水是一种宝贵的资源，几乎影响地球生命的方方面面。它也是有限的，因此人们采用多种方法确保供给与需求相匹配。
人工增雨就是其中一种技术，即向大气中添加颗粒物，以促进降雨或降雪的形成。如今，西方许多机构（包括州和地方政府机构、公用事业单位以及滑雪场）正在云层中播种，以增加冬季山区降雪量。积雪增多意味着春夏季融雪径流增加，这既可补给当地供水，也可灌溉农作物，并为发电水坝提供水源。
人工增雨还曾被用于以下用途：机场消散雾、增加夏季降雨和减少冰雹。事实上，全球有超过50个国家开展人工增雨作业。然而，尽管有这么多活动，我们仍不清楚它是否真正有效。
我们是大气 科学家，近期开展了一项实地研究，以评估人工增雨作为增强冬季风暴所致山区积雪的手段是否可行。我们的结果清楚地表明，至少在某些条件下，有可能改变云粒子的演变和生长，从而形成原本不会出现的降雪。下一个问题是，人工增雨能否成为美国西部水资源管理者的有效工具。
在云内制造冰晶
云由过小而无法以降水形式落下的水滴组成。这些水滴往往会过冷却至远低于冰点的温度，低至华氏0度（摄氏零下18度）或更低。在许多情况下，云要产生任何显著降水，必须存在冰晶（在过冷液体存在时，冰晶可迅速生长）。对于空气被抬升越过山脉时形成的云，如果冰晶不存在或数量过少，构成云的许多水滴就会在山脉背风侧直接蒸发。
冬季人工增雨基于这样一种假设：当云中存在过冷水时，可通过引入充当人工冰核的颗粒物对其进行改变。该过程会形成冰晶，这些冰晶将利用过冷水生长到足够大，最终以降雪的形式落到地面。
人工增雨技术由大气科学家伯纳德·冯内古特（Bernard Vonnegut）首创，他是著名小说家库尔特·冯内古特（Kurt Vonnegut）的兄长。1947年，冯内古特的实验室证明碘化银是一种有效的冰核，其形成冰的温度远高于自然存在的冰核。
在接下来的40年里，研究人工增雨的科学家在云物理学几乎所有方面都取得了重要发现。尽管如此，2003年，美国国家研究委员会得出结论：“对于有意进行人工影响天气作业的效果，目前仍没有令人信服的科学证据。”尽管如此，各州和社区仍继续开展业务性人工增雨作业，而对其效果的研究则陷入停滞。
通往SNOWIE之路
既然这些项目缺乏其有效的科学证据，为何仍然存在？答案很简单：西部各州需要水资源，而许多决策者认为，人工增雨可以是一种具有成本效益的增水方式。
2004年，怀俄明州委托开展了一个试点项目，其结论与此前许多研究相同：人工增雨可能增加了降水，但降水增加也可能由风暴系统的自然变率所解释。然而，由美国国家科学基金会资助的一个姊妹项目表明，新的计算机建模工具和改进的观测仪器可以带来一些新的见解。
与此同时，爱达荷电力公司正与美国国家大气研究中心合作，评估该公司正在进行的业务性人工增雨项目。这一合作促成了利用新的计算机建模工具和改进的观测仪器，评估爱达荷电力公司人工增雨项目效果的构想。最终成果是我们的项目——“人工播种与自然地形冬季云：爱达荷实验”，简称SNOWIE。
从碘化银到降雪
2017年冬季，我们带着先进的雷达出发，包括车载多普勒雷达（DOWs），我们将其部署在山顶位置，以及怀俄明云雷达（WCR），该雷达安装在一架科研飞机上。这些工具使我们能够深入观测云层，以确定降水在何时何地形成。
在云层中播撒碘化银颗粒后，我们使用挂在科研飞机机翼下的成像探头，在飞机穿越播种区域时仔细观察云粒子的细节。在我们为期10周的实地项目开始仅两周后，我们的雷达便探测到了由人工增雨产生的第一个明确降水信号。
我们观测到清晰而明确的信号，表明释放碘化银颗粒正在引发冰晶形成，并且这些冰晶正在长大成雪，落到山地表面。在受播种影响的区域内，冰晶浓度增加了数百倍，从而形成降雪。相比之下，在仅1公里外未播种的云区，云层主要仍由小液滴组成，且几乎不含冰。
我们如何判断所观测到的现象确实是由人工增雨引起的？在一次观测中，一架飞机沿与风向垂直的直线航线往返飞行，并释放碘化银。碘化银开始在云中顺风方向呈之字形羽流扩散——这一图案由飞机的飞行路线形成，自然条件下不会出现。我们观测到雷达回波呈之字形形成，与我们根据碘化银在云中释放的时间和地点所作的预测相吻合。
人工增雨能否产生实际影响？
既然我们已知人工增雨可以导致降雪，我们希望进一步探究它能否改变整个山脉的水量平衡。来自SNOWIE的数据将用于计算机模型，以检验我们关于人工增雨可能如何影响季节性降雪并量化其影响的设想。最终，水资源管理者和政府官员将希望了解，人工增雨能够额外产生多少降水，以及它是否是补充当地流域降水的一种具有成本效益的方式。
