FR2484774A2 - Artificial atmospheric precipitation - by dispersing di:methyl:sulphoxide compsn. as micro-droplets in e.g. cloud or fog - Google Patents

Abstract

Artificial modification of atmospheric precipitations comprises dispersing, in an atmosphere capable of giving rise to precipitation, e.g. a cloud or fog, micro-droplets of a liquid compsn. contg. dimethylsulphoxide (DMSO) as major component. The micro-droplets pref. have an average dia. of 1-10, esp. 1-6, microns and the compsn. pref. contains over 50, pref. over 80 wt.% DMSO..

Description

La présente invention a pour objet un procédé de modification artificielle des précipitations atmosphériques ainsi que des compositions destinées à mettre en oeuvre ce procédé, conformément au brevet principal. The subject of the present invention is a method of artificial modification of atmospheric precipitation as well as compositions intended to implement this method, in accordance with the main patent.

Plus précisément le procédé de l'invention permet d'obtenir localement la stimulation de la pluie, la dissipation des brouillards et la prévention de la grêle. More precisely, the method of the invention makes it possible to obtain locally the stimulation of rain, the dissipation of mists and the prevention of hail.

Le procédé du brevet principal consiste à disperser dans une atmosphère susceptible de donner lieu à des précipitations tel qu'un nuage ou un brouillard, des micro-gouttelettes à la fois très hygroscopiques et cryoprotectrices qui vont grossir très rapidement dès que l'humidité relative de l'air dépasse 40 à 50% pour atteindre, à la saturation, soit par rapport à la glace (au-dessous de 0 C) soit par rapport à l'eau (au-dessus de OOC) des dimensions pouvant aller jusqu'à 50 à 100 microns et même au delà, tout en restant à l'état liquide, ou à l'état surfondu dans le cas de températures négatives, malgré l'effet de la dilution. The process of the main patent consists in dispersing, in an atmosphere liable to give rise to precipitation such as a cloud or a mist, micro-droplets which are both very hygroscopic and cryoprotective, which will grow very quickly as soon as the relative humidity of air exceeds 40 to 50% to reach, at saturation, either relative to ice (below 0 C) or relative to water (above OOC) dimensions of up to 50 to 100 microns and even beyond, while remaining in the liquid state, or in the supercooled state in the case of negative temperatures, despite the effect of dilution.

Ce résultat est obtenu, selon le brevet principal, en dispersant dans ladite atmosphère des micro-gouttelettes ayant de préférence des diamètres moyens pouvant varier de 1 à 10 microns, notamment de 1 à 6 microns, lesdites micro-gouttelettes étant obtenues à partir d'une composition constituée par le mélange d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau hygroscopique, ledit mélange étant à l'état liquide. This result is obtained, according to the main patent, by dispersing in said atmosphere micro-droplets preferably having average diameters which can vary from 1 to 10 microns, in particular from 1 to 6 microns, said micro-droplets being obtained from a composition consisting of the mixture of at least one cryoprotective compound and at least one hygroscopic material, said mixture being in the liquid state.

Certains composés polaires sont des cryoprotecteurs. On attribue cette propriété notamment à leur aptitude à former des liaisons hydrogène et donc à modifier la structure de l'eau liquide en la stabilisant. Ainsi, le cryoprotecteur, dans les nuages froids et dans les zones de formation de grêle, agira principalement par sa fonction de "cryoprotecteur" et maintiendra les gouttelettes à l'état surfondu même à des températures très basses. Some polar compounds are cryoprotectants. This property is attributed in particular to their ability to form hydrogen bonds and therefore to modify the structure of liquid water by stabilizing it. Thus, the cryoprotector, in cold clouds and in hail-forming areas, will act mainly by its function of "cryoprotector" and will keep the droplets in the supercooled state even at very low temperatures.

Les cryoprotecteurs, et les propriétés qui les caractérisent, ont été décrits par H.T MERYMAN, CRYOBIOLOGY (1966)
ACADEMIC PRESS; S.W JACOB, E.E ROSENBOM, D.C WOOD, Dimethyl sulfoxide (basic concepts of DMSO), 1971, M. DEKKER.Cryoprotectors, and the properties that characterize them, have been described by HT MERYMAN, CRYOBIOLOGY (1966)
ACADEMIC PRESS; SW JACOB, EE ROSENBOM, DC WOOD, Dimethyl sulfoxide (basic concepts of DMSO), 1971, M. DEKKER.

Parmi les cryoprotecteurs actuellement préférés on citera notamment le diméthylsulfoxyde, le glycérol, le pyridine
N-oxyde, l'hexaméthylènetétramine, l'acétamide, des saccharides. Among the currently preferred cryoprotectants, mention will be made in particular of dimethylsulfoxide, glycerol, pyridine
N-oxide, hexamethylenetetramine, acetamide, saccharides.

Parmi les produits hygroscopiques, on a mentionné en particulier dans le brevet principal l'utilisation de certains sels minéraux. Among the hygroscopic products, the use of certain mineral salts was mentioned in particular in the main patent.

Selon le présent certificat d'addition le produit hygroscopique utilité dans le procédé et les compositions de l'invention est choisi par les produits organiques hygroscopiques et les sels d'ammonium hygroscopiques. Le produit hygroscopique doit être capable de constituer avec le cryoprotecteur une composition liquide. According to this addition certificate, the hygroscopic product useful in the process and the compositions of the invention is chosen by hygroscopic organic products and hygroscopic ammonium salts. The hygroscopic product must be capable of constituting with the cryoprotective a liquid composition.

Autrement dit, le produit hygroscopique choisi est soluble dans le cryoprotecteur. In other words, the hygroscopic product chosen is soluble in the cryoprotective.

Dans le mélange d'un produit hygroscopique et d'un cryoprotecteur, qui constitue la composition de l'invention, la teneur en produit hygroscopique est faible et varie généralement de 0,1 à 15% en poids et notamment de 1 à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition. In the mixture of a hygroscopic product and a cryoprotective, which constitutes the composition of the invention, the content of hygroscopic product is low and generally varies from 0.1 to 15% by weight and in particular from 1 to 10% by weight. weight, relative to the total weight of the composition.

Bien entendu les produits hygroscopiques utilisés, sont de préférence des produits qui ne sont pas susceptibles de nuire à l'environnement ou qui peuvent même avoir un effet bénéfique sur celui-ci. De préférence il s'agira de produits au moins partiellement biodégradables. Of course, the hygroscopic products used are preferably products which are not likely to harm the environment or which may even have a beneficial effect on it. Preferably, these will be at least partially biodegradable products.

Parmi les substances organiques hygroscopiques utilisables selon l'invention, on citera en particulier l'urée, et les sels d'ammonium hygroscopiques d'acides organiques. Among the hygroscopic organic substances which can be used according to the invention, mention will be made in particular of urea, and hygroscopic ammonium salts of organic acids.

Parmi les sels minéraux d'ammonium, on citera par exemple les halogénures, en particulier le chlorure et l'iodure. Among the inorganic ammonium salts, mention may be made, for example, of halides, in particular chloride and iodide.

Ainsi la présente invention a notamment pour objet l'utilisation comme matériaux hygroscopiques des sels d'ammonium, qu'ils soient minéraux ou organiques. Thus the subject of the present invention is in particular the use as hygroscopic materials of ammonium salts, whether they are mineral or organic.

Les avantages de l'association d'un produit hygroscopique et d'un produit cryoprotecteur sont décrits dans le brevet principal et ne seront pas rappelés ici. The advantages of the combination of a hygroscopic product and a cryoprotective product are described in the main patent and will not be repeated here.

Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, on utilise les appareils classiques permettant de pulvériser des liquides sous forme de micro-gouttelettes. Ces appareils sont notamment des conteneurs munis de moyens générateurs de microgouttelettes. To implement the method of the invention, conventional apparatuses are used which make it possible to spray liquids in the form of micro-droplets. These devices are in particular containers provided with means for generating microdroplets.

Lesdits moyens générateurs de micro-gouttelettes sont des appareils associant généralement deux fonctions, l'une consistant à éjecter, à l'aide d'un jet gazeux, le liquide à travers une tuyère de façon à le transformer en un aérosol de fines gouttelettes, et l'autre fonction-consistant à propulser à une certaine distance (de quelques mètres à une dizaine de mètres) ledit aérosol. Le jet gazeux peut être obtenu soit à partir d'un compresseur à gaz, soit à partir de gaz comprimé, ou bien par des turbines qui assurent un débit gazeux très important. Parmi ce dernier type d'appareils, on peut citer l'appareil commercialise par la Société VOLUMAIR (Ivry sur Seine, France). Said micro-droplet generating means are devices generally combining two functions, one consisting in ejecting, using a gaseous jet, the liquid through a nozzle so as to transform it into an aerosol of fine droplets, and the other function consisting in propelling said aerosol at a certain distance (from a few meters to ten meters). The gas jet can be obtained either from a gas compressor, or from compressed gas, or else by turbines which provide a very high gas flow rate. Among the latter type of apparatus, mention may be made of the apparatus marketed by the company VOLUMAIR (Ivry sur Seine, France).

Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, on peut effectuer la dispersion des micro-gouttelettes soit à partir du sol (cas des brouillards), soit à partir de moyens aériens tels que fusées, avions ou hélicoptères adaptés pour contenir l'appareillage de dispersion (cas de la stimulation de la pluie ou de la prévention de la grêle). La procédure d'ensemencement aérien est réalisée selon les techniques connues, soit dans les nuages où à la base de ceux-ci, soit encore dans la zone frontale d'une cellule orageuse. To implement the method of the invention, the dispersion of the micro-droplets can be carried out either from the ground (case of mists), or from aerial means such as rockets, planes or helicopters adapted to contain the apparatus. dispersion (case of rain stimulation or hail prevention). The aerial seeding procedure is carried out according to known techniques, either in the clouds or at the base thereof, or even in the frontal area of a thunderstorm cell.

Pour prévenir la grêle, on disperse généralement la composition de l'invention dans le coeur d'un nuage grèligène, avant formation des premiers grêlons. To prevent hail, the composition of the invention is generally dispersed in the heart of a hailstones cloud, before formation of the first hailstones.

La présente invention a également pour objet les compositions telles que définies ci-dessus, utilisables comme agents de modification des précipitations atmosphériques dans le procédé défini ci-dessus. The present invention also relates to the compositions as defined above, which can be used as agents for modifying atmospheric precipitation in the process defined above.

Les compositions de l'invention sont notamment constituées par lesdites solutions disposées dans un conteneur associé à un générateur de micro-gouttelettes. The compositions of the invention are in particular constituted by said solutions placed in a container associated with a micro-droplet generator.

Les compositions de la présente demande sont également des dispersions sous forme de micro-gouttelettes ayant les dimensions rappelées ci-dessus. The compositions of the present application are also dispersions in the form of micro-droplets having the dimensions mentioned above.

Les quantités de composition à utiliser dépendent de l'effet recherché. The amounts of composition to be used depend on the desired effect.

Dans le cas de la dissipation des brouillards, la quantité à dissiper dépendra de l'opacité du brouillard, c'est-àdire de la population de gouttelettes par -cm3 et de leur spectre dimensionnel, du volume de la zone à dissiper et de divers facteurs météorologiques dont la température et lentraînement de la dispersion sous l'influence des turbulences. A titre indicatif, on peut disperser, à partir dsun ou plusieurs générateurs de mcro-gouttelettes, de 2 à 50kg de composition par km2 à traiter.  In the case of fog dissipation, the quantity to be dissipated will depend on the opacity of the fog, i.e. the population of droplets per -cm3 and their dimensional spectrum, the volume of the area to be dissipated and various meteorological factors including temperature and dispersion training under the influence of turbulence. As an indication, one can disperse, from one or more generators of micro-droplets, from 2 to 50 kg of composition per km2 to be treated.

Dans le cas de la stimulation de la pluie les quantités à disperser dépendront du type de nuage considéré, et des paramètres dynamiques et microphysiques qui permettent de le caractériser, tels que courants ascendants (convection), spectre granulométrique, etc...). A titre d'exemple, on peut disperser, à l'aide d'un ou plusieurs générateurs de micro-gouttelettes, de 50 à 200kg de composition. In the case of rain stimulation, the quantities to be dispersed will depend on the type of cloud considered, and on the dynamic and microphysical parameters that allow it to be characterized, such as updrafts (convection), particle size spectrum, etc.). By way of example, it is possible to disperse, using one or more micro-droplet generators, from 50 to 200 kg of composition.

Pour la prévention de la grêle, on peut par exemple disperser la composition, transportée à l'aide d'une fusée, dans la ou les zones d'accumulation qui sont caractérisées par un fort écho radar. Les fusées, telles que celles du type Oblako, emportent par exemple 5kg environ de composition à disperser. On procèdera à des tirs espacés dans le temps en fonction de l'évolution observée à l'aide des critères retenus, à partir des échos radar. For the prevention of hail, it is possible, for example, to disperse the composition, transported using a rocket, in the accumulation zone or zones which are characterized by a strong radar echo. Rockets, such as those of the Oblako type, carry for example around 5 kg of composition to be dispersed. We will proceed to shootings spaced in time according to the evolution observed using the criteria selected, from radar echoes.

La vitesse de croissance des gouttelettes à partir d'un aérosol d'une composition de l'invention est très rapide. The rate of growth of the droplets from an aerosol of a composition of the invention is very rapid.

Ainsi la présence du cryoprotecteur, qui est pourtant le constituant principal de la composition de l'invention, n'a pas sensiblement diminué le pouvoir hydrophile du produit organique hygroscopique.Thus the presence of the cryoprotector, which is nevertheless the main constituent of the composition of the invention, has not appreciably reduced the hydrophilic power of the hygroscopic organic product.

Alors que, sous forme d'aérosols de très fines gouttelettes, le cryoprotecteur (par exemple DMSO) s'évapore, l'adjonction d'un produit organique hygroscopique, par exemple l'urée, même en faible proportion, permet de stabiliser un aérosol de micro-gouttelettes de 1 à 10 microns. De telles gouttelettes peuvent demeurer à l'état "liquide" à des températures très basses, et même à -1000C. While, in the form of aerosols of very fine droplets, the cryoprotector (for example DMSO) evaporates, the addition of a hygroscopic organic product, for example urea, even in small proportion, makes it possible to stabilize an aerosol micro-droplets from 1 to 10 microns. Such droplets can remain in the "liquid" state at very low temperatures, and even at -1000C.

Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter. The following examples illustrate the invention without, however, limiting it.

EXEMPLE 1
On a réalisé des compositions constituées par des solutions d'urée dans le DMSO.EXAMPLE 1
Compositions consisting of urea solutions in DMSO were produced.

Les compositions contenaient soit 5% soit 10% en poids d'urée par rapport au poids total de la composition. The compositions contained either 5% or 10% by weight of urea relative to the total weight of the composition.

A l'aide d'un générateur de micro-gouttelettes on a obtenu un aérosol stable de micro-gouttelettes ayant un diamètre moyen de 1 à 10 microns environ. Using a microdroplet generator, a stable aerosol of microdroplets having an average diameter of about 1 to 10 microns was obtained.

Cet aérosol est stable, alors qu'un aérosol comparable de DMSO n'est pas stable car il s'évapore par suite de l'augmenta tion de la tension de vapeur liée à la diminution du diamètre des gouttes. This aerosol is stable, whereas a comparable aerosol of DMSO is not stable because it evaporates as a result of the increase in vapor pressure linked to the decrease in the diameter of the drops.

EXEMPLE 2
Pour étudier le comportement des micro-gouttelettes en simulant les conditions naturelles, on a construit une chambre de condensation sphérique d'un volume utile de 200 1. en verre pyrex, dont le refroidissement est assuré par une circulation annulaire homogène, périphérique de glycol. La température de cette enceinte est programmable entre +200 et -350C. La sursaturation en vapeur d'eau est assurée par détente adiabatique. Le comptage de l'aérosol de gouttelettes est effectué selon la méthode imaginée par J.S RYAN et al. (Méthode appelée "LASER BACKSCATTERING"-). EXAMPLE 2
To study the behavior of micro-droplets by simulating natural conditions, a spherical condensation chamber with a useful volume of 200 l was constructed in pyrex glass, the cooling of which is ensured by a homogeneous annular circulation, peripheral to glycol. The temperature of this enclosure is programmable between +200 and -350C. Supersaturation with water vapor is ensured by adiabatic expansion. Counting the aerosol of droplets is carried out according to the method devised by JS RYAN et al. (Method called "LASER BACKSCATTERING" -).

Placés dans un milieu dont la teneur en vapeur d'eau croit depuis 40% (par rapport à la glace) des aérosols du mélange
DMSO-urée à 5% d'urée se développent et conduisent à des gouttes de diamètre de 30 à 40 microns à la saturation par rapport à l'eau. Des résultats semblables ont été obtenus pour des concentrations d'urée de 10% et de 15%.Placed in an environment whose water vapor content increases by 40% (compared to ice) of the aerosols of the mixture
DMSO-urea with 5% urea develops and leads to drops of diameter from 30 to 40 microns at saturation with respect to water. Similar results were obtained for urea concentrations of 10% and 15%.

EXEMPLE 3
On a réalisé une composition constituée par une solution d'iodure d'ammonium dans le DMSO, contenant 5% en poids d'iodure d'ammonium.EXAMPLE 3
A composition was produced consisting of a solution of ammonium iodide in DMSO, containing 5% by weight of ammonium iodide.

Cette composition permet d'obtenir des résultats comparables à ceux obtenus avec les compositions contenant de 1' urée. This composition makes it possible to obtain results comparable to those obtained with the compositions containing urea.

Claims (20)

REVENDICATIONS 1. Procédé de modification des précipitations atmosphériques, caractérisé par le fait que l'on disperse, dans une atmosphère susceptible de donner lieu à des précipitations, telle qu'un nuage ou un brouillard, des micro-gouttelettes d'une composition liquide constituée d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau hygroscopique, ledit mélange étant à l'état liquide, et ledit matériau hygroscopique étant choisi parmi les produits organiques hygroscopiques et les sels minéraux d'ammonium hygroscopiques. 1. A method for modifying atmospheric precipitation, characterized in that micro-droplets of a liquid composition consisting of at least one cryoprotective compound and at least one hygroscopic material, said mixture being in the liquid state, and said hygroscopic material being chosen from hygroscopic organic products and hygroscopic ammonium mineral salts. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on disperse dans ladite atmosphère des micro-gouttelettes ayant des diamètres moyens pouvant varier de 1 à 10 microns. 2. Method according to claim 1, characterized in that micro-droplets having average diameters which can vary from 1 to 10 microns are dispersed in said atmosphere. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les diamètres moyens varient de 1 à 6 microns. 3. Method according to claim 2, characterized in that the average diameters vary from 1 to 6 microns. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le composé cryoprotecteur est choisi dans le groupe constitué par le diméthylsulfoxyde, le glycérol, le pyridine N-oxyde, l'hexaméthylènetétramine, l'acétamide et des saccharides. 4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cryoprotective compound is chosen from the group consisting of dimethylsulfoxide, glycerol, pyridine N-oxide, hexamethylenetetramine, acetamide and saccharides. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit produit organique hygroscopique est choisi dans le groupe constitué par l'urée et les sels organiques d'ammonium hygroscopiques. 5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the said hygroscopic organic product is chosen from the group consisting of urea and organic hygroscopic ammonium salts. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit matériau hygroscopique est un sel d'ammonium. 6. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said hygroscopic material is an ammonium salt. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit sel d'ammonium est un sel minéral d'ammonium. 7. Method according to claim 6, characterized in that said ammonium salt is a mineral ammonium salt. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit sel minéral est un halogénure. 8. Method according to claim 7, characterized in that said mineral salt is a halide. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit halogénure est choisi parmi le chlorure ou l'iodure. 9. Method according to claim 8, characterized in that said halide is chosen from chloride or iodide. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la teneur en matériau hygroscopique varie de 0,1 à 15 % en poids. 10. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the content of hygroscopic material varies from 0.1 to 15% by weight. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite teneur varie de 1 à 10 % en poids. 11. Method according to claim 10, characterized in that the said content varies from 1 to 10% by weight. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition à l'aide d'un appareil constitué par un conteneur muni de moyens générateurs de micro-gouttelettes. 12. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the said composition is dispersed using an apparatus consisting of a container provided with means for generating micro-droplets. 13. Procédé selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition sous forme de micro-gouttelettes dans un nuage, à la base d'un nuage, dans une zone de brouillard, ou dans la zone frontale d'une cellule orageuse. 13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the said composition is dispersed in the form of micro-droplets in a cloud, at the base of a cloud, in a zone of fog, or in the frontal zone of a storm cell. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé par le fait que l'on disperse ladite composition dans le coeur d'un nuage grêligène, avant formation des grêlons. 14. Method according to any one of the preceding claims; characterized by the fact that said composition is dispersed in the heart of a hailstorm cloud, before the formation of hailstones. 15. Composition pour la modification des précipitations atmosphériques, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par le mélange à l'état liquide d'au moins un composé cryoprotecteur et d'au moins un matériau organique hygroscopique. 15. Composition for modifying atmospheric precipitation, characterized in that it consists of the mixture in the liquid state of at least one cryoprotective compound and at least one hygroscopic organic material. 16. Composition selon la revendication 15, caractérisée par le fait qu'elle présente les caractéristiques définies dans liune quelconque des revendications 4 à 7.  16. Composition according to Claim 15, characterized in that it has the characteristics defined in any one of Claims 4 to 7. 17. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée par le fait qu'elle est disposée dans un conteneur associé à un générateur de micro-gouttelettes. 17. Composition according to any one of claims 15 and 16, characterized in that it is arranged in a container associated with a micro-droplet generator. 18. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisée par le fait qu'elle se présente sous la forme d'une dispersion sous forme de micro-gouttelettes ayant une dimension pouvant varier de 1 à 10 microns. 18. Composition according to any one of claims 15 and 16, characterized in that it is in the form of a dispersion in the form of micro-droplets having a size which can vary from 1 to 10 microns. 19. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée par le fait que le cryoprotecteur est le diméthylsulfoxyde 19. Composition according to any one of claims 15 to 18, characterized in that the cryoprotective is dimethylsulfoxide 20. Composition selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisée par le fait que ledit matériau hygroscopique est choisi dans le groupe constitué par l'urée et les sels d'ammonium.  20. Composition according to any one of claims 15 to 19, characterized in that the said hygroscopic material is chosen from the group consisting of urea and ammonium salts.