhengig», med noen jordsmonn negativt påvirket og andre som ikke så noen effekter, la hun til at basert på hennes kunnskap, er nanopartikler » potensielt problematisk.»

«Det er ingen klare bevis angående den sikre dosen av TiO2 NP.»

Connolly erkjenner at nanopartikler av titandioksid kan samle seg på grunn av det faktum at de ikke reagerer med mye, og sa at bruken deres i skyfrø var noe «å se på som en potensiell bekymring», men at han ikke kunne si at det «definitivt gikk å være et problem fordi skysåingoperasjoner sannsynligvis bare bruker små mengder.» For sin del sa UAE Research Program for Rain Enhancement Science at UAEs bruk av titandioksyd-nanopartikler ikke medførte noen miljørisiko fordi volumet som brukes i skysåing «er veldig minimalt … omtrent 3 prosent av sammensetningen av skyfrømaterialene. ” Den pekte også på det faktum at nanopartikler er mye brukt i mange bransjer, inkludert både medisinsk og kosmetikkindustrien.

Men selv om materialet faktisk brukes i alt fra solkrem og ansiktspulver til kaffekrem og søtsaker, ser det ut til å være en tydelig mangel på bevis for hvilke konsentrasjoner av kjemikaliet som er trygge.

Med henvisning til motstridende vurderinger av den toksikologiske naturen til de aktuelle nanopartikler, sa en artikkel publisert i tidsskriftet Bioinorganic Chemistry and Applications, «det ser ut til at det ikke er noen klare bevis angående den sikre dosen av TiO2 NP-er (titaniumdioksid-nanopartikler) og gode oppmerksomhet er nødvendig når du håndterer disse nanomaterialene.»

Simonin la til: «Uten mer intensiv forskning på titandioksid-nanopartiklers økotoksisitet, ville jeg vært bekymret for en storskala applikasjon som skyfrø som ville påvirke store overflater, spesielt hvis de er landbrukssoner.» Hun understreket at mer forskning var spesielt nødvendig i UAEs geografiske region.

Titandioksid nanopartikler er neppe det første potensielt giftige materialet som skal brukes i skysåing; sølvjodid, det vanligste materialet som brukes til såing av skyer, er også giftig i høye konsentrasjoner. Til nå har det ikke vært utført skysåing i så omfattende skala at potensielt giftige materialer som brukes i prosessen har blitt konsentrert på bakken i nivåer over WHO-terskler, sier Flossmann fra Verdens meteorologiske organisasjon.

«Men hvis det kommer på moten og det gjøres regelmessig og over lange perioder, ja, det er en viss bekymring for at disse produktene kan være giftige. De er giftige og de kan samle seg fordi de også er svært vanskelige å resorbere, å bryte ned. Så de samler seg i jordene.»

Merkelig nok, gitt den betydningen vær og klima nå har for nyhetsagendaer og i politisk diskurs, er det for tiden ingen internasjonal instans som regulerer aktiviteten for værmodifikasjoner. Til en viss grad kan land mer eller mindre gjøre det de vil. Dette har gjort skysåing til en kamp i vannkrigene og andre geopolitiske konflikter som for tiden griper Midtøsten og deler av verden, sier Flossmann. Teamet hennes har rådet World Meteorological Organization til å tenke på slike internasjonale regulatoriske retningslinjer.

«Det er flere og flere saker som «du stjeler vannet mitt». Hvis du følger pressen, har du disse meldingene, som at Iran anklager Israel og så videre, sier hun.

«Jeg vil si at slike ladninger ikke er helt legitime for øyeblikket, for med 15 prosent [endring i nedbør] er det ikke slik at du tømmer skyen totalt. Men det har vært mange problemer – også i land som USA og Spania.»

Foreløpig virker det i det minste som om de mange debattene rundt skysåing vil fortsette å virvle.

Skyfrø har blitt brukt i Thailand for å hjelpe mot tørke. (GETTY BILDER)

Hvordan cloud-seeding fungerer

• Metoden som brukes av De forente arabiske emirater går ut på å så såkalte «mixed-stage» konvektive skyer, som har både varme og kalde deler, med aerosolmaterialer, enten med fly eller bakkegeneratorer. Disse materialene gir en overflate hvor vanndråper i skyene kan kondensere og deretter falle som regn.

• Aerosolpartikler finnes allerede i atmosfæren, men ved å legge til flere håper skysåmaskiner å øke nedbøren eller øke sannsynligheten for nedbør i det hele tatt.

• Aerosolmaterialene som brukes i skysåing har en tendens til å være hygroskopiske, noe som betyr at de konkurrerer med eksisterende aerosolpartikler om vanndråpene i skyer, noe som resulterer i at større vanndråper kondenserer på dem. Tanken er at jo større disse kondenserte dråpene er, jo mer sannsynlig er det at de faller som nedbør.

• Salt er det hygroskopiske aerosolmaterialet som oftest brukes i skysåing, inkludert i UAE hvor hovedsakelig natriumklorid og kaliumklorid brukes.

• Salt kan sås direkte inn i skyer ved bruk av fly utstyrt med fakkel, samt ved å bruke bakkegeneratorer for å fyre av materialet fra fjelltopper i retning lavthengende skyer.