Roberto Rondanelli, investigador asociado Centro de Ciencia del Clima y la Resiliencia CR2, y académico del Departamento de Geofísica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile
“ … under what conditions, if any, can seeding with artificial ice nuclei be employed to produce significant increases in precipitation on the ground in a predictable manner and over a large area? This question remains unanswered.” Wallace & Hobbs, 2006
La siembra de nubes se ha vuelto a presentar como una posible medida de corto plazo para la mitigación contra la sequía. Sin embargo, setenta o más años de investigación en siembra de nubes han llegado a conclusiones que son apenas tibias respecto de su efectividad y que no recomiendan su uso como medida paliativa de la sequía.
¿Qué se supone que hace la siembra de nubes?
La condensación —primera etapa en el crecimiento de las gotas de lluvia o de los copos de nieve en una nube— ocurre a partir de un núcleo o partícula en cuya superficie comienza a depositarse el vapor de agua presente en la atmósfera. La idea detrás de la siembra de nubes es la constatación de que estos núcleos no siempre se encuentran en la cantidad requerida en el aire, incluso cuando todas las condiciones físicas para producir la lluvia estén, por así decirlo, presentes. Entonces, el empujoncito final para que se produzca la lluvia se lo damos “sembrando” una nube con estas partículas que servirán de sustento para que el vapor de agua o el agua sobreenfriada (esto es, agua líquida a temperaturas menores a los 0 ºC) se depositen sobre este cristal y así aumente rápidamente el tamaño de estas partículas que finalmente darán lugar a la lluvia.
Dado que la forma del compuesto sintético yoduro de plata es similar a la estructura de los cristales de hielo, formando una especie de enrejado hexagonal (Figura 1), esta molécula puede ser usada para “engañar” a las gotitas de agua y, entonces, hacer que se condensen usando este cristal como sustrato.
Figura 1. Semejanza entre una estructura cristalina del hielo (a la izquierda. Fuente: https://www.chemtube3d.com/ ) y de una molécula de yoduro de plata (a la derecha. Fuente: Smith et al., 2019).
Desde los años 40 se sabe que en condiciones de laboratorio el yoduro de plata es efectivo para aumentar el número de núcleos que existen de manera natural en la atmósfera, los cuales son esenciales para sostener el crecimiento de un cristal (Vonnegut 1947). Sin embargo, este mecanismo, aunque funciona bien en laboratorio, presenta diversas complejidades cuando se lleva a la práctica. Por un lado, requiere que la nube se encuentre en un estado particular de temperatura (por debajo de -3 °C) y, por otro, que exista un déficit de estos núcleos de condensación de hielo. Aumentar los núcleos de condensación en una situación donde ya abundan, podría tener el efecto contrario, ya que se «repartiría» el vapor de agua entre un mayor número de gotas o cristales más pequeños. Además, el incremento de la precipitación mediante la siembra no implica aumentar la cantidad de agua presente en la nube, sino, simplemente, aumentar su eficiencia para hacer llover.
A pesar de las dificultades prácticas, hay evidencia de que el mecanismo propuesto para el aumento de la precipitación usando la siembra de yoduro de plata ha sido efectivo en su aplicación y en condiciones naturales similares a las que ocurren en nuestro propio territorio (French et al., 2018)
Por otro lado, la evaluación de la efectividad de este método a nivel de una cuenca o una región es compleja y ha eludido por años a quienes lo han intentado, debido a la complejidad que presenta el diseño estadístico de los experimentos de control (y quizás también por el pequeño tamaño de la señal que se está intentando medir). Para explicar esto, primero hay que decir que la precipitación posee una variabilidad espacial muy alta. Dicho en términos sencillos, la precipitación, a diferencia, por ejemplo, de la temperatura, presenta grandes variaciones en distancias cortas (en términos de Santiago, puede que esté lloviendo en La Florida y, al mismo tiempo, solo esté nublado en San Miguel). Esto hace que la correcta evaluación de un plan de siembra de nubes requiera de una gran cantidad de mediciones en superficie, idealmente de radares meteorológicos (que estiman la precipitación en tiempo real en áreas de cientos de kilómetros de diámetro), tecnología que no existe en Chile. Una segunda posibilidad de evaluación de los métodos de siembra de nubes es el desarrollo reciente de modelos numéricos de mesoescala que incorporan la dispersión del yoduro de plata y su efecto en la física de la formación de precipitación.
Entonces, ¿es efectiva la siembra de nubes para paliar una sequía?
La efectividad de la siembra de nubes como medida paliativa de la sequía en el corto plazo es difícil de justificar. Su efectividad es muy baja en años secos, pero mejora en el largo plazo y, coincidentemente, en los años más lluviosos. Además, como la precipitación adicional a la que uno aspira en el caso de la siembra de nubes es una fracción de lo que realmente cae, aplicar la siembra de nubes en años secos solo produce aumentos pequeños. Tomando el caso de un año normal en La Serena (100 mm de precipitación total anual), un 5 % de efectividad produciría apenas 5 mm adicionales de precipitación, mientras que la aplicación de la medida en todos los sistemas de precipitación durante un año muy lluvioso (200 mm en el año) entregaría una precipitación adicional de apenas 10 mm de aumento y que, entonces, podría ser “guardada” en embalses y glaciares.
Actualmente, muchos países poseen programas de estimulación artificial de precipitación. Se entiende que por sí sólo, el que todo el mundo lo haga no constituye argumento alguno en favor de esta técnica. En muchos países se realizan rogativas por la lluvia sin que tampoco sea posible evaluar su efectividad. De hecho, quienes han estudiado el origen antropológico de las rogativas y profecías de la lluvia señalan el efecto positivo que genera tener estas profecías, que aún cuando se mantenga la sequía, conllevan un cierto matiz de optimismo que permite a las sociedades atravesar las sequías con esperanza en el futuro Pennesi 2007. ¿Será este el mismo fenómeno sociológico que está detrás de la persistencia de la siembra de nubes como técnica sin que haya sido posible hasta ahora demostrar su efectividad?.
Otros pocos países, entre ellos Estados Unidos e Israel, poseen programas de investigación en modificación de la precipitación que orientan y ayudan a la evaluación de algunas de las experiencias operativas en el uso de estos sistemas. Sin embargo, un reciente estudio llevado adelante en Israel entre los años 2013 y 2020 muestra un aumento de apenas un 1.8 % de la precipitación (con un intervalo de confianza de entre -11 % y +16 %), aumento que, dada las características de variabilidad espacial de la precipitación, es imposible de atribuir con certeza estadística a la siembra de nubes (Benjamini et al., 2023). Luego de este estudio, Israel suspendió indefinidamente su programa de siembra de nubes. El costo de estos programas debe ser evaluado, entonces, respecto de otros programas paliativos de la sequía y considerando la muy limitada posibilidad de aumentar la cantidad de lluvia aun en las condiciones más favorables.
Puesto así, la siembra de nubes no parece una acción eficaz para paliar una sequía, no solo por su baja efectividad, sino también por la distracción de recursos que conlleva desde otras posibles soluciones más eficaces.
Referencias
Benjamini, Y., Givati, A., Khain, P., Levi, Y., Rosenfeld, D., Shamir, U., Siegel, A., Zipori, A., Ziv, B. & Steinberg, D. M. (2023). The Israel 4 Cloud Seeding Experiment: Primary Results. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 62(3), 317–327.
French, J. R., Friedrich, K., Tessendorf, S. A., Rauber, R. M., Geerts, B., Rasmussen, R. M., Xue, L., Kunkel, M. L. & Blestrud, D. R. (2018). Precipitation formation from orographic cloud seeding. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 115(6), 1168–1173.
Pennesi, K. (2007). Improving forecast communication: Linguistic and Cultural Considerations. Bulletin of the American Meteorological Society, 88(7), 1033–1044.
Smith, R. L., Vickers, M., Rosillo-Lopez, M. & Salzmann, C. G. (2019). Stacking Disorder by Design: Factors Governing the Polytypism of Silver Iodide upon Precipitation and Formation from the Superionic Phase. Crystal Growth & Design, 19(4), 2131–2138.
Vonnegut, B. (1947). The nucleation of ice formation by silver iodide. Journal of Applied Physics, 18, 593–595.
Wallace, J. M. & Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric Science: An Introductory Survey. Elsevier.