ilmeteo.net

Semina delle nuvole, un esperimento dalle conseguenze imprevedibili

Le origini del cloud seeding, la semina delle nuvole, risalgono agli anni '40 negli Stati Uniti. Vincent J. Schaefer e Bernard Volnnegut furono i primi a stimolare la nucleazione di ghiaccio nelle nuvole usando ghiaccio secco e ioduro d'argento. Oggi il metodo ha ancora dei limiti.

ioduro argento aerei nuvole
Inseminazione di nuvole con ioduro d'argento da un aereo in volo nel North Dakota, USA, caricato con una batteria di razzi che rilasciano ioduro d'argento in una nuvola. Credito fotografico: Jim Brandenburg/Minden Pictures/Newscom

Controllare il tempo a nostro piacimento è qualcosa che l'umanità ha desiderato ardentemente da sempre. Ciò che sembrava impossibile, irraggiungibile, iniziò a non esserlo più dalla metà del XX secolo, quando il chimico americano autodidatta Vicent Joseph Schaefer (1906-1993), con il prezioso aiuto dello scienziato Bernard Volnnegut (1914-1997) concepì il metodo di semina delle nuvole (cloud seeding in inglese). Inizialmente testato con successo in laboratorio, iniziò a essere messo in pratica nell'atmosfera reale, con risultati promettenti ma contrastanti. Ecco il contesto storico in cui si è aperta questa linea di ricerca, la strada da percorrere per seminare nuvole e le difficoltà che ne derivano.

Il Dust Bowl e la scuola di Bergen

Negli anni '30 - il decennio prima della scoperta di Schaefer - si verificarono due eventi che alla fine furono decisivi nella gestazione della semina delle nuvole e nella possibilità che potessero generare pioggia o neve. Negli Stati Uniti vi fu una persistente siccità (tra il 1932 e il 1939), accompagnata da devastanti tempeste di sabbia, che devastarono ogni cosa sul proprio cammino, provocando gravi danni all'agricoltura, un esodo massiccio di contadini e una carestia che causò grande mortalità. La scarsità d'acqua durante questo periodo, noto come Dust Bowl (conca di polvere) segnò un'intera generazione di americani.

Allo stesso tempo, un gruppo di talentuosi meteorologi nordici – sotto la guida di Vilhem Bjerknes (1862-1951) – stava rivoluzionando la meteorologia, gettandone le basi teoriche. Uno dei rappresentanti più notevoli di quella che è nota come Scuola di Bergen fu lo svedese Tor Bergeron (1891-1977), al quale si deve la prima descrizione del processo di formazione delle precipitazioni nelle nubi miste e fredde. Insieme al meteorologo tedesco Walter Findeisen (1909-1945) presentò una teoria, la cui premessa principale è che la coesistenza di gocce d'acqua superraffreddata (in stato di subfusione) e cristalli di ghiaccio nelle nubi, in determinati intervalli di temperatura, favorisce la crescita di questi ultimi grazie alla maggiore evaporazione dei primi. Il risultato è la formazione di embrioni di ghiaccio, generatori di fiocchi di neve o gocce di pioggia.

Vincent J. Schaefer
Vincent J. Schaefer presso il General Electric Research Laboratory di Schenectady, New York (USA). A sinistra: creazione di una nuvola artificiale in un contenitore di vetro. Credito: Alchetron. A destra: guardare le nuvole attraverso una finestra. Credito: Google Arts & Cultura

Questo processo, attualmente ribattezzato processo di Wegener-Bergeron-Findeisein, era noto a Vincent J. Schaerfer quando, a partire dagli anni Quaranta, si interessò alla questione. Lavorò presso il Laboratorio di ricerca della General Electric, diretto dal prestigioso Premio Nobel per la Chimica, Irving Langmuir (1881-1957), che lo incoraggiò a indagare sulla nucleazione del ghiaccio nelle nubi che contenevano acqua in stato di subfusione (un elemento chiave nel processo). Prima di effettuare esperimenti in laboratorio, Schaefer iniziò a svolgere test casalinghi, testando, senza molto successo, la capacità di stimolare i cristalli di ghiaccio in un congelatore, introducendovi sostanze come talco, sale, polvere e un lungo eccetera.

Trasferì i suoi esperimenti al General Electric Laboratory, iniziandoli in una calda giornata del luglio 1946, in cui la camera di refrigerazione non si raffreddava abbastanza per gli scopi che stava perseguendo. Per abbassare ulteriormente la temperatura all'interno della camera, vi introdusse un pezzo di ghiaccio secco – una sostanza nota anche come neve carbonica (CO2 allo stato solido, che si raggiunge sotto i -78,5 ºC) e osservò come in breve tempo appariva una nuvola dall'aspetto lattiginoso, formata da una miriade di cristalli di ghiaccio. Aveva ottenuto il seeding delle nuvole, l'inseminazione delle nubi. Poche settimane dopo, il suo assistente Vonnegut scoprì che lo ioduro d'argento (un sale con una struttura cristallina molto simile a quella del ghiaccio comune) era anche un efficace elemento nucleante.

Incoraggiati da un entusiasta Langmuir a ripetere gli esperimenti e a farli conoscere al mondo, iniziarono a metterli in pratica fuori dal laboratorio, con l'ausilio di piccoli aerei, che nei loro voli attorno ad alcune nuvole, precedentemente selezionate, disperdevano la sostanza. Si scoprì presto che gli effetti risultanti duravano più a lungo con lo ioduro d'argento che con il ghiaccio secco. I promettenti risultati suscitarono l'interesse delle forze armate statunitensi, che hanno avviato il Progetto Cirrus, il cui obiettivo dichiarato era la modifica artificiale del tempo. L'entusiasmo sconfinato di Irving Langmuir è stato frenato dai meteorologi del Servizio meteorologico statunitense, che hanno messo in dubbio i meriti del metodo.

Semina di ioduro d'argento e suoi limiti

Nonostante lo sforzo profuso da Langmuir nel tentativo di dimostrare che l'inseminazione delle nubi effettuata nelle diverse campagne aveva alterato il comportamento atmosferico in diverse regioni degli Stati Uniti, l'analisi dettagliata delle registrazioni meteorologiche non ha certificato un tale fatto. Non è stata negata l'indubbia capacità di nucleazione di una sostanza come lo ioduro d'argento, ma la portata del metodo di semina e la sua efficacia. Ciò è dovuto alla complessità dei processi che avvengono all'interno delle nuvole e alle difficoltà del metodo di semina.

Esquema de siembra de nubes
Esquema con el procedimiento para llevar a cabo una siembra de nubes. Crédito: Yang H. Ku / C&EN

Pensare che per far precipitare pioggia o neve o, al contrario, per inibire le precipitazioni (una grandinata, ad esempio, nel caso di una nuvola temporalesca) sia sufficiente che un piccolo aereo sorvoli l'ambiente circostante liberando ioduro d'argento, o fare lo stesso con un cannone o una batteria di razzi, da terra, è un esercizio di grande ingegno. Le nuvole non sono oggetti "congelati" nel tempo e nello spazio che consentono un'analisi preliminare approfondita di tutto ciò che accade in esse. Sono processi dinamici che avvengono nell'atmosfera, in continuo cambiamento.

Ci sono ancora limitazioni tecniche per sapere in quale area di un ambiente nuvoloso e a che ora la semina può essere completata con successo. Sono passati più di 70 anni da quando Vincent J. Schaefer e Bernard Vonnegut hanno scoperto le capacità di nucleazione del ghiaccio rispettivamente delle nubi di neve di anidride carbonica e dello ioduro d'argento. Da allora, sono stati fatti grandi progressi nelle tecniche di semina delle nuvole, ma la capacità di modificarle a piacimento e alterare le condizioni meteorologiche rimane limitata. Le grandi campagne avviate in alcuni paesi come la Cina o gli Emirati Arabi Uniti sollevano soprattutto incertezza; l'incertezza generata da un possibile esperimento su larga scala, con conseguenze imprevedibili.