Was sind die Katalysatoren für künstlichen Niederschlag? Hat der Einsatz dieser Katalysatoren Auswirkungen auf die Umwelt?

Wussten Sie? Salz hat viele Verwendungsmöglichkeiten. Es ist nicht nur essbar, sondern auch einer der Hauptkatalysatoren für die künstliche Regenerzeugung.

Haben Sie jetzt eine Idee: Gehen Sie in die Küche, nehmen Sie eine Handvoll Salz und streuen Sie es in die Wolken am Himmel. Kann das den Zweck erfüllen, den Niederschlag zu erhöhen?

Eigentlich nicht. Im Allgemeinen beträgt der Durchmesser eines Speisesalzkorns etwa 0,1 mm oder etwa 100 Mikrometer. Dieser Kopf ist im Vergleich zu den meisten Lebensmitteln sehr klein. Doch verglichen mit dem Wasserdampf in der Luft ist ein Körnchen Speisesalz riesig, denn in Wolken, in denen sich kein Regen bildet, beträgt die Größe der Wasserdampfmoleküle im Allgemeinen nur 5–10 Mikrometer. Eine Handvoll Salzkörner in die Wolken am Himmel zu werfen ist wie Marshmallows beim Kugelstoßen. Aufgrund der Schwerkraft haben die Salzkörner die Fallhöhe erreicht, durchdringen die Wolken und fallen gerade nach unten. Sie können sich also vorstellen, dass, wenn die Arbeiter im Flugzeug eine Handvoll Salz in die Wolken werfen, die Salzkörner zwar herunterfallen, die Wolke aber immer noch dieselbe Wolke bleibt.

Wie also führt Salz zu mehr Wolken und Niederschlag?

Salz wird hauptsächlich verwendet, um den Niederschlag in warmen Wolken zu erhöhen. Wenn warme Wolken auf natürliche Weise niedergehen, muss der Durchmesser der Wolkentröpfchen im Allgemeinen mehr als 100 Mikrometer erreichen, bevor sie den aufsteigenden Luftströmungen trotzen und Regentropfen bilden können, die zu Boden fallen. Wenn in warmen Wolken reichlich Wasserdampf vorhanden ist, beträgt der Durchmesser der Wasserdampfpartikel im Allgemeinen nur 5 bis 10 Mikrometer. Diese Partikel schweben frei in der Luft und fallen aufgrund ihres geringen Gewichts nicht herunter. Wenn Sie die Gelegenheit nutzen, Salzpulver in den Wolken zu verteilen, verbinden sich die Wasserdampfpartikel durch die Ankunft des Salzpulvers. Wenn der Durchmesser der Wasserdampfpartikel auf mehrere zehn Mikrometer anwächst, kollidieren sie weiter mit den umgebenden kleinen Wassertropfen und verschmelzen mit ihnen. Schließlich überwinden sie den aufsteigenden Luftstrom und verwandeln sich in Regentropfen, die herabfallen.

Daher ist es wahr, dass Salz als hygroskopisches Mittel wirkt und den Niederschlag erhöht, und das schon seit vielen Jahren. Wer die Niederschlagsmenge erhöhen möchte, muss zunächst die Salzkörner „verdünnen“. Die Salzpartikel, die früher zum Erwärmen der Wolken und Erhöhen des Niederschlags verwendet wurden, wurden mit physikalischen Methoden gemahlen, bis ihr Durchmesser nur noch etwa 30 Mikrometer betrug. Aufgrund seiner Größe ist die regenverstärkende Wirkung jedoch nicht sehr gut, wenn das Salzpulver in die Wolken gestreut wird.

Nach wiederholter Anwendung wird die chemische Methode nun übernommen, um durch Verbrennungsreaktionen zwischen Substanzen Salzpartikel (Kaliumchlorid, Natriumchlorid) kleiner als 1 Mikrometer zu erzeugen. Diese Salzpartikel eignen sich aufgrund ihrer geringen Größe sehr gut als Spielkameraden für den Wasserdampf in den Wolken. Wenn sie in die Wolken geschickt werden, können sie sich eng mit den Wasserdampfmolekülen verbinden, wobei sie ständig Feuchtigkeit absorbieren, kollidieren und dabei wachsen. Experimente haben gezeigt, dass bei gleicher Menge ausgebrachtem Salzpulver mehr Regen entsteht, je kleiner der Durchmesser der Salzpartikel ist.

In der Praxis werden häufiger künstliche Methoden eingesetzt, um die Niederschlagsmenge auf kalten Wolken zu erhöhen. Einfach ausgedrückt werden Katalysatoren verwendet, um die Eiskristalle in den Wolken immer zahlreicher und größer zu machen, bis sie sich schließlich absetzen und zu Regen schmelzen. Zu den Katalysatoren für die Verstärkung von kaltem Wolkenregen zählen Eisbildner (wie Silberiodid) und Kühlmittel, die einen plötzlichen Temperaturabfall verursachen können (wie Trockeneis, flüssiges Kohlendioxid, flüssiger Stickstoff usw.).

Zusammenfassend werden Wettermodifikationskatalysatoren in drei Kategorien unterteilt: Eisbildner, Kühlmittel und Trockenmittel.

Eisbildner : Wird hauptsächlich für Kaltwolkenkatalysevorgänge bei -6 °C bis -20 °C verwendet. Silberiodid ist eines der am häufigsten verwendeten Eisbildner. Seine Kristallstruktur ähnelt der von Eiskristallen, was ihn zu einem Experten in der Herstellung von Eiskristallen macht. Winzige Silberiodidpartikel werden hauptsächlich durch chemische Verfahren gewonnen. Auf der menschlichen Schattenebene entzündet der Stab einen bestimmten Anteil chemischer Komponenten und Verbrennungshilfsmittel. Wenn die Temperatur über 2000 °C steigt, verdampft das entstehende Silberiodid sofort und kondensiert schnell, wenn es auf Kälte in der Luft trifft. Die winzigen Silberiodpartikel dringen sofort in die Wolkenschicht ein und gelangen in einen funktionsfähigen Zustand, in dem sie an der Eisbildung teilnehmen. Generell können aus jedem Gramm Silberiodid 1013 bis 1014 Silberiodidpartikel unterschieden werden.

Kältemittel : wird für katalytische Vorgänge bei Konvektionswolken oder geschichteten Wolken bei 0 °C bis -6 °C verwendet und umfasst Trockeneis, flüssigen Stickstoff, Propan usw. Trockeneis ist festes Kohlendioxid und seine Sublimationstemperatur beträgt -78,5 °C. Nach dem Erwärmen sublimiert es direkt vom Feststoff zum Gas. Aus einem Gramm Trockeneis können zig Milliarden Eiskristalle entstehen, was es zu einem Kühlexperten macht. Der Siedepunkt von flüssigem Stickstoff liegt bei -195,8 °C, der Siedepunkt von Propan bei -80 °C. Sein Funktionsprinzip ähnelt dem von Trockeneis.

Trockenmittel : wird für Warmwolkenkatalysevorgänge über 0 °C verwendet. Dazu gehören Natriumchlorid (Kochsalz), Calciumchlorid, Ammoniumnitrat, Harnstoff usw. 1 Gramm Kochsalz kann die Bildung von zig Millionen Regentropfenembryos katalysieren.

Gewichtsmäßig betrachtet kann 1 Gramm Katalysator 1.000 bis 10 Milliarden Eiskeime, Regentropfenembryos und Eiskristalle produzieren, so dass für jeden Vorgang nur eine kleine Menge Katalysator erforderlich ist, um die Aufgabe effizient zu erledigen.

Was die Zusammensetzung betrifft, verdampfen beispielsweise die Kühlmittel Trockeneis und flüssiger Stickstoff nach der Regenerzeugung zu Kohlendioxid und Stickstoff – allesamt Bestandteile der Luft. Ein weiteres Beispiel sind Trockensalze, Harnstoff usw., die ursprünglich aus der Natur stammen und nach dem Ende der Regenfälle wieder in die Natur zurückkehren. Sie alle sind daher Katalysatoren für ökologische Sicherheit und belasten die Umwelt mit Sicherheit nicht.

Ein weiteres Beispiel ist Silberiodid, das häufig verwendet wird, dessen Einsatz bei der Erzeugung von Regen in Flugzeugen und bei Raketen jedoch sehr gering ist. Eine Langzeitdatenüberwachung zeigt, dass die Konzentration der im Wasser und Boden im Operationsgebiet angesammelten Silberionen weit unter der von der Weltgesundheitsorganisation festgelegten Konzentration liegt.

Daher führt die richtige Verwendung menschlicher Schattenkatalysatoren nicht zu Umweltverschmutzung.