Estado de la modificación artificial del tiempo a nivel mundial
En la actualidad más de 50 países llevan a cabo actividades sobre modificación artificial del tiempo, cuyo estado se recoge en los informes periódicos realizados por el Comité de Expertos de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Estas actividades están encaminadas a:
- Incrementar modestamente la precipitación (10-20%)
- Reducir el tamaño del granizo y los daños ocasionados.
- Dispersar la niebla localmente.
Información interesante sobre como se forman, opinión de expertos sobre las chemtrails o estelas químicas, ¿se pueden hacer estelas que no sean de vapor de agua?, ¿se pueden predecir?, ¿cómo influyen en el clima?. Estas y algunas otras cuestiones son tratadas en este artículo.
Gracias al progresivo desarrollo científico de la meteorología, que se remonta al diseño los primeros instrumentos meteorológicos en el siglo XVII y que se aceleró desde finales del siglo XIX hasta la actualidad, debido a los modernos avances científicos y tecnológicos, los investigadores, a mediados del siglo XX, empezaron a estar en disposición de abordar la modificación del tiempo para sus intereses, aunque todavía, en pleno siglo XXI, los resultados son muy modestos y las incógnitas y dificultades se mantienen.
Cada año se dedican recursos crecientes de investigación a la modificación artificial del tiempo, con el objetivo de incrementar las precipitaciones en los lugares más desfavorecidos y necesitados o en bosques asolados por incendios. Pero los objetivos de la modificación artificial del tiempo van más allá. Algunas actuaciones y campos de investigación se dirigen en sentido contrario, a la supresión de precipitación. Tal es el caso de los intentos para evitar granizadas dañinas para la agricultura o intensas nevadas sobre importantes núcleos urbanos.
Un artículo de Cayetano Torres Moreta, Jefe del Área de Comunicación de AEMET, Estrella Gutiérrez Marco, Jefa del Departamento de Coordinación de Delegaciones Territoriales, José Luis Ruiz Camacho, Delegado de AEMET en Cataluña, Juan Esteban Palenzuela Cruz, Delegado de AEMET e Murcia, Marcelino Núñez Corchero, Delegado de AEMET en Extremadura, Paloma Castro Lobera, meteoróloga colaboradora del Área de Comunicación y Ricardo Torrijo Murciano, meteorólogo del Centro Nacional de Predicción de AEMET.
El miedo y la impotencia humana ante los efectos adversos de la meteorología y el clima son tan antiguos como el hombre. Los rituales religiosos, desde los que debieron emplear los primeros humanos, hasta las rogativas que hoy se siguen celebrando, son intentos de hacer frente a dicha adversidad. A veces, dichos intentos no se basan o se han basado en la espiritualidad, sino en el empleo de técnicas que, aunque a la luz del moderno conocimiento científico moderno carecen de base, se considera o se consideraba que tenían un fundamento teórico o empírico por los usuarios de dichas técnicas.
Gracias al progresivo desarrollo científico de la meteorología, que se remonta al diseño los primeros instrumentos meteorológicos en el siglo XVII y que se aceleró desde finales del siglo XIX hasta la actualidad, debido a los modernos avances científicos y tecnológicos, los investigadores, a mediados del siglo XX, empezaron a estar en disposición de abordar la modificación del tiempo para sus intereses, aunque todavía, en pleno siglo XXI, los resultados son muy modestos y las incógnitas y dificultades se mantienen.
Cada año se dedican recursos crecientes de investigación a la modificación artificial del tiempo, con el objetivo de incrementar las precipitaciones en los lugares más desfavorecidos y necesitados o en bosques asolados por incendios. Esto se debe a que muchas de las actividades socioeconómicas en muchas regiones dependen de las frecuentemente irregulares y escasas lluvias. Los cambios de ciclos climáticos de origen natural o antropogénico podrían agravar la situación en diversas zonas, aumentando el estrés hídrico de la sequía o la frecuencia de tormentas destructivas.
Pero los objetivos de la modificación artificial del tiempo van más allá. Algunas actuaciones y campos de investigación se dirigen en sentido contrario, a la supresión de precipitación. Tal es el caso de los intentos para evitar granizadas dañinas para la agricultura o intensas nevadas sobre importantes núcleos urbanos.
La modificación artificial del tiempo también se emplea para luchar contra las heladas y disipar nieblas. A una escala mucho mayor, también ha habido intentos, ya abandonados en décadas pasadas, de luchar contra los ciclones tropicales. Recientemente también se están poniendo de actualidad proyectos, relacionados con la ingeniería climática. En este sentido es conveniente diferenciar entre modificación artificial del tiempo y geoingeniería. Según el IPCC (en su quinto Informe, 2014), Geoingeniería es un vasto conjunto de métodos y tecnologías que tienen por objeto alterar deliberadamente el sistema climático a fin de aliviar los impactos del cambio climático. La mayoría de los métodos, si bien no todos ellos, tratan de 1) reducir la cantidad de energía solar absorbida en el sistema climático (gestión de la radiación solar), o 2) aumentar los sumideros netos de carbono procedente de la atmósfera a una escala suficientemente grande para alterar el clima (remoción de dióxido de carbono). La escala y el propósito tienen una importancia fundamental. Dos de las principales características de los métodos de geoingeniería de especial interés son que utilizan el sistema climático o tienen efectos sobre él (p. ej., en la atmósfera, la tierra o el océano) a nivel global o regional, y que podrían tener importantes efectos transfronterizos no intencionados. La geoingeniería difiere de la modificación artificial del tiempo y de la ingeniería ecológica, pero la divisoria puede resultar un tanto difusa
A lo largo del mundo son ya decenas de países los que dedican recursos a la investigación y puesta en marcha de programas de modificación artificial del tiempo. En esta entada del blog nos vamos a centrar en aquellos métodos que tienen que ver con la modificación artificial del tiempo de cara a la atenuación o intensificación de la precipitación. Aunque este tipo de actuaciones podrían tener grandes beneficios, la hora de afrontar estos retos los científicos se enfrentan con grandes desafíos y en la mayoría de las ocasiones los resultados son muy inciertos y modestos.
ALGUNAS CONSIDERACIONES PREVIAS SOBRE LAS NUBES Y LA MODIFICACIÓN ARTIFICIAL DEL TIEMPO
La energía asociada a los sistemas nubosos es enorme. Es por ello que el enfoque de la modificación artificial del tiempo se basa en pequeñas alteraciones capaces de modificar equilibrios que den lugar, a su vez, a la ruptura de balances significativos. Esta es la única estrategia posible, ya que las energías que se mueven de forma global van más allá de la capacidad de intervención humana[1]. En este concepto se basa la siembra de nubes. Por ello hacen falta unas adecuadas condiciones nubosas de partida sobre las que poder actuar, ya que los programas de modificación artificial del tiempo no pueden partir de cualquier situación meteorológica.
Las nubes se forman cuando la humedad relativa es suficiente para que el vapor de agua puede condensarse en pequeñas gotas de agua o depositarse en pequeños cristales de hielo. A este proceso de formación de partículas de agua, o de hielo, se le llama nucleación. La nucleación necesita de la mediación de partículas sólidas (o líquidas) de reducido tamaño para poder iniciar el proceso y formar gotitas o pequeños cristales de hielo. A estos aerosoles se les denomina núcleos higroscópicos de condensación y núcleos glaciogénicos respectivamente, según den lugar a la formación de gotitas o cristales.
Una gota de agua en estado de subfusión es aquella que se mantiene en estado líquido por debajo del punto de congelación. Esto es debido a que la tensión superficial impide que se congele si no hay ningún núcleo de congelación que catalice el proceso. Este estado del agua es más común de lo que podría parecer en las nubes. Encontrar sobresaturaciones superiores al 100% de humedad en la atmósfera es algo raro, ya que siempre hay núcleos de saturación que catalizan el proceso. Sin ellos el vapor de agua no se condensaría, este es un fenómeno que explica la física y tiene que ver con un concepto denominado tensión superficial, una fuerza de cohesión superficial que se opone a que una pequeña gota de nube aumente de tamaño. Sin embargo, como se ha dicho, es fácil encontrar gotas de nube sobreenfriadas. De hecho, es algo frecuente hasta incluso los -20ºC, ya que los núcleos glaciogénicos no son tan abundantes en la naturaleza como los higroscópicos.
El crecimiento de las partículas de nube por condensación/sublimación del vapor de agua no permite alcanzar el tamaño típico de las partículas de precipitación (dos ordenas de magnitud superiores a los de las partículas de nube) en el tiempo medio de vida de una nube. Es necesario pues, la participación de otros mecanismos de crecimiento más rápidos para que tenga lugar en un margen de tiempo adecuado.
Para las nubes cálidas (temperatura >= 0 ºC en toda la nube) este mecanismo de crecimiento es a través de la colisión y coalescencia (unión tras la colisión), mientras que para las nubes frías o mixtas (temperatura < 0 ºC en toda o parte de la nube respectivamente) es el crecimiento por acreción de gotitas o cristalitos de hielo. En estos crecimientos por barrido resulta muy importante que las partículas de nube presenten diferentes velocidades, dependientes del espectro de tamaños de las partículas, lo que incrementará el número de colisiones.
El mecanismo de sublimación necesita menos presión de vapor de agua, por lo que cuando conviven gotas de agua y cristales de hielo, estos últimos crecen a costa de las primeras por la difusión del vapor de agua hacia los cristalitos (Teoría de Bergeron – Findeisen).
Lo explicado anteriormente proporciona la base teórica en la que se sustentan la mayoría de las estrategias de modificación artificial del tiempo, alterar la microfísica de las nubes utilizando la siembra de las mismas con núcleos de condensación o congelación.
La siembra de nubes consiste fundamentalmente en un mecanismo por el cual más partículas formadoras de hidrometeoros (núcleos de condensación de nubes, o partículas de nucleación de hielo) se agregan a la nube. Cualquier partícula de siembra agregada en la fase de formación de nubes seguirá naturalmente las mismas leyes que las partículas de aerosol presentes de forma natural. Su activación dependerá de la sobresaturación, así como de su tamaño y composición química. Dependiendo de su tamaño y composición con respecto a las partículas de aerosol de fondo, puede actuar en un sentido u otro, de forma que pueda influir en el número y tamaño resultante de los hidrometeoros presentes en la nube.
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INCERTIDUMBRES Y DIFICULTADES ASOCIADAS A LA MODIFICACIÓN ARTIFICIAL DEL TIEMPO.
Por un lado, muchas de las técnicas utilizadas tienen una base en un conocimiento científico asentado, impulsado por los grandes avances realizados en el conocimiento de las nubes, la mejora de los sistemas de observación y los avances en la modelización numérica de su funcionamiento, por otro lado, todavía quedan muchas incertidumbres. Además, los resultados son difíciles de evaluar, ya que las situaciones meteorológicas tienen gran variabilidad por factores difíciles de analizar. Es por ello que los logros obtenidos, muchas veces discretos, son complejos de analizar estadísticamente y valorar si son significativos.
Las técnicas de actuación en nubes se emplean en decenas de países. Sin embargo, en cada ubicación el reto es diferente, ya que las situaciones meteorológicas cambian de una región a otra. Influye el tipo de nube sobre el que se actúa, la distribución de los núcleos de condensación y congelación disponibles, la estabilidad atmosférica, la humedad disponible y los forzamientos dinámicos y orográficos. Dependiendo de todos esos factores, que en cada momento pueden ser muy diferentes, y del objetivo de la siembra de nubes, la estrategia puede ser muy diferente.
Es necesario, por ello, que los programas de siembra de nubes cuenten con una gran investigación detrás focalizada en cada territorio, ya que los resultados y las técnicas pueden ser muy diferentes en cada caso. En el caso de nuestro país que, a pesar de su tamaño relativamente reducido, se comporta como un minicontinente, las dificultades se acrecientan. A caballo entre dos mares y dos continentes muy diferentes, España cuenta con una gran variedad de climas y tipos de tiempo, así como con una compleja orografía que interactúa con ellos.
APLICACIONES MÁS HABITUALES DE LA MODIFICACION ARTIFICIAL DEL TIEMPO
Son decenas de países los que participan en proyectos de modificación artificial del tiempo., para hacer frente a los diferentes retos que plantea el desafío. Repasamos a continuación el estado de la ciencia en diversos campos de actuación:
Lucha contra el granizo.
Hay constancia de diversas técnicas para la lucha contra el granizo. Algunas de ellas se basan en el uso de cohetes explosivos o cañones sónicos. Sin embargo, a pesar de la confianza de algunos usuarios y el éxito comercial, no se ha encontrado en la literatura científica consultada unos fundamentos científicos plausibles que justifiquen su efectividad.
Otra de las técnicas más comúnmente utilizadas es la siembra de nubes. Se trata de un método que tiene su fundamentación teórica en la competencia beneficiosa por el vapor de agua entre los núcleos de congelación, favoreciendo la formación de más cristales, pero de menor tamaño. Puede realizarse bien mediante avionetas o cohetes, liberando sembrado la parte superior de la nube en lugares previamente seleccionados tras un estudio previo, bien mediante quemadores en superficie que utilizan las corrientes convectivas ascendentes de la nube. La efectividad de estos métodos es difícil de evaluar y su éxito puede depender mucho de la técnica y el rigor en su aplicación. En cualquier caso, el éxito no se garantiza y es conveniente evaluar bien un análisis de costo-beneficio, que será diferente según el cultivo y la productividad, así como valorar el coste de estos métodos frente a los de los seguros y otras medidas protectoras de los cultivos contra el granizo.
Incremento artificial de la precipitación.
Las nubes orográficas están tradicionalmente consideradas como uno de los sistemas más más favorables para el empleo de técnicas de modificación artificial del tiempo. Además, la mayor persistencia y regularidad de muchas de muchas de las situaciones meteorológicas que causan la lluvia en las montañas ha permitido un mejor estudio y comprensión de las mismas y, por otro lado, el interés de las autoridades por aumentar la lluvia en dichas montañas es mayor que en otras áreas, ya que allí se suelen ubicar las cabeceras de los ríos y los grandes embalses que abastecen de agua a las diferentes regiones.
En algunos estudios, los incrementos de precipitación asociados a estos métodos se considera que pueden, en el mejor de los casos, llegar al 20%, pero siempre hay un margen de incertidumbre en su valoración. Se planeta la pregunta de si la intensificación de la precipitación a barlovento podría disminuirla o incluso aumentarla a sotavento, pero es un tema que requiere más investigación, ya que no hay mucha evidencia de que algo así suceda.
Las nubes convectivas de fase mixta se siembran con partículas higroscópicas o glaciogénicas para desencadenar precipitación liquida. La impredecibilidad del comportamiento de una nube de este tipo hace difícil valorar los resultados. Además de ello, los efectos de la siembra pueden notarse horas más tarde o en lugares distantes.
REPASO DE ALGUNAS OTRAS TÉCNICAS DE MODIFICACIÓN ARTIFICIAL DEL TIEMPO
Aparte de las técnicas basadas en la siembra, por diversas técnicas, de núcleos higroscópicos o glaciogénicos, se han propuesto y estudiado diversas otras técnicas que comentaremos a continuación. Ya se ha hecho referencia a algunas de ellas se basan en el uso de cohetes explosivos o cañones sónicos, procedimientos, que, a pesar de la confianza de algunos usuarios y el éxito comercial, no se ha encontrado, como ya se ha dicho, en la literatura científica consultada unos fundamentos científicos plausibles que justifiquen su efectividad.
En cuanto al uso de procedimientos como la ionización, el láser o los campos eléctricos, son técnicas experimentales que podrían tener algún tipo de fundamentación teórica, pero, en la escala de actuación necesaria en el mundo real, parece que no hay una base suficiente para fundamentar su efectividad.
En los últimos años han surgido, como una nueva tecnología en investigación para el aumento de la lluvia, el uso de nuevos materiales de siembra sintetizados sobre la base de nanotecnologías que absorben con éxito más vapor de agua que otras sustancias y con capacidad para formar gotas de agua más grandes.
POSIBLES EFECTOS SECUNDARIOS DE LA SIEMBRA DE NUBES
Efectos en la precipitación de regiones vecinas
Muchas veces se plantea la pregunta de si el uso de técnicas como las descritas puede afectar a alguna región cercana. A este respecto hay que decir que la parte precipitante de una nube es una pequeña fracción de su contenido acuoso que para un sistema nuboso de unos 103 Km3 se puede estimar en unas 1000 toneladas de agua, y que, a su vez, es alimentado por un constante flujo de aire húmedo. Por otro lado, las técnicas de modificación artificial del tiempo se considera que solo alterarían, incrementando o inhibiendo, una pequeña parte de la precipitación que puede tener lugar sin intervención.
Además de todo ello, hay que tener en cuenta que las actuaciones encaminadas a la modificación artificial del tiempo se desarrollan en escalas temporales y espaciales muy pequeñas, como para considerar que sus efectos puedan ser significativos, más allá del entorno cercano a su zona de actuación y durante una pequeña ventana temporal alrededor del momento en que se lleva a cabo.
Por todo ello, se considera que este tipo de técnicas no influye en las precipitaciones de áreas vecinas. Recientemente se ha puesto de actualidad como China podría planear la siembra de nubes a gran escala para luchar contra la sequía que periódicamente afecta a algunas de sus regiones. En este caso, no se descarta que exista la posibilidad de ciertas alteraciones en el régimen de lluvias de regiones vecinas, pero carecemos de datos o estudios que justifiquen esta hipótesis.
Efectos ambientales de las partículas utilizadas.
En cuanto a los posibles efectos ambientales de los materiales empleados en la siembra de nubes, las partículas utilizadas son la base de los programas que se desarrollan y aprueban en decenas de países, algunos de ellos entre los más avanzados del mundo. Se trata de compuestos como el ioduro de plata, el compuesto más utilizado, el cloruro sódico o el hielo seco, cuyo, uso no muy frecuente y en las bajas concentraciones utilizadas, se considera inocuo para el medio ambiente. Como ya se ha señalado, también se está investigando el uso de otro tipo de partículas basadas en técnicas de nanotecnología, cuya aprobación y uso en los países avanzados requerirá unos filtros y autorizaciones administrativas antes de su aprobación.
En España está en vigor el Real Decreto 849/1986 por el que se aprueba el Reglamento de Dominio Público Hidráulico. Este Real Decreto desarrolla algunos títulos de la Ley de Aguas. De acuerdo a esta normativa, en los proyectos de modificación artificial del tiempo sobre los que se pide autorización administrativa, se deben indicar los productos o métodos autorizados para este fin. Por lo tanto, caso de considerarse que se podrían producir efectos secundarios, más allá de los efectos positivos objeto de la actuación, el proyecto no sería autorizado.
CONCLUSIONES
Muchas de las técnicas utilizadas en la modificación artificial del tiempo tienen una base en un conocimiento científico asentado, impulsado los grandes avances realizados en el conocimiento de las nubes, la mejora de los sistemas de observación y los avances en la modelización numérica de su funcionamiento, pero todavía quedan muchas incertidumbres. Además, los resultados son difíciles de evaluar, ya que las situaciones meteorológicas tienen gran variabilidad por factores difíciles de analizar. Es por ello que los logros obtenidos, muchas veces discretos, son complejos de analizar estadísticamente y valorar si son significativos.
La intensificación artificial de la precipitación y la supresión de granizo, mediante diversas técnicas, son los procedimientos de modificación artificial del tiempo más utilizados. Para conseguir los objetivos propuestos se recurre a la siembra de nubes con compuestos como el ioduro de plata, el compuesto más utilizado, el cloruro sódico o incluso el hielo seco. Se considera que, en las bajas concentraciones utilizadas de los productos anteriores y en las limitadas escalas espaciales y temporales de actuación, dicha siembra es una actuación inocua para el medio ambiente.
En ocasiones se plantea la pregunta de si el uso de técnicas como las descritas afecta a alguna región cercana. A este respecto hay que decir que la parte precipitante de una nube es una pequeña fracción de su contenido acuoso, que a su vez es alimentado por un constante flujo de aire húmedo, y que, por otro lado, las técnicas de modificación artificial del tiempo se considera que solo alterarían, incrementando o inhibiendo, una pequeña parte de la precipitación que puede tener lugar. Por todo ello se considera que, y más en las limitadas escalas espaciales y temporales de actuación afectadas, la siembra de nubes no afecta a las precipitaciones de áreas vecinas
Las técnicas de actuación en nubes se emplean en decenas de países. Sin embargo, en cada ubicación el reto es diferente, ya que las nubes cambian de una región a otra. Influye el tipo de nube sobre el que se actúa, la distribución de los núcleos de condensación y congelación disponibles, la estabilidad atmosférica, la humedad disponible y los forzamientos dinámicos y orográficos. Dependiendo de todos esos factores, que en cada momento pueden ser muy diferentes, y del objetivo de la siembra de nubes, la estrategia puede ser muy diferente.
Es necesario, por ello, que los programas de siembra de nubes cuenten con una gran investigación detrás focalizada en cada territorio, ya que los resultados y las técnicas pueden ser muy diferentes en cada caso. En el caso de nuestro país que, a pesar de su tamaño relativamente reducido, se comporta como un minicontinente, las dificultades se acrecientan. A caballo entre dos mares y dos continentes muy diferentes, España cuenta con una gran variedad de climas y tipos de tiempo, así como con una compleja orografía que interactúa con ellos.
Textos recomendados
AEMET. Sección de la web dedicada a la modificación artificial de tiempo: https://www.aemet.es/es/conocermas/modificacion_artificial_tiempo
Changnon, S. A., Jr., & Ivens, J. L. (1981). History Repeated: The Forgotten Hail Cannons of Europe, Bulletin of the American Meteorological Society, 62(3), 368-375. Retrieved Jan 3, 2023, Disponible en: https://journals.ametsoc.org/view/journals/bams/62/3/1520-0477_1981_062_0368_hrtfhc_2_0_co_2.xml
Flossmann AI, Manton M, Abshaev A, Bruintjes R, Murakami M, Prabhakaran T, Yao Z (2018). Peer Review Report on Global Precipitation Enhancement Activities. WMO. Disponible en: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=21531#.ZCvmjHbP2Uk
Flossmann AI, Manton M, Abshaev A, Bruintjes R, Murakami M, Prabhakaran T, Yao Z (2019). Review of advances in precipitation enhancement research. Bullet Amer Meteorol Soc 100(8):1465–1480. https://doi.org/10.1175/bams-d-18-0160.1
IPCC, 2014: Cambio climático 2014: Informe de síntesis. Contribución de los Grupos de trabajo I, II y III al Quinto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático [Equipo principal de redacción, R.K. Pachauri y L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Ginebra, Suiza, 157 pág. Disponible en: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/SYR_AR5_FINAL_full_es.pdf
Agradecimientos
A José Antonio López Díaz, Director de Programa de Técnicas Climatológicas de AEMET, por sus comentarios y sugerencias.
[1] Para hacerse una idea de las energías involucradas en el proceso de precipitación, considérese, por ejemplo, una situación que deja 10 mm de precipitación en un área de 100km2. Si suponemos una energía asociada a dicho proceso de precipitación (precipitación que es solo una pequeña parte del contenido acuoso de la nube), equivalente al calor de vaporización del agua precipitada, se moverían en el proceso unos 2.5 petajulios de energía, con una densidad de 25 megajulios/m2. Es decir que se podría levantar, por cada m2 un coche de una tonelada a 2.5 km de altura. Si se hace una comparación con el consumo energético nacional anual que es de unos 5 exajulios, se puede estimar que la energía asociada a la cantidad de lluvia que estamos manejando, en la pequeña área de estudio, es equivalente a casi la quinta parte del consumo diario de energía en toda España, o a la potencia de una bomba nuclear de más de medio megatón.
FUENTE: https://www.aemet.es/es/conocermas/modificacion_artificial_tiempo https://aemetblog.es/2023/04/10/algunas-consideraciones-sobre-la-modificacion-artifical-del-tiempo/
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