Разработка программы засева облаков

В начале 50-х годов в США коммерческие воздействия на облака производились следующим образом.

Если группа владельцев ранчо была заинтересована в увеличении осадков на их землях, то вокруг их владений на земле устанавливались батареи генераторов йодистого серебра. При появлении облаков часть генераторов включалась, причем выбирались те генераторы, которые находились с наветренной стороны по отношению к владениям. Регистрация осадков велась в различных местах той территории, где требовалось увеличить количество осадков, и вокруг нее.

В конце сезона (например, в июле и августе) количество осадков на площади засева суммировалось. Это число сравнивалось с осредненным за длительный период количеством осадков (так называемым нормальным количеством осадков)^* за те же месяцы. Если осадков за период засева было больше "нормального", сам собой напрашивался вывод, что воздействие было эффективным. Однако, как мы отметили, такой ход рассуждений может сбить нас с правильного пути. Тот факт, что нормальное количество осадков вычислялось путем осреднения за периоды с большим и меньшим, чем "нормальное", количеством осадков, делает результаты эксперимента, подобного описанному, мало убедительным.

^* (Автор имеет в виду среднее многолетнее количество осадков. (Прим. ред.))

Когда это было учтено, предложили новую схему для оценки эффектов засева облаков. Вместо одной площади стали использовать две. Одна называлась контрольной площадью, другая - опытной. Над опытной площадью производили распыление йодистого серебра. Допустим, что нам удалось найти рядом расположенные площади со сходными условиями погоды. Это означает, что, когда количество осадков на опытной площади велико, оно должно быть большим и на контрольной площади; то же самое должно иметь место и в случае малого количества осадков. Говоря языком статистики, необходимо, чтобы количество осадков на двух площадях имело тесную корреляционную связь. В идеальном случае линия, показывающая связь количества осадков на двух площадях, имела бы вид линии на рис. 25. Точки, соответствующие количеству осадков за какой-либо период времени, должны лежать на прямой линии. Такая линия должна соответствовать условиям, когда не производили воздействия. Во время дождливых лет обе площади должны быть влажными, во время засушливых - сухими.

Рис. 25. Корреляционный график, показывающий количество осадков на контрольной и опытной площадях в идеальных условиях

Напомним, что проведение мероприятий по засеву облаков ограничивалось только опытной площадью.

Если засев был эффективным, следует ожидать увеличения осадков на опытной площади, но не на контрольной. Тогда связь между осадками станет другой (большой кружок на рис. 25).

Если в идеальном случае действительно имел бы место подобный эффект, мы пришли бы к заключению, что засев вызвал увеличение осадков. Тот факт, что данный год был излишне сухим или дождливым, найдет свое отражение в количестве осадков на контрольной площади.

Ожидаемое количество осадков при отсутствии воздействий над опытной площадью отмечено на графике точкой N. Если количество осадков на опытной площади при воздействии на облака было таким, как указано точкой S, то на графике видно, что засев вызывает увеличение осадков, определяемое разностью S-N.

Эта как будто совершенно понятная схема оценки эффективности засева облаков широко применялась на практике. Однако в действительности она не так хороша, как кажется на первый взгляд. Здесь тоже не исключены ошибочные выводы.

Рис. 26. Реальный корреляционный график количества осадков на опытной и контрольной площадях. Прямая, проведенная через точки (линия регрессии), построена так, чтобы точнее всего учесть отношение количества осадков на двух площадях

Самая большая трудность состоит в том, что нет двух площадей с идеально соответствующими условиями погоды. На рис. 26 в виде системы точек дана более правдоподобная зависимость количества осадков на опытной и контрольной площадях. Линия, проведенная на этом графике, наилучшим образом связывает количество осадков на контрольной и опытной площадях. Можно считать, что она как бы характеризует средние условия. Однако здесь важно подчеркнуть, что опытные точки не расположены точно на линии, а отклоняются от нее.

Предположим, что засев производился достаточно хорошо и что точка 5 характеризует количество осадков за этот период. Несправедливо было бы заключать, что, поскольку точка расположена выше линии, засев эффективен.

Даже если выбранная нами точка лежит дальше от линии, чем какая-нибудь другая точка, это еще не дает основания заключить, что засев облаков увеличивает количество осадков. Для этого вывода необходимо доказать, что вероятность получения такого результата меньше 5/100. Вместе с тем важно понять, что для уверенных статистических заключений отбор опытов (периодов засева облака) должен быть сделан специально.

Рассуждения, подобные рассмотренным выше, были действительно использованы для изучения данных одной серии опытов. Они привели к выводу, что засев йодистым серебром вызывает увеличение количества осадков.

Этот вывод был подвергнут критике на том основании, что контроль за результатами засева был недостаточным. Например, было отмечено, что лица, выполнявшие засев облаков, сами выбирали дни для этого и что такой отбор не мог не оказать влияния на результаты. В этом случае значительную роль может играть опыт в выборе дней, которые благоприятны для выпадения сильных дождей над опытной площадью. Тогда создается впечатление, что засев увеличивает количество осадков. Статистики установили, что для постановки действительно убедительных опытов необходимо ввести в отбор элемент случайности, т. е. чтобы решение вести или не вести засев принималось каким-либо механическим устройством, дающим случайный ответ, подобный по результату опыту с подбрасыванием монеты. Если ситуация представляется благоприятной, подбрасывается монета; решетка означает выполнение засева, герб - нет. В каждом случае, когда встречаются подходящие облака, повторяется та же процедура случайного выбора.

Есть много способов ввести элемент случайности в эксперименты по воздействиям. Здесь задача состоит в том, чтобы помешать экспериментаторам сознательно или бессознательно оказывать влияние на результаты.

Если невозможно найти две близко расположенные площади, количество осадков на которых тесно коррелируется друг с другом, можно исследовать выпадение осадков на одной площади. В отдельные дни или группы дней, выбранных случайным образом, засев можно вести или не вести.

Важны и другие вопросы, связанные с активными воздействиями на облака. Число и расположение дождемеров должны быть выбраны так, чтобы получить сравнимые количества осадков.

Конечно, важно, чтобы реагенты (обычно йодистое серебро) попадали в облако на уровне с необходимой температурой и в достаточной концентрации. Когда распыление частиц проводится с земли, часто трудно узнать, выполняются ли эти условия. При засеве же с самолета можно быть более уверенным, что эти требования соблюдены.

Все вышеприведенные замечания должны быть приняты во внимание при разработке различных проектов искусственного увеличения осадков. До тех пор пока они не будут учтены, нет никакой уверенности в том, оказал ли засев какое-либо воздействие на количество выпавших осадков.

Наконец, мы должны иметь в виду, что любая методика воздействия на облака не может иметь ни малейшей надежды на успех, пока облака соответствующего типа не появятся в достаточном количестве и при нужной температуре. Иногда йодистое серебро использовали для воздействия на облака, которые не достигали уровня 0° С. Конечно, в этом случае усилия были обречены на неудачу.

Рассмотрим некоторые из наиболее интересных опытов по искусственному вызыванию осадков и познакомимся с их результатами.