Ali je protitočna obramba z letali sploh smiselna?

Nastanek toče je povezan z razvojem nevihtnega oblaka kumulonimbusa. Gre za vertikalno najbolj razvit oblak, ki lahko sega skoraj od tal pa vse do vrha troposfere (ta se v naših krajih nahaja na višini okoli 12 kilometrov). V nevihtnem oblaku je prisotno močno navpično dviganje zraka, t. i. vzgornik. V spodnjem delu oblaka je veliko drobnih kapljic, ki jih vzgornik nosi navzgor, kjer je temperatura zraka vse leto pod lediščem. Ko kapljice pridejo v to območje, ne zamrznejo, ampak se le podhladijo, obenem pa pri dvigu postajajo vse večje.

Visoko v oblaku so prisotna tudi ledena zrna, ki se na račun podhlajenih kapljic debelijo in lepijo nanje. Ledeno zrno vsake toliko časa pade v nižje plasti oblaka, kjer se nekoliko stali, vzgornik pa ga nato spet ponese navzgor, kjer znova zamrzne. Tak proces se lahko ponovi večkrat, a ko postane zrno preveliko, da bi ga vzgornik še zadrževal v oblaku, pade proti tlom kot toča. Prerez zrna toče nam razkrije, kolikokrat je to potovalo po oblaku gor in dol, saj mu vsak obhod doda novo plast. Za rast toče je najbolj primerna temperatura od nekaj stopinj pod ničlo do –25 stopinj Celzija, ki se nahaja na višini med štirimi in sedmimi kilometri, torej v srednjem delu nevihtnega oblaka.

Glavna ideja obrambe pred točo je zmanjšanje števila podhlajenih kapljic v oblaku, kar bi lahko dosegli z zamrzovanjem le-teh. Sprijemanje drobnih ledenih delcev z zametki toče je namreč veliko manj učinkovito kot v primeru podhlajenih kapljic. S tem bi lahko preprečili rast toče v oblaku, novonastali drobni ledeni delci pa bi se na poti do tal povsem stalili.

Seveda se poraja vprašanje, kako to doseči. Ena od možnosti je, da bi jih posuli s suhim ledom, pri čemer bi vsa voda v oblaku zamrznila, precej pogosteje pa se za dosego tega cilja uporablja srebrov jodid, ki ima podobno kristalizacijsko strukturo kot led. Če bi posuli dovolj veliko količino srebrovega jodida enakomerno po vsem oblaku, bi vse vodne kapljice, ki nastajajo v njem, spremenili v majhne ledene delce, s tem pa bi popolnoma preprečili nastanek toče.

Koliko reagenta potrebujemo za učinkovito obrambo? 

Tu nastopi velika težava, kako v oblak vnesti dovolj veliko količino reagenta in ga po oblaku enakomerno razporediti. Že srednje velik nevihtni oblak, ki se razteza na območju 5 krat 5 kilometrov, namreč dosega prostornino okoli 300 kubičnih kilometrov, kar pomeni, da bi morali vanj vnesti kar nekaj ton srebrovega jodida, če bi želeli točo povsem preprečiti. Seveda je to praktično nemogoče izvesti, zato so v nekdanji Sovjetski zvezi razvili hipotezo, da bi lahko občutno zmanjšanje toče dosegli že s posipanjem tistega dela oblaka, v katerem toča najintenzivneje nastaja. Po njihovih ocenah bi tako zadoščala že precej manjša količina srebrovega jodida.

Ne glede na pravilnost zgornje hipoteze se poraja vprašanje, kako natančno določiti kraj, čas in količino potrebnega vnosa srebrovega jodida. Tudi če bi bilo to možno, pa je posipanje z letalom pod bazo nevihtnega oblaka, ki se izvaja pri nas, zelo verjetno neučinkovito, saj je prenos reagenta na pravo mesto v oblaku zelo nezanesljiv, ker so v njem prisotni tudi različni vrtinci oziroma turbulentna gibanja zraka.

Ker gre pri nevihtnem oblaku za zelo nelinearen sistem, lahko določena manjša količina srebrovega jodida privede celo do povsem nasprotnega učinka, torej povečanja števila in debeline zrn toče, česar pa si nikakor ne želimo. Da je to možno, potrjujejo tudi nekatere raziskave, ki so bile objavljene v različnih znanstvenih revijah. Kot navaja Agencija RS za okolje (Arso), sta najboljši do sedaj narejeni raziskavi NHRE in Grossversuch IV, prvo je med letoma 1972 in 1976 izvajal ameriški center za atmosferske raziskave NCAR, drugo pa so skupaj izvedli raziskovalci iz Francije, Italije in Švice na območju južne Švice v letih 1977 in 1982. Obe kažeta, da je ob posipanju oblakov s srebrovim jodidom možno tako zmanjšanje kot tudi precejšnje povečanje števila zrn in velikosti toče. Raziskava NHRE, ki je potekala v osrednji severni Ameriki in pri kateri so oblake posipali z letali, in sicer najprej s plamenicami in kasneje z raketami zrak–zrak, je pokazala, da se v ekstremnih primerih pri posipanem oblaku lahko pojavi celo petkratno povečanje toče, čeprav je možno tudi 60-odstotno zmanjšanje le-te.

Zagovorniki obrambe pred točo trdijo drugače

Vodja letalske obrambe proti toči iz Letalskega centra Maribor, Darko Kralj, nam je na vprašanja o učinkovitosti obrambe odgovoril, da takšna obramba ni nikoli 100-odstotna, a da izkušnje pri nas in v tujini kažejo, da je uspešna. "Na svetu je več kot 400 centrov, ki vplivajo na vreme, samo v Evropi jih je več kot 100. Stroka je bila glede obrambe proti toči deljena, enkrat za in drugič proti, mi pa na podlagi izkušenj in opazovanj pravimo, da zadeva deluje." Kot dodaja, je vreme težko napovedati, tudi kdaj bo toča nastala, zato so opazovanja v živo in leta izkušenj pomembna, da bi takšna obramba bila učinkovita.

Kralj še pove, da letala vedno postavijo pod oblake in na prednji rob nevihtnih oblakov, kjer so velika dviganja: "Ta dviganja nato potegnejo reagent kot sesalec. Hec je v tem, da morate ta oblak z dodajanjem kondenzacijskih jeder vzdrževati celo njegovo življenjsko dobo in ga posledično izlivati. Zato je za oblakom to videti kot močan dež." Kot priznava, takšna obramba ni nikoli absolutna, saj kot pravi, "lahko nekaj naredimo in posipamo en oblak, a če je za enim nevihtnim oblakom drugi, veliko možnosti nimamo." Tudi letalo, ki ga imajo, jih omejuje, saj nimajo vgrajenega vremenskega radarja in so odvisni od radarske slike s tal, ki lahko zamuja. "Poglejte, če mi rešimo samo en oblak in eno nastajanje toče, smo poplačali našo investicijo, saj je strošek škode zaradi toče pogosto veliko večji." Primerljivi protitočni sistemi po svetu in Evropi imajo na voljo več letal, pri nas je samo eno, kar jih še dodatno omejuje: "Potreben je čas, da se pride od Dravske doline do Prekmurja."

Andrej Rebernišek, direktor KGZS Zavod Ptuj, je na vprašanje smotrnosti financiranja obrambe proti toči odgovoril, da "neurja s točo so na našem območju prisotna že vso zgodovino, namreč sam živim na tem območju (MO Ptuj, Mestni vrh). V 80. in 90. letih prejšnjega stoletja smo imeli zelo dobro raketno protitočno zaščito in takrat na našem območju nismo imeli večjih škod. Nato smo dobili zaščito z enim letalom. Če analiziram dogajanje po tej zaščiti, lahko ugotovimo naslednje. Največji škodni dogodek, ki je še bistveno večji kot letošnji, je bil v letu 2008 15. avgusta. Takrat ni bilo nobene zaščite, saj se je toča pojavila v nočnem času, ko ni mogoče leteti s tem letalom, ki ga ima služba za zaščito na razpolago.”

Ministrstvo za okolje in prostor smo vprašali, zakaj država financira to dejavnost, če Arso in drugi strokovnjaki pravijo, da ni učinkovita. Kot pravijo, "je mnenje meteorološke stroke doma in v svetu enotno: domneva o vplivanju umetnih zaledenitvenih jeder na podhlajene kapljice je fizikalno utemeljena in potrjena s poskusi. Dobro deluje npr. pri mirnih, slojastih oblakih. Za nevihtne oblake pa ni prepričljivih dokazov, da bi vnos zaledenitvenih jeder v nevihtne oblake statistično značilno zmanjšal točo na tleh.”

Dokazov o učinkovitosti v nevihtnih oblakih ni, tudi ministrstvo za okolje trdi, da se bolj sklicujejo na mnenje lokalne skupnosti, saj “vidnejši predstavniki lokalnih skupnosti, ki zastopajo mnenje prebivalcev severovzhodnega dela Slovenije, sporočajo, da kljub stališču strokovne javnosti prebivalci podpirajo izvajanje obrambe proti toči. Kot kazalnike navajajo lastna opažanja ter izpostavljajo izvajanje obrambe pred točo v sosednjih državah (Avstrija in Hrvaška). Drugih merljivih kazalnikov ne navajajo.” Sporočili so nam tudi, da so najboljša obramba pred točo zaščitne mreže in zavarovanje kmetijskih pridelkov. Sami tudi ponujajo različna nepovratna sredstva, za sofinanciranje zavarovalnih premij in postavitev zaščitnih mrež namenjajo 3.900.000 evrov, do "31. 5. 2019 smo iz naslova rednega izvajanja Podukrepa 4.1 odobrili 2.151.685 evrov" . Za obrambo pred točo je ministrstvo v letu 2018 namenilo malo manj kot 90.000 evrov, občine pa so primaknile še 160.000 evrov. Za letos ministrstvo pričakuje, da bo za aktivno obrambo proti toči šlo 264.895,55 evra.

Darko Kralj je rekel, da je to samo del denarja, ki bi ga potrebovali za res učinkovito obrambo pred točo. Imajo izkušene pilote in dobro letalo, a 250.000 evrov ni dovolj, saj letalo ravno zaradi pogoste uporabe in nevarnega vremena pogosto obnavljajo in v več kot 30 letih niso imeli ene nesreče, kar veliko pove. Radi pa bi imeli eno dvomotorno turbopropelersko letalo, kot ga imajo Grki in Američani, saj bi se potem lahko proti toči borili ‘on the top’.“V bistvu letala dostavijo reagent v hladni del oblaka, kar je bolj učinkovito.”

Kakšni pogoji so potrebni za debelo točo? 

Če že prisegamo na protitočno obrambo, moramo najprej oceniti možnost, da nevihtni oblak lahko sploh proizvede debelo točo. Drobna toča ali sodra, ki ne prinaša škode, se namreč lahko pojavi ob vsaki nevihti, precej redkeje pa so izpolnjeni pogoji za nastanek debelejše toče, pred katero naj bi se borili tudi v Letalskem centru Maribor. Debela toča se lahko pojavi le ob dovolj močnem dviganju zraka, ki lahko ledeno zrno dalj časa zadržuje v oblaku, za to pa je potrebno močno nestabilno ozračje.

O njem govorimo, ko temperatura zraka z višino dovolj hitro pada. Večja kot je temperaturna razlika med spodnjimi in zgornjimi plastmi troposfere, izrazitejša so navpična dviganja zraka in bolj uničujoča toča se lahko razvije. Če so v večini oblakov navpična dviganja zraka majhna, le nekaj centimetrov na sekundo, so v nevihtnih oblakih ta precej večja, tudi več kot 30 metrov na sekundo.

Za oceno nestabilnosti ozračja vremenski prognostiki uporabljamo angleško kratico CAPE, ki označuje razpoložljivo konvektivno potencialno energijo ali poenostavljeno povedano, predstavlja zalogo energije nevihtnega oblaka. Vsaka vrednost CAPE, ki je večja od nič, kaže na potencialno nestabilno ozračje ter s tem možnost nastanka ploh in neviht. Za razvoj močnejših neviht z nekoliko debelejšo točo, ki bi že lahko povzročila škodo na poljščinah, zadošča okoli 1000 joulov energije na kilogram zraka. Neurje, ki je 11. junija letos divjalo v Poljanski dolini in prineslo več kot desetcentimetrsko točo, pa je po meteorološkem modelu GFS imelo na voljo okoli 3000 joulov energije na kilogram zraka.

Posebej nevarne nevihte nastanejo, ko se poleg velike nestabilnosti ozračja pojavi še vetrovno striženje. O njem govorimo, ko veter z višino spreminja svojo smer in hitrost. Takrat se območji dviganja in spuščanja zraka v nevihtnem oblaku pogosto ne prekrivata, kar lahko nevihto ohranja pri življenju tudi več ur. Nevihte se začnejo povezovati v nevihtne sisteme, ki lahko zajamejo večja območja. V primeru, da je vetrovno striženje dovolj izrazito, lahko pride do nastanka najmočnejše, t. i. supercelične nevihte, ki se od ostalih neviht loči po vrtečem vzgorniku. V ekstremnih primerih se lahko iz supercelične nevihte spusti tudi tornado.

Po pregledu poročil, ki jih ima Letalski center Maribor javno objavljene na svoji spletni strani, sem ugotovil, da veliko posipanih oblakov ni imelo niti teoretične možnosti, da bi se razvilo v močnejše nevihte s točo, ki bi povzročale škodo na poljščinah. Posipalo se je tudi t. i. enocelične nevihte, za katere je zaradi prekrivanja vzgornika in vzdolnika tudi sicer značilna kratka življenjska doba. Torej izjava, da so ravno s posipanjem takega oblaka preprečili nastanek toče, ni na mestu ter gre za popolno zavajanje javnosti in nesmotrno porabo denarja.