DE2344789A1

DE2344789A1 - Verfahren zur lokalen strukturaenderung von nebeln und wolken und zur ausloesung von regen daraus

Info

Publication number: DE2344789A1
Application number: DE19732344789
Authority: DE
Inventors: Roger Rene Serpolay
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1972-09-15
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1974-03-21
Also published as: GB1403677A; US3896993A; FR2199565A1; FR2199565B1

Description

L'Etat Francois represents par Ie Delegue Ministeriel pour l'Armeraent 14 rue Saint-Dominique
75997 - PARIS /Frankreich

Unser Zeichen: E 765

Verfahren zur lokalen Strukturänderung von Nebeln und Wolken und zur Auslösung von Regen daraus

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur lokalen Modifizierung der Struktur von liebeln und Wolken und zur Auslösung des Ausregnens.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, das die Bildung von Hagelwolken verhindert.

Die Nachteile von Nebel sind bekannt und man weiß, wie wichtig es ist, lokal eine Nebeldecke z.B. über einem Flughafen, ausregnen zu lassen, um das Starten oder Landen der Flugzeuge zu ermöglichen. Man weiß auch, wie wichtig es ist, das Ausregnen von Wolken auslösen zu können und der Entwicklung von Hagelwolken entgegenwirken

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zu können, um die Bildung von Hagel zu verhindern·

Zahlreiche Versuche wurden bereits zur lösung dieser Probleme durchgeführt·

Die bislang gemachten Erfahrungen bestehen insbesondere darin, daß man in den Nebeln oder in den Wolken Teilchen einer Substanz dispergiert, welche die Eigenschaft hat, das Wasser der mikroskopisch kleinen Tröpfchen, welche die Hebel oder die Wolken bilden, zu kondensieren oder zu absorbieren.

Man hoffte, so die feinen Wassertröpfchen mit mittleren Abmessungen zwischen 5 und 20 Mikron, weiche die Nebel und die Wolken bilden, durch eine kleinere Zahl von. größeren Teilchen ersetzen zu können, die dann abregnen.

Man hat zu diesem Zweck Mikrokristalle von Eis oder von Substanzen, wie z.B. Silberjodid, in den Wolken oder den unterkühlten liebeln dispergiert, d.h. in Wolken und Nebeln, die in Luft mit einer !Temperatur unter 0° C gebildet worden waren.

Bei Anwendung dieser bekannten Verfahren konnten die unterkühlten Nebel und Wolken dann in Porm von Schnee ausgefällt werden.

Bei den Versuchen zum Ausregnen von natürlichen Nebeln, die bei höheren Temperaturen als 0° C durchgeführt wurden, wurden hygroskopische Substanzen, z.B. Natriumchlorid, eingesetzt. Sie haben wenig überzeugende und im allgemeinen negative Ergebnisse für den Fall geliefert, daß die Nebeldecke eine Dicke in der Größenordnung von einigen zig Metern oder darunter besitzt.

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Auch haben die bisher durchgeführten Versuche, die Entwicklung von Hagelwolken zu verhindern, keine beachtlichen Ergebnisse geliefert.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der vorstehend aufgezählten Nachteile, indem sie ein einfaches und wirksames Verfahren liefert, das gleichzeitig die lokale Modifizierung der Struktur von Nebeln und Wolken, die Auslösung des Ausregnens und die Verhinderung der Entwicklung von Hagelwolken gestattet.

Bas erfindungsgemäße Verfahren kann die Struktur ändern und lokal das Ausregnen von Nebeln und Wolken auslösen und der Entwicklung von Hagelwolken entgegenwirken, indem man in dem Nebel oder in der Wolke eine hydrophile pulverförmige Substanz dispergiert und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der hydrophile Stoff Natriumalginat ist.

Bekanntlich ist Natriuraalginat ein festes Derivat der Alginsäure, die aus den "Laminariaceen" genannten braunen Algen extrahiert wird.

Die Alginsäure ist eine polymerisierte organische Verbindung, deren Kette aus wechselnden Anteilen von Mannuronsäure und G-lucuronsäure besteht.

Das Natriumalginat ist ein cremefarbenes, in kaltem Wasser lösliches Pulver, das mit letzterem eine kolloidale und viskose Lösung bildet.

Das Natriumalginat wird hauptsächlich zur Herstellung von Eiscremes verwendet, in welchem es als Stabilisierungsmittel dient, das die Entwicklung großer Eiskristalle verhindern kann (siehe Index Merck, 18. Ausgabe Seite 31).

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Dae Natriumalginat besitzt hauptsächlich die Eigenschaft, hydrophil zu sein und somit flüssiges und dampfförmiges Wasser anzuziehen.

Wenn daher die Natriumalginatpartikelchen in einer an Feuchtigkeit gesättigten Atmosphäre, wie es bei Nebeln und Wolken der Pail ist, suspendiert werden können, können sie ein Mehrfaches ihres Gewichts an Wasser absorbieren. Diese Absorption erklärt sich durch die große Affinität des Natriumalginats für Wasser, die durch die Röhrenforra der das Alginat bildenden Makromoleküle gefördert wird.

Wenn somit ein flüssiges Wassertröpfchen mit der Oberfläche eines Natriumalginatteilchens in Kontakt kommt, wird es sofort von diesem Teilchen festgehalten.

Dank der vorstehend geschilderten beiden Vorgänge vergrößern sioh die Natriumalginatteilchen infolge Beladung mit Wasser, das abregnen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzen die Natriumalginatteilchen eine Korngröße unter 70 Mikron und im Durchschnitt von 30 Mikron.

Die in den Wolken oder in den Nebeln dispergierten Natriumalginatteilchen besitzen somit Abmessungen, die denjenigen der diese letzteren bildenden Tröpfchen sehr ähnlich sind, was ihnen im übrigen erlaubt, in diesen Nebeln und Wolken während ausreichend langer Zeit suspendiert zu bleiben, bis die Absorption in Dampfphase so wirksam wie möglich erfolgt ist und damit die Möglichkeit eines Teilchenkontakts mit den Tröpfchen am höchsten ist.

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Geaäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sich, insbesondere zur Verhinderung der Entwicklung von Hagelwolken eignet, besitzt das verwendete Natriumalginat in wässriger Lösung bei einer Konzentration von 1,2 Gew.-^ und kosität von über 600 Zentipoisen.

Konzentration von 1,2 Gew.-^ und bei 18° C eine VisBekanntlich herrscht in Hagelwolken während der Entwicklung eine starke Turbulenz und die darin enthaltenen Wassertröpfchen vermehren sich ständig infolge Kettenreaktion.

Der Vorgang der Kettenreaktion ist von L. Langmuir in "Final Report-Project Oirru
32427",S. 49-70 beschrieben

»Final Report-Project Cirrus. Contract N⁰ ¥ 36-039 - SC

Die erfindungsgemäße Dispersion von Natriumalginatteilchen mit den vorstehend angegebenen Viskositätseigenschaften bewirkt im Innern der Hagelwolken eine Verhinderung oder Bremsung des Vorgangs der Tröpfohenvervielfaltigung.

Ohne an die folgende Erklärung gebunden zu sein wird angenommen, daß die Natriumalginatteilchen in Kontakt mit den Tröpfchen der Wolke Tropfen aus viskoser Lösung mit wesentlich größeren Abmessungen bilden, die abregnen können ohne sich in einer niedrigeren Tiefe wieder zu zerteilen oder zu gefrieren, d.h. die Gefahr der Hagelbildung ist wesentlich verringert.

Infolge des Gehalts an Natriumalginat besitzen diese viskosen Tropfen außerdem den Vorteil, daß sie bei niedrigeren Temperaturen als den Gefriertemperaturen der reinen Wassertropfen gleicher Abmessung erstarren,

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was die Gefahr der Hagelbildung noch weiter vermindert.

Weitere Beeonderheiten und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger nicht begrenzender Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine schematisehe Darstellung der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei seiner Anwendung auf die Modifizierung und die lokale Ausregnung von Nebel und

Pig. 2 eine graphische Darstellung der bei Durchführung des Verfahrens gemäß Pig. 1 erhaltenen VersuchsergebniBse.

Beispiel I

Anwendung des Verfahrens auf die Modifizierung und die lokale Abregnung von Nebel.

Eine 60 bis 80 m dicke Nebeldecke oberhalb einer mit 1 in Pig. 1 bezeichneten Fläche soll lokal verteilt werden. Zu diesem Zweck ordnet man entlang einer Linie senkrecht zur Richtung der Windkomponente und vor der Fläche 1 in Richtung dieser Komponente (durch den Pfeil P angezeigt) eine R_eihe von Vorrichtungen 2 an, welche die Natriumalginatteilchen in der Atmosphäre dispergieren können.

Die Vorrichtungen 2 sind von bekannter Bauart mit einem Vorratsbehälter für das in der Atmosphäre zu dispergierend*

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Produkt und einer mit (Besen Vorratsbehälter verbundenen Ansaugvorrichtung, die mit einem senkrechten Rohr in Verbindung steht.

Diese Vorrichtungen schicken das Pulver in eine Höhe zwischen 4· und 6 m über dem Boden. Dieses Produkt wird dann durch den Wind auf die Fläche 1 zu mitgenommen.

Bei einem Versuchsüeispiel waren die Vorrichtungen 2 in einem Abstand von etwa 400 m von der Fläche 1 entfernt und die Windgeschwindigkeit betrug etwa 2 m/s.

Die Vorrichtungen 2 besaßen außerdem einen gegenseitigen Abstand von etwa 60 bis 80 m und waren auf einer etwa derjenigen der Fläche 1 entsprechenden Front verteilt.

In diesem Versuchsbeispiel verwendete man TTatriumalginat mit einer Korngröße unter 70 Mikron und im Durchschnitt von 30 Mikron, das in einer 1,2 gew.-^igen wässrigen Lösung bei 18° C eine Viskosität zwoschen 400 und 600 Zentipoisen aufwies; diese letztere wurde mittels eines "BROOK FIELD R.V.S." Viskosimeters gemessen.

Das verwendete Hatriumalginat ist ein von der Societe Carbonisation et Charbons actifs (C.E.C.A.) unter der Handelsbezeichnung »NOURAIGINE F 300 HV 60» in den Handel gebrachtes Produkt.

Die 250 kg dieses Produkts werden während 6 Minuten mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 kg pro Minute durch die Vorrichtung 2 diBpergiert und man machte dabei die folgenden Beobachtungen:

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Kurz nach Beginn der Dispersion des Produkts stellt man in dem Raum 1 die Ausfällung dicker !Feilchen mit einem Durchmesser über 100 Mikron fest und gleichzeitig bemerkt man eine beträchtliche Zunahme der Sicht in dem Gebiet 1.

Die Sicht in dem Gebiet 1 wurde mittels eines Videographen der Fabrikmarke "IMPULS¹¹ vor, während und nach Dispergierung der liatriumalginatteilchen festgestellt·

Die dabei erhaltene Kurve ist in Pig. 2 wiedergegeben und sie zeigt auf der Ordinate die Sicht V in Metern und auf der Abszisse die Zeit t· Diese Kurve C zeigt, daß die Anfangssicht, die etwa 300 m betrug, sehr rasch zunahm und nach 6 bis 7 Min. nach dem Zeitpunkt A, in welchem die Dispergierung des Produkts begann, 600 ta erreicht. Die Sicht nimmt dann ab bis sie einige Minuten nach dem Zeitpunkt B, der dem Ende der Dispergierung des Produkts entspricht, wieder auf ihren Anfangswert zurückgekehrt ist.

¥enn die Sicht auf ihren Anfangswert zurückgekehrt ist, stellt man gleichzeitig das Verschwinden der großen Teilchen in dem Nebel fest.

Diese Beobachtungen, verbunden mit der Tatsache, daß der zwischen dem Zeitpunkt A, in welchem die Dispergierung des Produkts begann und dem Zeitpunkt, zu welchem die Sicht ihren höchsten Wert erreicht hat, ziemlich genau der Zeit entspricht, welche die Matriuaalginatteilchen zum Durchlaufen der Strecke zwischen den Vorrichtungen 2 und dem Gebiet 1 brauchten, läßt keine Zweifel an der Wirkung der liatriumalginatteile hen auf den Nebel.

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Beispiel II

Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Abregnen von Wolken.

Für eine solche Anwendung kann man in der Wolke ein Hatriumalginat mit einer Viskosität in 1,2 gew.-#iger wässriger Lösung bei 18° C zwischen 100 und 400 Zentipoisen dispergieren, dessen Korngröße wie bei dem vorhergehenden Beispiel unter 70 Mikron und im Durchschnitt 30 Mikron beträgt.

In fall einer Kumuluswolke, die sich in Berührung mit einen Berggipfel befindet, können die Mittel zur Dispergierung des Produkts die gleichen sein wie im vorhergehenden Beispiel. Man verwendet jedoch im allgeneinen ein mit einem Zerstäubungssystem, wie es in der Landwirtschaft zur Verteilung von Pulvern verwendet wird, ausgestattetes Flugzeug.

Ausgezeichnete Ergebnisse können erhalten werden, wenn man Natriumalginatmengen zwischen 50 und 200 kg während etwa 10 bis 30 Min. dispergiert.

Beispiel III

Anwendung der Erfindung auf die Modifizierung von Hagelwolken.

Zunächst soll auf die Entwicklung einer Hagelwolke zur Verhinderung der Hagelbildung eingewirkt werden. Bei dieser Anwendung ist es unerlässlich, die anfänglichen Wassertröpfchen durch sehr viskose Tropfen mit wesentlich größeren Abmessungen ersetzen zu können.

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Zu diesem Zweck sieht man die Verwendung von Natriuoalginatteilchen mit einer Korngröße unter 70 Mikron und im Mittel von 30 Mikron vor, die in wässriger 1,2 gew.-#iger Lösung eine Viskosität zwischen 600 und 1200 Poisen aufweisen.

Die liatriumalginatpartikelchen können in den Hagelwolken während deren Entwicklung mittels eines mit einer Zerstäubungsvorrichtung versehenen Plugzeugs dispergiert werden, wobei die Menge an dispergiertem Produkt in der Größenordnung einer Tonne liegt·

Man kann auch eine Rakete oder ein Geschoß verwenden, welche das Produkt auf einem Teil ihrer Bahn während der Durchquerung der Volke dispergieren.

Die Verwendung von Natriuraalginat zur Modifizierung der Struktur von Nebeln und Wolken, zur Auslösung ihres Abregnens und zur Verhinderung der Bildung von Hagelwolken besitzt noch die folgenden Vorteile:

Die lagerung des Natriumalginats bietet kein besonderes Problem, vorausgesetzt, daß das Produkt geschützt vor starker Feuchtigkeit aufbewahrt wird; das stellt einen eindeutigen Vorteil gegenüber Natriumchlorit und anderen hygroskopischen Mineralsalzen dar, die, um feinteilig zu bleiben, mit eine Klumpenbildung verhindernden Stoffen gemischt werden müssen?

gegenüber zahlreichen Mineralsalzen besitzt das Natriumalginat außerdem den Vorteil, weniger korrodierend und für die Flora und Fauna nicht schädlich zu sein.

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Ein weiterer Vorteil der Erfindung "besteht darin, daß während der Anregung von Nebeln in städtischen oder Industriezonen man gleichzeitig die flüssigen und festen, in den Nebeln suspendierten Schmutzstoffe auf den Boden ausfällt. Die Erfindung liefert somit auch ein Mittel zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Modifizierung der Struktur und zur örtlichen Ausregnung von Nebeln und Wolken und zur Verhinderung der Entwicklung von Hagelwolken, wobei man in dem Nebel oder in der Volke einen pulverförmigen hydrophilen Stoff dispergiert, dadurch gekennzeichnet, daß man als hydrophilen Stoff Natriumalginat verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumalginat mit einer Korngröße unter 70 Mikron verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumalginat mit einer mittleren Korngröße von 30 Mikron verwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumalginat in einer 1,2 gew." #igen wässrigen Lösung bei 18° C eine Viskosität über 100 Zentipoisen aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere zur Verhinderung der Entwicklung von Hagelwolken, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumalginat in 1,2 gew.-^iger wässriger Lösung bei 18° C eine Viskosität über 600 Zentipoisen aufweist.

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