Estudio de los rayos en el País Vasco y su relación con la precipitación

Introducción:

El desarrollo de los sistemas de detección de rayos en la década de los 80 ha permitido su aplicación no solo en el ámbito de la protección civil e industrial, sino también en el conocimiento de las estructuras tormentosas que los producen. Es este sentido, uno de los campos de investigación ha sido la posibilidad de estimar la precipitación producida por una tormenta en función de los rayos generados en la misma. Este hecho tiene importantes consecuencias en el ámbito hidrológico, pues nos permitiría estimar la cantidad de precipitación que recibe una cuenca conociendo la distribución de rayos en la misma. De esta forma, los sistemas de detección de rayos, junto con las estaciones meteorológicas y los radares meteorológicos, formarían un grupo de herramientas con los que representar con precisión la precipitación sobre un área determinada.

Resumen de la Tesis:

Primeramente se realizó un estudio de los impactos de los rayos en el País Vasco y sus características durante los primeros 5 años de funcionamiento de la red de detección de rayos de Aemet (Agencia estatal de meteorología).

Como resultado de ellos se observó que los rayos se distribuían de forma aleatoria sobre el territorio, con un valor medio anual de 1 rayo/km 2, y de hasta 2 rayos/km2 en el oeste de Bizkaia. En particular, en el Gran Bilbao ascendía a un valor de 3 rayos/km2. Este último hecho puede ser debido al efecto de los contaminantes en grandes zonas urbanas, según se muestra en otros estudios. Por otro lado, se observó que los rayos más intensos se producían en la vertiente cantábrica y principalmente en invierno, mientras que en el Valle del Ebro los rayos resultaban ser menos intensos y apenas se producían tormentas invernales.

En una segunda parte se estudiaron los rayos en función de las condiciones meteorológicas en que se producen, para lo cual se elaboró una clasificación sinóptica de tipos de tiempo. Los resultados obtenidos son los siguientes:

* En invierno y finales del otoño las tormentas se producen bajo advecciones de aire polar marítimo, producen pocos rayos con gran proporción de rayos positivos (transportan carga positiva desde la nube a tierra) y son muy intensos (70 kiloamperios).

* En verano las tormentas se producen mayoritariamente bajo condiciones de intenso calentamiento diurno y la existencia de aire frío en capas altas de la atmósfera. Los rayos son predominantemente negativos y menos como “gotas frías”, que se sitúan sobre la Península Ibérica o al este de la misma. Estas tormentas tienden a evitar las zonas marítimas en primavera, pues el mar está muy frío todavía. Las características de los rayos en cuanto a polaridad e intensidad presentan un carácter intermedio entre el verano y el invierno.

Finalmente, se analizaron las relaciones entre los rayos producidos por las tormentas y la precipitación registrada en tierra mediante dos técnicas de contraste: un análisis de tipo objetivo, y otro de tipo multivariante basado en la aplicación de redes neuronales, llegando a similares conclusiones: en invierno las tormentas producen una mayor cantidad de precipitación por rayo alcanzando un valor medio de 700. 104 m3/rayo. En primavera este valor disminuye a 150. 104 m3/rayo, y en verano se producen los menores valores que se sitúan en torno a 20. 104 m3/rayo. No obstante, se observa también una importante variabilidad en estos valores promedio.

Conclusiones más importantes:

a) La distribución de los rayos sobre el País Vasco, presenta un máximo pronunciado sobre el área del Gran Bilbao que alcanza los 3 rayos/km 2 y año. En el resto del territorio el patrón observado es básicamente aleatorio, con un valor medio anual de 1 rayo/km2 y año. No se aprecia relación espacial con la orografía, al menos de forma evidente.

b) El número de rayos y su distribución geográfica muestran una variación interanual e intermensual, fruto de la variabilidad que presenta la propia circulación atmosférica de un año a otro.

c) La actividad eléctrica se produce fundamentalmente en los meses de verano, siendo inferior en los meses más fríos. Los rayos en verano y primavera responden principalmente al ciclo diurno de calentamiento solar, con un máximo de rayos a media tarde. En invierno, los rayos son más intensos que en verano y no muestran una hora preferente de aparición, pues están asociados principalmente a advecciones de masas de aire polar.

d) Los rayos son más intensos en promedio en la vertiente cantábrica, donde alcanzan los 35-40 kiloamperios, que en la Mediterránea, donde la intensidad es de 25 kiloamperios.

e) El análisis de la producción de precipitación por rayo, tanto mediante técnicas subjetivas como objetivas de análisis (redes neuronales), muestra resultados similares, indicándonos los siguientes hechos: 1) Existe una marcada estacionalidad (verano-invierno) en la misma. 2) Se pueden distinguir al menos tres tipos fundamentales de situaciones meteorológicas bajo las cuales la producción de precipitación por rayo tiene características semejantes:

Situaciones meteorológicas asociadas a advecciones de tipo marítimo ocasionadas por perturbaciones baroclinas o depresiones. Estas situaciones se producen principalmente en invierno, final del otoño y en primavera. La producción de precipitación por rayo para todo el territorio alcanza un valor de 700.104 m3 por rayo.

Situaciones meteorológicas asociadas a depresiones desprendidas en altura y situadas sobre la Península Ibérica o al oeste de la misma. Bajo estas configuraciones se produce una advección de masas de aire húmedo desde el sur y el oeste de la Península Ibérica hacia el interior de la misma. La producción de precipitación media por rayo para todo el territorio alcanza un valor de 150.104 m3 por rayo.

Situaciones meteorológicas asociadas a inestabilidad de tipo local ocasionada principalmente por calentamiento diurno y que se produce con viento débil en el nivel de 850 hPa. A estas situaciones podemos asociar los tipos de tiempo de carácter local en forma de Pantano Barométrico y las configuraciones en forma de Baja Térmica Peninsular. En estas situaciones, la producción de precipitación por rayo para todo el territorio alcanza el valor más bajo con 15.104 m3 por rayo.