研究者たちは1月初旬にすでに4回の飛行を終え、ようやく探し求めていたものの最初の兆候を目にした。気象学者、大気科学者、そして学生たちからなる研究チームは、アイダホ州スネーク川流域付近に集結した。そこはロッキー山脈の山脈に挟まれた馬蹄形の窪地で、最大幅は125マイル（約200キロメートル）に及ぶ。アイダホ州名物のジャガイモのほとんどは、この耕作地で採れる。天候が良好な日、つまり雲が最適な温度と高度で、最適な量の過冷却水分を含んだ日には、研究チームは綿毛の中に飛び込み、ヨウ化銀を投下し、家にいて銀を手放さなかった場合よりも多くの雪が降っているかどうかを観察し続けた。
これはクラウドシーディングと呼ばれる手法です。人々は約70年もの間、気象を変えようと、ふわふわの白い雲の中に小さな化学種子を撒いてきました。しかし、これだけの年月が経った今でも、実際にどれほど効果があるのか、そして、この手法によっていつ、あるいは本当に降雪量が増えるのか、そしてどのように増えるのか、確かなことは誰にも分かりません。SNOWIE（Seeded and Natural Orographic Wintertime clouds: the Idaho Experimentの頭文字をとった造語）のチームは、まさにその答えを見つけようとしていました。
「こうした疑問は、研究が始まった当初から存在していました」と、SNOWIEの主任研究者の一人であり、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の大気科学教授であるボブ・ラウバー氏は語る。彼は1970年代からこの現象を研究してきた。今日では、科学者たちは理論的には成功率を計算するコンピュータモデルを持っているものの、「検証ができていないため、正しいかどうかはわかりません」と彼は言う。
2017年1月19日、5回目の飛行の日、ワイオミング大学大気科学助教授で主任研究員のジェフ・フレンチは、小型のキングエア・プロペラ機の機内に座っていた。パイロットは高度14,000フィートまで飛行し、そこから2,000フィートほど降下した。上空の気温は華氏約5～14度で、雪を作るのに必要な過冷却液体にとって最適な温度だった。機内のレーダーはブンブンと音を立て、気圧、気温、水蒸気、風の情報を収集する機器も鳴り響いていた。計測データは4人乗りの機内に詰め込まれたコンピューター・プロセッサー・ラックに入力され、まるでサウンドブースの中のような様相を呈していた。
フレンチは、約300メートル上空で、別の飛行機がヨウ化銀の炎を撒いていることを知っていた。花火の発射前の筒のように、シリンダーが一列に並んでいるのだ。これらの炎は、飛行機の上でくすぶって粒子の跡を残して落下するか、翼から噴き出して重力に引かれて燃え尽きるかのどちらかだった。しかし、フレンチには別の飛行機が見えなかった。実際、ほとんど何も見えなかった。雲の中を飛ぶとはそういうものだ。見えたのは、飛行機のレーダーからリアルタイムで送られてくる映像だけで、上下の雲の構造が映し出され、雲の粒子の大きさ、形、濃度が変化する様子を観察できた。
彼の眼下には、視界に入らないが、ギザギザの地形がそびえ立ち、頂上には木々もなく、白い雪に覆われている。毎年春になると、凍りついた雪が溶けて下の盆地に流れ込み、アイダホ州の住民に家庭用水だけでなく、州の大部分に電力を供給する水力発電ダムからの電力も供給している。
フレンチ上空の探査機は前後に飛行し、ヨウ化銀を撒き散らし、もし成功すれば、山々の上にジグザグに雪を漂わせた。その後、フレンチ機はそれらの煙の中を巡航した。搭載された観測機器は、フレンチ自身には見えなかったものを見ることができた。氷晶が開花していることを示す反射率の急上昇を検知し、それが天候とともに移動する様子を観察し、銀色の化学物質が落下した場所に実際に雪が降ったかどうかを判別できるかもしれないのだ。
地上では、2つの辺鄙な山岳地帯に設置されたレーダーが同じ観測を行っていた。スノーモービルで斜面を登ってきた学生たちがレーダーを操作し、最初にジグザグの模様を捉えた。これは、雪が実際に作られていることを示唆していた。
天気をコントロールするという考えには、何か魅力的なものがある。自然は人類に永遠ともいえる降雨を押し付け、濡れ、氷に覆われ、雪に閉ざされ、雹に打たれ、洪水に見舞われ、乾ききった状態――どんな時でもどんな状況でも――を強いてきた。人工的な気象操作は、人間が至高の存在であり、世界を自らの必要に応じて操ることができるという究極の宣言である。20世紀に開発されたプログラムは、雹を緩和し、雨を降らせ、ハリケーンを抑制し、降雪量を増やすことを目指してきた。
SNOWIEは後者のみを扱っています。必然的に、チームの試みは降水の生成と方向付けに役割を果たす山岳を対象としました。空気は山に近づくと、大地と共に上昇します（岩や土砂を吹き抜けることはできないため）。この空気は上昇するにつれて冷やされ、最終的に「山岳性」雲へと凝縮します。
雲の中では、塵やガス、汚染物質などの微粒子の上で氷晶が成長することで、自然の雪片の胚が形成されることがよくあります。科学者たちはこれを「核」と呼んでいます。雪をもっと作るには、核をもっと追加すればいいと考えられています。ヨウ化銀を散布すると、過冷却した液体の水にぶつかると、気温が華氏-2度（摂氏約1.5度）以下であれば確実に凍結するため、頼りになる材料となっています。スキー場や干ばつ地域では、銀を空に撒くために何百万ドルも費やしていますが、この戦略が効果的かどうかについては、実際には科学的なコンセンサスがありません。
2015年、米国海洋大気庁（NOAA）とコロラド大学ボルダー校の共同研究機関である環境科学共同研究所は、148ページに及ぶレビューで10年間の積雪に焦点を当てたプログラムと研究を評価し、最も結論に近づいた。「山岳障壁を越えて冬季の積雪を人工的に増加させることは可能であると結論付けるのは妥当である」と述べている。しかし、同じ段落の後半で著者らは曖昧な表現を用いて、「冬の地形性雲の散布が降雪量を増加させることを実証した厳密な科学的研究は存在しない。したがって、科学界が何十年も探し求めてきた『証拠』は、未だに得られていない」と述べている。
クラウドシーディングのアイデアが具体化されたのは、ほかでもない、冷凍庫の中だった。具体的には、ゼネラル・エレクトリック社の科学者ヴィンセント・シェーファーの冷凍庫だ。ニューヨーク・タイムズ紙の1993年の死亡記事によると、シェーファーは早くから氷に興味を持っていた。アイススケートをしていたティーンエイジャーだった頃、彼は雪の結晶の構造に夢中になり、雪が消える前にその姿をフィルムに写す方法を考案した。1940年代、大人になった彼は冷凍庫にドライアイスを入れ、その保冷箱に息を吹き込んだ。「一瞬にして小さな雲は微細な氷の結晶に変わった」と死亡記事には記されている。シェーファーはその知識を1946年にマサチューセッツ州の上空で活用し、飛行機から6ポンドのドライアイスを投下した。彼は飛行機の下に水の氷が形成され、雪が降るのを観察した。同じ年、物理学者バーナード・ヴォネガット（作家カートの弟）はヨウ化銀が雲の種をまくのにも使えることに気づいた。ドライアイスは効果を発揮するためには雲の中に落とす必要があったが、ヨウ化銀は雲の外側に撒いて雲の中に漂わせることが可能だった。それ以来、科学者たちは主にこの化合物を利用してきた。
SNOWIEの研究者ラウバーは、シェーファーとヴォネガットの研究に続く、いくつかの大規模な後継研究プロジェクトに携わった。コロラド州スティームボートスプリングスでは、彼と博士課程の指導教官であるルー・グラントは、雲に水を含ませ、その内部の攪拌過程を解明しようと試みた。ラウバーは「基本的にはSNOWIEと同じようなものでしたが、当時使われていた機器は、今の70年代や80年代の機器でした。コーラのボトルみたいなグラスをかけて歩き回っていたんです」と語る。
他の科学者たちもコロラド州、モンタナ州、ユタ州などで研究を行いました。最も決定的な実験の一つは、2000年代にオーストラリアで行われたもので、種まきによって積雪量が14%増加する可能性があることが示唆されました。しかし、この結果でさえ決定的なものではありませんでした。当時の機器は、研究者が確認すべきものを確認するには不十分だったのです。
SNOWIE以前の最後の大規模研究は、2005年に州が資金提供したワイオミング州気象改変パイロットプログラムでした。9年の歳月と1300万ドルの費用を費やしたにもかかわらず、最終結果は決定的なものには至りませんでした。ある実験では播種による効果が見られなかった一方で、他の実験では降水量が5～15%増加する可能性が示唆されました。
2014年、ラウバーとフレンチは、ワイオミング大学の大気科学教授バート・ギーツ、コロラド大学ボルダー校の大気科学准教授カチャ・フリードリッヒとともに、アイダホ・パワー・カンパニーおよび国立大気研究センターと協力し、国立科学財団に働きかけた。彼らは総合的に、クラウドシーディングに関する未解決の疑問すべてに答えるだけの頭脳と腕力を持っていたと彼らは語った。そしてついに、彼らは適切な眼鏡を手に入れた。それは、その作用を観察できるほど強力な機器だった。SNOWIEのレーダーは、より少ない粒子やより小さな粒子を含む雲を測定でき、空間的にも時間的にもはるかに高い解像度で区別でき、より小さな粒子にも敏感なより高い周波数を使用できる。一般に、フレンチは、それらは「雲の粒子を直接測定する能力が大幅に向上した」と言う。彼らはこれまでと同じ種類のデータを収集するが、今回は状況のミクロ物理学を見ることができる。
科学的不確実性にもかかわらず、2003年から散布プログラムを実施してきたアイダホ・パワー社は、自社の航空機を用いてヨウ化銀を散布し、通常のデータ収集システムを稼働させる。科学者たちは、機器を搭載した航空機と山頂のレーダー基地を活用する。得られた情報は、研究者、国立大気研究センター（NCAR）、そしてアイダホ・パワー社が提供する機器に記録され、後日、関係者全員で分析するために集約される。彼らは協力して、雲の中で実際に何が起こっているのか、そしてそれが水資源の豊富な地域、スキーリゾート、そして水力発電所にとって何を意味するのかを評価する。
今や、これらの疑問はより緊急性を帯びています。ほぼ1世紀前、人間にとってより快適な気候にしたいという衝動から始まったかもしれないこの取り組みは、干ばつに見舞われた地域を支えるための必需品へと進化しました。ロサンゼルス郡は、郡域に水が流入する地域での種まきプロジェクトに資金を提供しています。ユタ州、カリフォルニア州、アイダホ州では、雪解けによって飲料水や水力発電ダムの動力となる積雪量の増加に取り組んでいます。コロラド州のベイル、アスペン、ウィンターパークにあるスキーリゾートは、重要な観光シーズンを乗り切るために、より多くの雪を必要としています。「私たちは水に非常に困っています」と、SNOWIEの主任研究者の一人であるフリードリッヒは言います。「それが肝心なのです。たとえほんの少しの水でも、助けになるのです。」
SNOWIE チームが 2 度目に提案書を提出したとき、国立科学財団がプロジェクトのスポンサーになることに同意しました。
グループは1月7日から3月17日までアイダホ州に拠点を構え、約20回の播種セッションを行うためのリソースを確保した。彼らは毎日、自らが設置した気象観測気球と外部からの予報を用いて、過冷却水で飽和した雲が山々の上空で適切な温度と高度で形成されるかどうかを判断した。
フリードリヒの大学院生、ジョシュ・エイキンスは、山岳レーダーグループの主要メンバーだった。スノーモービルに乗ったのは、10代の頃バーモント州で休暇を過ごしていた時の一度きりだった。だが、標高7,000フィート（約2,180メートル）のパッカー・ジョン・マウンテン・レーダー基地まで滑り降りるコツをすぐに掴んだ。雪がまだ新しくて軽かったため、浮かぶはずのスノーモービルが沈み込み、掘り出す必要が生じた時でさえ、彼はスノーモービルのコツをつかんだ。
エイキンスは子供の頃、1996年のブリザードが中部大西洋岸地域を襲った時、雪に夢中になった。ペンシルベニア州ヨークにある彼の実家の屋根を越えるほどの雪が積もった。ペンシルベニア州立大学で気象学の学位を取得したエイキンスは、気象予報士にはなりたくないと思っていた。「僕はTシャツと短パン派なんだ」と彼は言う。
SNOWIEチームがシーディングランに挑戦することを決めたとき、エイキンス氏と他のレーダーランナーたちは1週間分の食料と衣類を車に詰め込みました。嵐の中、わざわざ山を登ることになったため、どれくらい早く下山できるか全く予想がつかなかったのです。ある時、10マイル（約16キロメートル）の走行があまりにも過酷で、プロのスノーモービルライダー7人が手伝いに来るほどでした。
山頂にある彼らの拠点に到着するたびに――大型トラックの上にレーダーシステムが設置され、古いキャンピングカーが彼らの豪華な宿泊施設となっている――アイキンスは発電機を始動させ、レーダーとキャンピングカーを暖めた。「冷えた状態で起動させたくないコンピューターがたくさんあったんです」と彼は言う。電子部品の中には、冷えた状態では正常に動作しないものもあるからだ。彼らは衣類と食料をキャンピングカーに詰め込み、吹き溜まりに覆われた仮設トイレを掘り出した。
その後、レーダーでスキャンし、天候の変化を観察しました。播種が始まると、電磁波が新たに形成された氷の粒子の領域に反射していることを示唆する反射率の変化を探しました。
エイキンス氏は最初の信号が届いた日のことをよく覚えている。「線状の帯が辺りを流れていくのが見えました」とレーダーの画面を見ながら彼は言った。「不自然な動きでした」。彼は司令センターにメールを送り、航空機が出動しているかどうかを尋ねた。出動していた。「リアルタイムで散布の様子が見られました。フレアの進路も見えました」
その飛行に関する公開現場報告書の中で、主任研究員のギーツ氏は、冷静に調査結果をこう記している。「播種の特徴と思われるもの…反射率の高い2本の帯が播種機と一直線に並び、風に吹かれながら時間とともに拡散している。」
簡単に言えば、彼らはそれを理解したのです。
アイキスとギーツは、最初の発見について、それがまさに彼らが西部で探し求めていた金だったことを考えると、かなり冷静に受け止めているようだ。しかし、それはおそらく、フリードリヒが言うように、誰もが（そして今もなお）疑念を抱いていたからだろう。彼らはデータを完全に分析していない。彼らの研究結果は査読を受けておらず、学術誌にも掲載されていない。
しかし、彼らのオンラインレポートには、雪の形成が彼らの活動と関連している可能性のある事例が3件記載されています。2件目について、ラウバー氏は「播種痕跡は紛れもなく明瞭で、線は播種機の飛行軌跡を模倣していた」と記しています。彼らは、これらの痕跡は偶然ではないのではないかと考え始め、さらに情報を求めました。そしてすぐに、彼らの期待は報われました。
「注目すべき点は、それを見ることができたということではなく、それを何度も繰り返すことができたということだ」とフリードリヒ氏は言う。
数十年にわたり確実な成果を得られないままシーディングに取り組んできたラウバー氏は、自身の興奮を隠さない。「正直に言って、初めてこれを見た時は、本当に興奮しました」と彼は言う。「部屋の中で踊り狂いそうでした」。「昔の雲の種まき人の視点で考えてみてください」と彼は訴える。彼は70年代から80年代にかけて、あのコーラボトル型のメガネでは焦点が合わなかった信号を見つけようと、懸命に努力した。そして今、まるでレーシック手術を受けたかのようだ。
SNOWIEのデータについて、アイダホパワーの気象学者で北米気象改変協議会会長のデレク・ブレストルド氏は「我々が得たものは、誰もが想像していた以上のものだった」と語った。
研究チームはジグザグ模様を捉えたものの、クラウドシーディングがどのように、そしてどれほど効果的に機能するのかを世界に正確に伝えるには、まだ多くの課題が残されています。誰に聞くかにもよりますが、彼らは4年から6年かけてデータを分析することになりますが、12ヶ月以内に画期的な結果を発表することを目指しています。「私たちは、誰も夢にも思わなかったほどの膨大なデータを集めています」とフレンチ氏は言います。
飛行機だけでも、18回の飛行で25ギガバイトのデータを収集しました。レーダーやレーザーシステムに加え、温度、気圧、水蒸気を直接測定するプローブからも収集されたものです。科学者たちは、これらのデータと地上での研究結果を整理し、それぞれの大学やコロラド州ボルダーにある過酷気象研究センターの現地機器を用いて解釈と分析を行います。これにより、ギガバイトという数値が何を意味するのか、つまり山岳地帯で雪が自然に形成され降る仕組み、無機物の燃焼が雪をどのように変化させるのか、そして気象全体への影響について、基本的な理解が得られるでしょう。フレンチ氏の言葉を借りれば、彼らは5000ピースのジグソーパズルの100ピースを手にすることになるのです。
全体像を把握するには、より大きな箱、つまりスーパーコンピューターが必要になる。国立大気研究センター（National Center for Atmospheric Research）には、5.34ペタフロップスの演算能力を持つ「シャイアン（Cheyenne）」という新しいスーパーコンピューターがある。これは世界で20番目に高速な計算機だ。シャイアンは、航空機、レーダー、そして現実世界からの物理観測が予測とどれほど一致しているかを示す。そして、その一致度合いに基づいて、SNOWIEチームや他の科学者たちは予測器を微調整し、どの気象が最も変化に適しているかをより正確に把握することができる。
これはアイダホ州だけの問題ではない。SNOWIEは、雲がどのように形成され、進化し、そして雪を（種まきの有無にかかわらず）地上に落とすのかを決定する根本的なメカニズムを解明する。「これはどこにでも応用できるはずです」とギーツ氏は言う。結局のところ、物理学は地上でも天上でも、そして両者が出会う場所でも、物理学は物理学なのだ。
サラ・スコルズ氏は、7月にペガサス社から出版された『Making Contact: Jill Tarter and the Search for Extraterrestrial Intelligence』の著者です。
この物語はもともと『ポピュラーサイエンス』誌の極端気象特集号に掲載されました。
