[Rayos,Ralampago,Trueno]

Tormentas Eléctricas

Las tormentas eléctricas es uno de los riesgos más espectaculares relativos al tiempo, aunque de él resulta una ínfima proporción de daños y víctimas.

Las tormentas eléctricas están fuertemente asociadas a los sistemas productores de lluvia, que en definitiva caracterizan el estado del tiempo en nuestro medio. Su variabilidad repercute benéficamente, sobre casi todas las actividades del que hacer humano, y de su conocimiento depende el óptimo desarrollo social y económico del país. De ahí la imperiosa necesidad por conocer con la mayor exactitud las variaciones regulares, su comportamiento y distribución tanto espacial como temporalmente.

Actividades como el diseño y ejecución de obras civiles, el transporte, los servicios de alerta y prevención de desastres se ven ampliamente beneficiados con una buena información de tormentas eléctricas.

Una tormenta eléctrica ( fig 1 ) es un electrometeoro y la Organización Meteorológica Mundial, la define como “una o varias descargas bruscas de electricidad atmosférica, que se manifiestan por un destello breve e intenso ( relámpago ) y por un ruido seco o un retumbo sordo ( trueno )”.

Un electrometeoro se define como una manifestación visible o audible de la eléctricidad atmosférica.

Las estadísticas índican que alrededor de 1,800 tormentas con actividad eléctrica se originan, simultáneamente, en este planeta, y que los rayos alcanzan la superficie terrestre unas 100 veces por segundo ( fig 1 ). 


Fig. 1. Un rayo múltiple de n descarga consecutiva, que se producen con diferencias de milésimas de segundo verticales en el aire, ya ionizado.

 EL CAMPO ELÉCTRICO TERRESTRE

Como los otros cuerpos celestes, también la tierra posee una carga eléctrica. La carga eléctrica terrestre, la cual es negativa, tiene influencia sobre los fenómenos de la atmósfera.


Fig. 2. Diagrama de una Turbonada. Obsérvese en el diagrama la dirección en que se mueven las corrientes de aire, indicadas por las flechas curvas. La flecha de la derecha indica la dirección en que se mueve la turbonada. 

 

ORIGEN DE UNA TORMENTA ELÉCTRICA

El calor latente liberado en la condensación del vapor de agua, suministra gran cantidad de energía para la formación de las nubes convectivas productoras de chubascos y tormentas eléctricas. Estas nubes que se llaman cumulonimbus, son nubes precipitantes caracterizadas por un gran desarrollo vertical (figura 3 ) que a menudo superan los 10 km de altura y dentro de las cuales es frecuente encontrar fuertes corrientes de aire, turbulencia, regiones con temperaturas muy inferiores a la de congelación, cristales de hielo y granizo.

Mediante algún tipo de interacción, sobre la cual no existe aún opinión unánime, se produce un proceso de separación de cargas eléctricas, cuyo resultado, es una representación muy simplificada del problema, parece ser la acumulación de cargas positivas en la cima de la nube y de cargas negativas en la base de la misma, lo que hace que la nube se comporte como un dipolo eléctrico. Al establecerse una diferencia de potencial superior a los 105 voltios/metro entre dos nubes o entre una nube y la tierra se origina la tormenta eléctrica.


Fig. 3. Estructura típica de una nube tormentosa ( cumulonimbus ).

ORIGEN DE UNA DESCARGA ELÉCTRICA EN LA ATMÓSFERA

Cuando es más grande la diferencia de potencial eléctrico entre la parte superior de la nube y la parte inferior; o entre una nube y la próxima o entre una nube y la superficie de la tierra; y ésta excede a la diferencia de potencial de ruptura, se produce una descarga eléctrica, que es el rayo.

Fig. 4. Las flechas indican los movimientos del aire, que influyen decisivamente en la ocurrencia del rayo 1) Del frente de la turbonada a la parte posterior; 2) de las nubes superiores a las inferiores; 3) descarga luminosa en el aire; 4) de las nubes de lluvia, bajas, a la tierra ( son las más peligrosas); 5) de las nubes de chubasco a la tierra (poco frecuente).

CONDICIONES FAVORABLES PARA LA FORMACIÓN DE TORMENTAS

Las tormentas eléctricas pueden producirse en diversas situaciones sinópticas. Las condiciones iniciales básicas favorables para su formación son:

a.       Presencia de aire húmedo en un gran espesor de la atmósfera; 

b.      Una atmósfera inestable para el aire saturado que se extienda hasta grandes alturas; 

c.       Un potente mecanismo que fuerce el aire a elevarse a grandes alturas. 

 FORMACIÓN Y EVOLUCIÓN DE CELDAS EN UNA TORMENTA ELÉCTRICA

A menudo es posible distinguir las torres que sobresalen de la parte en crecimiento de una nube convectiva. Otras veces se pueden observar masas o líneas de tormentas eléctricas unidad entre sí y que se extienden sobre distancias horizontales que sobrepasan 50 Km.

Algunas veces es posible asociar una tormenta eléctrica con una cierta unidad de circulación convectiva que se llama celda. El diámetro de una celda en una tormenta eléctrica es del orden de 10 Km y una celda aislada puede formarse a partir de varios Cúmulos en desarrollo. En otros casos aparecen activas torres que sobrepasan una extensa masa nubosa. 

Las celdas adyacentes tienden a reunirse, fundándose en la velocidad y en el sentido de las corrientes verticales, se puede distinguir tres períodos en la vida de una celda de tormenta eléctrica: 

a.       Fase de crecimiento 

b.      El período de madurez 

c.       La fase final 

Durante el crecimiento existen en toda la nube, fuertes corrientes ascendentes. En el interior de la nube hay presencia de lluvias, estas precipitaciones quedan suspendidas por las corrientes verticales ascendentes, ya que en esta etapa no llegan al suelo. 

Fig. 5. Celda de tormenta eléctrica en su fase de crecimiento 

El período de madurez comienza cuando las gotas de agua o las partículas de hielo caen a la base de la nube. Salvo en las regiones áridas, estas gotas y partículas alcanzan el suelo en forma de precipitación. Sus dimensiones y concentración son demasiado grandes para que la corrientes ascendentes puedan sostenerse.

  Fig. 6. Celda de tormenta eléctrica en su fase de madurez  

La fricción ejercida por la caída de los hidrometeoros ayuda a cambiar, en ciertas partes de la nube, el movimiento ascendente en movimiento descendente. Sin embargo, el movimiento ascendente persiste y frecuentemente alcanza su máxima intensidad en la parte superior de la nube, cuando comienza el período de madurez.

En general, el movimiento descendente es menos intenso en la parte inferior de la nube. Cuando el aire descendente alcanza la proximidad del suelo se ve forzado a extenderse horizontalmente produciendo, a menudo, violentas ráfagas. En esta corriente, la temperatura es más baja que la del aire que la rodea. 

En este estado, una celda de tormenta eléctrica va acompañada de fenómenos violentos en las proximidades de la superficie terrestre, en particular fuertes corrientes descendentes de aire frío, ráfagas de viento y lluvia torrencial.

 Fig. 7. Celda de tormenta eléctrica en su fase final  

En la fase final la corriente ascendente desaparece completamente. La corriente descendente abarca la totalidad de la celda y, por lo tanto, no puede producirse condensación. Esta corriente se debilita cuando cesa la formación de gotas de agua y partículas de hielo.

Mientras la lluvia y la corriente descendente persistan, la totalidad de la celda de tormenta eléctrica es más fría que el aire que la rodea. Cuando cesan, la temperatura en el interior de la celda recobra el mismo valor que tiene el aire que la rodea. La disipación de la nube es completa y no quedan más que algunas nubes estratiformes. En la superficie ha desaparecido toda traza de tormenta eléctrica y de ráfaga.

     DETECCIÓN DE LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS

Las tormentas eléctricas son fenómenos a escala media y, a menudo, es difícil detectarlas en los mapas sinópticos normales debido a la separación de las estaciones de observación.

Las observaciones en superficie permiten determinar la cobertura de Cb y pronosticar la ocurrencia de tormentas eléctricas en ó cerca de la estación.

Las tormentas eléctricas pueden detectarse con equipos eléctricos, radar.

Las imágenes de satélite de alta resolución también permiten determinar la cobertura y movimiento de las nubes Cb sobre zonas amplias, lo cual contribuye a la detección de zonas de tormentas eléctricas y al pronóstico de la ocurrencia de éstas.

 DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA Y TEMPORAL DE LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS

La distribución geográfica de los dos tipos de tormentas existente es muy distinto, lo mismo que su régimen anual, las tormentas de masas de aire  son generalmente, las más violentas y activas, desde todos los puntos de vista, y se presentan con su máxima frecuencia en la zona ecuatorial, y en verano del Hemisferio Norte, con preferencia sobre los continentes. La mayor parte de las tormentas en todas las regiones, se desarrollan durante el día, cuando la convección es favorecida por la radiación y se desencadena durante la noche.

Las tormentas nocturnas se forman bajo condiciones muy distintas y precisamente en situaciones de gran inestabilidad. Aquí se registra una ligera ventaja del mar sobre el continente.

En toda la Región del Pacífico el mes de Septiembre es donde se registra la mayor cantidad de tormentas eléctricas, seguido del mes de Junio. Esta condición esta ligada a que Septiembre es el mes que presenta la mayor probabilidad de impacto directo e indirecto de los Ciclones Tropicales y Junio está relacionado con la posición en 12° L N de la Zona de Convergencia Intertropical y las Ondas Tropicales.

En la Región Central montañosa al igual que la región del Pacífico, Septiembre es el mes con mayor ocurrencia de tormentas eléctricas, seguido de Agosto y Junio, también estas tormentas eléctricas están relacionadas con la influencias de la Zona de Convergencia Intertropical, Ciclones Tropicales y Onda Tropicales. 

Contrario al comportamiento de las Regiones Pacífico y Central montañoso, la Regiónes Autonómas del Atlántico, presenta su máximos de tormentas eléctricas en el mes de Julio y Agosto, fecha en que ocurren sus mayores acumulados de precipitación, lo cual está ligada al fortalecimiento de los alisios del NE, que transportan mucha humedad del mar Caribe hacia el interior de esta región. 

La amenaza por tormentas eléctricas en el territorio esta fuertemente asociada a la formación de sistemas productores de lluvia de mesoescala y sinóptica, que se caracterizan por presentarse con mayor intensidad y frecuencia durante la estación lluviosa que climatológicamente se considera de Mayo a Octubre.

En general sobre todo el territorio nacional es durante la estación lluviosa, donde ocurre la mayor cantidad de tormentas eléctricas, así  la región del Pacífico registra el mayor número de tormentas eléctricas, principalmente en el Noroccidente, seguido de la región Caribeña. Ambas regiones en los meses de Julio y Septiembre, presentan la mayor probabilidad de amenaza por tormentas eléctricas.

    DISTRIBUCIÓN DE LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS DURANTE EL PERIODO SECO

Las normas históricas sintetizadas en la tabla 1, indican que los meses con menos ocurrencias de tormentas eléctricas son Febrero y Marzo, así en la Región del Pacífico ocurren 13, en la Norte 9, en la Central 11 y en el Atlántico 6 .  A nivel nacional los valores máximo de tormentas eléctricas, que ocurren durante la estación seca en el mes de Noviembre con valores que van de 21 a 77 ocurrencias, a excepción de la Región Norte, que registró la máxima en Abril con 14 tormentas eléctricas.

 DISTRIBUCIÓN DE LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS DURANTE EL PERIODO LLUVIOSO 

Mayo es el mes que da inicio al período lluvioso, es cuando se da el debilitamiento de los sistemas de altas presiones, condición que favorece la formación de sistemas productores de lluvia, consecuentemente se incrementa la frecuencia de tormentas eléctricas. En este mes a nivel histórico las tormentas eléctricas se distribuyen de las siguiente forma, en la región del Pacífico 142, Norte 26, Central 45 y en el Atlántico y sur del  País 47 

El mes de Junio con el fortalecimiento de los sistemas de bajas presiones y el aumento de las precipitaciones en el primer sub-período lluvioso, conlleva a un incremento de número de tormentas eléctricas, lo cual se refleja en los máximo relativo que se presentan en las regiónes del; Pacífico 286, en la Norte 33, Central 81 y en la Región Atlántica y Sur del país es de 139.

Julio se caracteriza por mostrar una reducción en la ocurrencias de tormentas eléctricas en su curso anual. Debido al fortalecimiento de las altas presiones y la presencia del Período Canicular, consecuentemente las normas históricas de las tormentas eléctricas disminuye en la región del Pacífico con 209, la región Norte con 17, Central Montañosa 71. Sin embargo en la Región Atlántica y Sur del país el número de tormentas eléctricas alcanza sus máximas ocurrencias en este mes con 169.

Agosto se caracteriza por estar dividido de manera natural en una fase que pertenece al período canicular y otro al inicio del régimen lluvioso. Históricamente del ciclo lluvioso, Agosto es relativamente el mes menos lluvioso en la vertiente del Pacífico y en la región Central Montañosa, donde las condiciones son aun menos lluviosa, debido al pequeño veranillo que afecta estas regiones, con el inicio de la segunda fase del período lluvioso, se incrementa notablemente la ocurrencia de tormentas eléctricas, registrándose en la región del Pacífico 306, Norte 40, Central 99, y la región Caribe y Sur del país presenta una ligera disminución en sus normas históricas con 154.

Los registros mensuales de tormentas eléctricas, muestran a Septiembre como el que presenta la mayor cantidad de tormentas eléctricas a nivel nacional, a excepción de la Región Atlántico, cuyo máximos de tormentas eléctricas ocurren en el mes de Julio.

Es importante señalar que Septiembre es el mes que presenta la mayor probabilidad de ser impactado de forma directa e indirectamente por disturbios tropicales y en casos extremos por Ciclones Tropicales (Tormentas Tropicales o Huracanes) además de ser uno de los más húmedos del régimen de precipitación, bajo estas condiciones las tormentas eléctricas que ocurren en la región del Pacífico es de 352, Norte 49, Central 105.

 El mes de Octubre marca de manera natural la finalización del período lluvioso, principalmente en las Regiones Pacífico y Central y por ende muestra un descenso paulatino de las ocurrencias de tormenta eléctricas a nivel nacional, registrando el siguiente comportamiento histórico en las diferentes regiones del país: La Región del Pacífico con 265, Norte 35, Central 75, Atlántico y Sur del país 119.

ANÁLISIS ESPACIAL DE LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS

En el mapa 1 se presenta la distribución espacial de las tormentas eléctricas y las áreas delimitadas con sus respectivas probabilidades de ocurrencias en porcentajes.

En el mapa se observa que la parte Occidental de la Región del Pacifico, es la que registra la mayor probabilidad de tormentas eléctricas con 35.5% , seguidas la parte Central y Sur con sus respectivas probabilidades 5.9% y 16.3%.

La Región Norte presento la menor probabilidad de ocurrencia de tormentas eléctricas con 6.4% , mientras que la región Central presenta registros con mayores probabilidades 18.3% de ser afectados por tormentas eléctricas.

En la Región Atlántica se observa que el sector Norte de este región es la que registra las máximas probabilidades 9.4% de ocurrencias de tormentas eléctricas, sin embargo en la parte Sur disminuye la probabilidad 8.3% de ser afectado por tormentas eléctricas.

En resumen es el sector Occidental de la Rgión del Pacifico y la parte Norte de la Región Atlántica las que presentan las mayores probabilidades de ser afectados por tormentas eléctricas.

 

  

 

 

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