thumb|La siembra de nubes puede ser hecha por generadores en tierra, aviones o cohetes (este último no se muestra en la imagen). La siembra de nubes es una forma de manipulación del clima. Es el intento de cambiar la cantidad o el tipo de precipitación que cae de las nubes mediante la dispersión de sustancias en el aire que sirven como núcleos de condensación de nubes o núcleos de hielo, que alteran los procesos dentro de la microfísica de las nubes. La intención siempre es aumentar la precipitación (lluvia o nieve), pero la supresión del granizo y la niebla son también ampliamente practicados en los aeropuertos.
Cómo funciona la siembra de nubes thumb|Generador de yoduro de plata. Las sustancias más comunes utilizadas para la siembra de nubes son el yoduro de plata y el hielo seco (dióxido de carbono congelado). La expansión de propano líquido en gas también se ha utilizado y puede producir cristales de hielo a temperaturas más cálidas que el yoduro de plata. El uso de materiales higroscópicos, tales como la sal, está aumentando en popularidad debido a algunos resultados de investigación prometedores.
La siembra de nubes requiere que éstas contengan agua líquida sobre enfriada, es decir, en estado líquido por debajo de cero grados Celsius. La introducción de una sustancia como el yoduro de plata, que tiene una estructura cristalina similar a la del hielo, induce la congelación a través de la nucleación de cristales de hielo. El hielo seco o propano al expandirse enfrían el aire hasta tal punto que los cristales de hielo se nuclean espontáneamente desde la fase de vapor. Por lo tanto, a diferencia de la siembra con yoduro de plata, esta nucleación no requiere de gotas o partículas existentes, ya que se produce una muy alta sobresaturación cerca de la sustancia de la siembra. Sin embargo, las gotas de agua existentes son necesarias para que los cristales de hielo se conviertan en partículas suficientemente grandes como para generar precipitaciones.
En latitudes medias, la estrategia se ha basado en el hecho de que la presión de vapor de equilibrio es menor sobre el hielo que sobre el agua. Cuando las partículas de hielo se forman en nubes sobreenfriadas, pueden crecer a expensas de las gotas de líquido. Si hay crecimiento suficiente, las partículas se vuelven lo suficientemente pesadas como para caer en forma de nieve (o, si se fusionan, en forma de lluvia). De otro modo no producen precipitación. Este proceso se conoce como “siembra estática”.
La siembra en nubes convectivas de estación cálida o tropical (cumulonimbus) trata de aprovechar el calor latente liberado por la congelación. Esta estrategia de siembra “dinámica” supone que el calor latente adicional añade flotabilidad, fortalece las corrientes de aire, garantiza más bajo nivel de convergencia, y en última instancia, causa el crecimiento rápido de las nubes seleccionadas adecuadamente.
Los productos químicos pueden ser dispersados por las aeronaves (como en el segundo gráfico) o por dispositivos de dispersión desde el suelo (generadores, como en la primera figura). Para ser liberado por una aeronave, se enciende una bengala de yoduro de plata y se dispersa mientras la aeronave atraviesa la nube. Cuando se liberan por medio de dispositivos en el suelo, las partículas finas se dispersan en dirección del viento y hacia arriba, mediante corrientes de aire ascendente.
Eficacia En referencia a los experimentos de modificación del clima de 1903, 1915, 1919, 1944 y 1947, la Federación Australiana de Meteorología había descartado la posibilidad de crear lluvia. En la década de 1950 la División de Radiofísica de la CSIRO se volcó a investigación de la física de las nubes y esperaba comprender mejor estos procesos para 1957. En la década de 1960 el sueño de hacer llover había desaparecido sólo para resurgir luego de la formación del Plan Snowy Mountains como una corporación, a fin de lograr una cantidad de agua “por encima de la meta”. Esto proporcionaría una mayor generación de energía, beneficiando a los organismos públicos, que eran sus principales propietarios.
Un desafío clave es discernir cuánta precipitación habría ocurrido si las nubes no se hubieran sembrado. En general, hay acuerdo en que, en invierno, la siembra de nubes sobre las montañas producirá nevadas, expresadas por las organizaciones profesionales. Weather Modification Association. No hay evidencia estadística de un aumento estacional de precipitaciones de alrededor de 10 % con la siembra de invierno. La Organización Meteorológica Mundial ha indicado que la siembra de nubes produce resultados positivos en muchos casos, pero que depende de muchos factores como la especificidad de las nubes, velocidad y dirección del viento, el terreno, etc.
El gobierno de Estados Unidos, a través de su Centro Nacional de Investigación Atmosférica, ha analizado nubes sembradas y no sembradas para comprender las diferencias entre ellas, y ha llevado a cabo la siembra de investigación en otros países.
Impacto sobre el ambiente y la salud Con una clasificación azul 2 (NFPA 704), el yoduro de plata puede causar incapacidad temporal o posibles daños residuales a los humanos y mamíferos, con una exposición intensa o continua, pero no daños crónicos. Sin embargo, ha habido varios estudios detallados ecológicos que mostraron un impacto insignificante en el ambiente y la salud.Bureau of Reclamation, 1977: Project Skywater, A program of Research in Precipitation Management. Se ha señalado toxicidad en peces (Aquatic Toxicology Volume 49, Issues 1-2, May 2000, Pages 111-129). Final Environmental Statement (INT FES 77-39).Harris, Edward R., 1981: Sierra Cooperative Pilot Project - Environmental Assessment and Finding of No Significant Impact. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver, CO, 208 pp.Howell, Wallace E., 1977: Environmental Impacts of Precipitation Management: Results and Inferences from Project Skywater. Bull. American Meteorological Society, 58, 488–501.
La toxicidad de los compuestos de plata ha demostrado ser de bajo orden en algunos estudios. Se toma en consideración que una cantidad de yoduro de plata empieza a ser tóxica para el ser humano a partir de las 50 partes por millón, mientras, se señala que las siembras de nubes comprenden concentraciones máximas de 0,1 partes por millón. Estos hallazgos probablemente son resultado de las pequeñas cantidades de plata que genera la siembra de nubes, que son 100 veces menores que emisiones de la industria a la atmósfera en muchas partes del mundo, o la exposición individual en empastes dentales. Steinhoff, Harold W., and Jack D. Ives, Eds., 1976: Ecological Impacts of Snowpack Augmentation in the San Juan Mountains, Colorado. Final Report to the Bureau of Reclamation, 489 pp. La acumulación en el suelo, la vegetación y el escurrimiento superficial no es suficiente como para medir sobre el ambiente.
La siembra de nubes sobre el Parque nacional Kosciuszko es problemática porque hubo varios cambios rápidos de la legislación ambiental para permitirlo. Los ambientalistas están preocupados por la captación de plata elemental en un entorno altamente sensible que afecta a la comadreja pigmea entre otras especies, así como las recientes floraciones de algas en los lagos glaciares, que antes no ocurrían. Unos 50 años de investigación y análisis por el ex Snowy Mountains Authority llevó a la cesación de la siembra de nubes programada en la década de 1950 con resultados definitivos. Anteriormente, la siembra de nubes había sido rechazada en Australia por motivos ambientales debido a las preocupaciones sobre las especies protegidas. Como el yoduro de plata, y no la plata elemental, es el material de siembra de nubes, las reivindicaciones de los efectos ambientales negativos de la plata son cuestionadas por investigaciones evaluadas por expertos de la Asociación de Modificación del Clima
Historia thumb|Cessna 210 con el equipo para sembrar nubes. Vincent Schaefer (1906-1993) descubrió el principio de la siembra de nubes en julio de 1946 a través de una serie de eventos casuales. A raíz de las ideas que surgieron entre él y el Premio Nobel Irving Langmuir, Schaefer, investigador asociado de Langmuir, creó una manera de experimentar con las nubes sobreenfriadas utilizando una unidad de congelación forrada con terciopelo negro. Intentó con cientos de agentes capaces de estimular el crecimiento de cristales de hielo (talco, sal, suelos, polvo y varios agentes químicos con efectos menores). Entonces, un día de julio caluroso y húmedo quiso intentar algunos experimentos en el Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, en el estado de Nueva York. Estaba consternado al ver que el equipo refrigerador no era lo suficientemente frío para producir una nube a partir del aire. Al añadir un pedazo de hielo seco sólo para bajar la temperatura y al respirar en la cámara, notó un vapor azulado seguido de una explosión de millones de pequeños cristales de hielo, que reflejaban los rayos de luz que iluminaban una sección transversal de la cámara. Al instante se dio cuenta de que había descubierto una manera de transformar el agua sobreenfriada en cristales de hielo. El experimento se reprodujo fácilmente y pudo explorar el gradiente de temperatura, estableciendo en −40 °C el límite para el agua líquida.
Ese mismo mes, el colega de Schaefer, el destacado científico atmosférico Bernard Vonnegut (hermano del novelista Kurt Vonnegut) se atribuye el descubrimiento de otro método para “sembrar” nubes de agua muy frías. Vonnegut lleva a cabo su descubrimiento en el escritorio, al buscar información en un texto de química básica y luego probar con yoduros y con plata para producir yoduro de plata. Junto con el Dr. Vonnegut, el profesor Henry Chessin, cristalógrafo, coautor de una publicación en la revista Science,Science. 26 noviembre de 1971: Vol. 174.. No. 4012, pp. 945 a 946 DOI: 10.1126/science .174.4012.945. Nucleación de hielo por coprecipitado de yoduro de plata y bromuro de plata, B. Vonnegut 1 y Henry Chessin 2. recibió una patente en 1975.“Congelación nucleante”, Bernard Vonnegut, Henry Chessin, y Richard E. Passarelli, Jr., # 3877642, 15 de abril de 1975. Ambos métodos se adoptaron para su uso en la siembra de nubes durante 1946, mientras trabajaba para la Corporación de General Electric en el estado de Nueva York. Schaefer alteró el contenido de calor de la nube, Vonnegut alteró la estructura cristalina de formación. La cristalografía de hielo más tarde jugó un papel en la novela de Kurt Vonnegut. El primer intento de modificar las nubes naturales en el campo a través de la siembra de nubes, comenzó durante un vuelo que se inició en el norte de Nueva York el 13 de noviembre de 1946. Schaefer fue capaz de provocar nevadas cerca de Monte Greylock en el oeste de Massachusetts, después de liberar seis libras de hielo seco en la nube de destino desde un avión.
El hielo seco y yoduro de plata son agentes eficaces en el cambio de la química y física de las nubes sobreenfriadas, por tanto útiles para aumentar las nevadas de invierno en las montañas y en determinadas condiciones, evitar rayos y granizo.