Искусственное воздействие на погодные процессы — это область прикладной атмосферной физики, направленная на управление или модификацию отдельных метеорологических явлений с целью достижения практических задач: увеличения осадков, рассеивания облаков, предотвращения града, туманов или других опасных погодных явлений. Эти методы основаны на точном понимании микрофизики облаков, термодинамики атмосферы и динамики её процессов.
В большинстве случаев вмешательство осуществляется путём внесения в атмосферу активных веществ, инициирующих или подавляющих определённые фазы облакообразования и осадкообразования. Также применяются методы теплового, акустического, электрического и электромагнитного воздействия.
По цели воздействия можно выделить несколько направлений:
Фундаментальные физические процессы, лежащие в основе модификации погоды, связаны с фазовыми переходами воды в облаках, переохлаждением, конденсацией и кристаллизацией влаги. Центральное место занимает механизм Бергерона-Финдеизена, согласно которому осадки формируются в смешанных облаках через конкуренцию между кристаллами льда и каплями переохлажденной воды.
Для модуляции этих процессов используются разнообразные активные агенты:
Агент может доставляться в облака с помощью самолётов, ракет, артиллерийских снарядов или генераторов на земле.
Эффективность осадкообразования сильно зависит от стадии развития облака, наличия переохлажденной влаги и вертикального развития конвекции. Вмешательство возможно только в потенциально продуктивных облаках. Использование сеянцев позволяет ускорить процесс выпадения осадков, увеличивая массу осадков на 10–20% в оптимальных условиях.
Наиболее успешно эта технология применяется в засушливых регионах для орошения сельскохозяйственных угодий.
В случае угрозы выпадения осадков в нежелательных местах (например, во время массовых мероприятий), иногда применяются методы раннего засева облаков на дальних подступах к территории, чтобы заставить облако “выпасть” до приближения к цели.
Однако этот метод требует точного расчёта траектории движения облаков, параметров их развития и временных интервалов выпадения осадков.
Град образуется в мощных кучево-дождевых облаках при наличии сильных восходящих потоков и переохлажденной воды. Воздействие направлено на увеличение количества ядер кристаллизации и уменьшение размеров частиц льда, которые не успевают дорасти до града.
Для этого обычно используется йодистое серебро, диспергируемое на больших высотах. Также применяются ракеты с пиротехническими составами, выпускаемые по координатам зарождения градоопасных очагов.
Антиградовые мероприятия проводятся регулярно в сельскохозяйственных регионах с высокой вероятностью ущерба от града.
В тумане, особенно при радиационном типе, воздух у поверхности охлаждён, и водяной пар конденсируется в мелкие капли, нарушая видимость. Это особенно опасно вблизи аэродромов и транспортных магистралей.
Методы рассеивания:
Попытки модификации мощных штормов предпринимались, в частности, в рамках американского проекта «Stormfury» в 1960–1970-х гг. Основной идеей было засеивание облачных стенок циклона йодистым серебром для инициирования осадков вне центральной зоны и ослабления восходящих потоков в глазе циклона.
Однако эффект оказался недоказанным, и проект был свёрнут. Сложность динамики тропических циклонов, мощь процессов и огромная масштабность делают такие воздействия в настоящее время практически невозможными.
Вмешательство в атмосферные процессы поднимает важные юридические и международные вопросы. Воздействия могут иметь трансграничные последствия и требуют прозрачности, разрешений и научной обоснованности.
Существует Конвенция ООН о запрещении военного или иного враждебного использования средств воздействия на природную среду (ENMOD, 1977), запрещающая применение методов искусственного изменения погоды в агрессивных целях.
Современные исследования в области искусственной метеорологии направлены на:
Большое внимание уделяется созданию моделей оценки пользы и риска вмешательства в атмосферу, включая вероятностный анализ, многовариантное моделирование и сравнение с естественным фоном.
Искусственные воздействия на погодные процессы остаются одним из наиболее интересных и потенциально полезных, но одновременно и наименее полностью изученных направлений физики атмосферы. Успешность их применения требует междисциплинарного подхода, точного понимания микропроцессов, соблюдения международных норм и устойчивой технологической базы.