Primer pronóstico estacional de rayos del mundo

Con unos 250 flashes por kilómetro cuadrado por año, la Cuenca del Lago de Maracaibo en el noroeste de Venezuela tiene la mayor tasa anual de rayos del mundo.

La actividad de rayos es tan común en este sitio que tiene un nombre propio, Relámpagos del Catatumbo, siguiendo el nombre de la región localizada en el sudoeste de la cuenca. La probabilidad de que un rayo caiga sobre una persona es aproximadamente tres veces mayor que la correspondiente para los Estados Unidos.

Además de las implicaciones para el bienestar y seguridad humanos, los rayos también matan o hieren ganado en la región. Adicionalmente, interrumpen frecuentemente las actividades de explotación petrolífera y de gas natural en un país que contiene las mayores reservas de petróleo del mundo.

Hace unos meses un equipo de investigadores, liderados por Ángel Muñoz, publicó un estudio analizando pronósticos estacionales para Catatumbo – el primero de su especie para la región y el mundo. El equipo recibió recientemente la ‘Orden de la Zulianidad’, un premio otorgado por el gobierno del Estado Zulia en Venezuela por contribuciones extraordinarias a la sociedad.

Muñoz, quien es ahora un investigador postdoctoral en el Programa de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas de Princeton, explica la investigación y sus aplicaciones en esta entrevista.

¿Qué hace que Catatumbo sea tan activo en rayos y relámpagos?

Vientos cálidos y húmedos de bajo nivel, provenientes del Mar Caribe, y la presencia de las cordilleras de los Andes y Perijá que rodean el Lago de Maracaibo, producen condiciones ideales para generar nubes de tormenta, especialmente en el sudoeste de la cuenca. Cuando los vientos traen consistentemente humedad a esta área, la altura de las montañas ayuda al desarrollo y persistencia de nubes de gran despliegue vertical. Esto último es importante porque la frecuencia de rayos se incrementa muy rápidamente con la altura de la nube (cuanto mayor despliegue vertical, más descargas eléctricas por kilómetro cuadrado).

Incidentalmente, hemos ayudado a corroborar que no hay uno, sino dos epicentros de actividad de rayos en el cuadrante sudoeste  de la cuenca: uno cerca de la desembocadura del Río Catatumbo, y el otro en la frontera entre Venezuela y Colombia.

¿Cuáles son las principales variables que usaron para hacer la predicción de rayos?

Nuestro equipo exploró el rol de múltiples variables físicas, incluyendo temperatura de la superficie del océano, vientos, transporte de humedad y energía potencial disponible para convección (abreviado: CAPE, una medida del potencial de generación de tormentas en una región). Nuestros análisis involucraron tanto observaciones como nuestras propias simulaciones numéricas de alta resolución. Encontramos que la CAPE y los vientos poseen la mayor influencia directa en la generación de rayos en la cuenca, de modo que desarrollamos un índice sencillo a partir de esas dos variables y lo usamos como base de nuestras predicciones. Sin embargo, esto no significa que ignoramos las otras variables. Dado que distintos agentes climáticos tienen un impacto en CAPE y vientos, nuestro índice captura la variabilidad de varios procesos climáticos. Esta es la razón por la que nuestros pronósticos de rayos son tan buenos, aproximadamente el doble de buenos que los pronósticos de lluvia para la región.

En nuestra investigación, hicimos uso de la Climate Predictability Tool del IRI, así como de su Data Library.

¿Juegan un rol otras escalas de tiempo? ¿Qué causa que la tasa de rayos fluctúe en la región?

Nuestra investigación identificó el rol de lo que llamamos el Jet Nocturno de Bajo Nivel de la Cuenca de Maracaibo –una especie de marea de vientos que se mueve entre el suelo y la base de las nubes, de norte a sur y luego de sur a norte, a distintas horas del día—como el principal regulador de la actividad de rayos a escala diaria. La interacción de estos vientos con las montañas circundantes explica la ubicación, horas y alta frecuencia de los rayos y relámpagos. La intensidad y humedad transportadas por este jet de bajo nivel cambia a lo largo del año, dependiendo de la influencia de agentes climáticos de escala estacional como El Niño-Southern Oscillation, el Jet de Bajo Nivel del Caribe, y el Modo Meridional del Atlántico.

Relámpagos del Catatumbo. Hernán Parra.

Los daños producidos por los rayos son muy localizados. ¿Por qué es útil un pronóstico de rayos en un área tan grande como el Catatumbo?

Algunos investigadores opinan que los rayos son quizá la amenaza natural más peligrosa, debido a su imprevisibilidad y alta frecuencia de descargas. Una revisión reciente de los daños anuales ocasionados por rayos en 23 países, indica muertes del orden de 1 a 84 personas por cada millón de habitantes. En general, en países en vías de desarrollo se aprecian mayores muertes por rayo que en países desarrollados, especialmente en los casos en los que una gran parte de la población se encuentra en áreas rurales.

Los países desarrollados son vulnerables cuando los rayos ocurren en áreas con una alta concentración de infraestructura costosa. En EE.UU., por ejemplo, se estima que los costes asociados a daños por rayos es del orden de US$8-10 millardos por año. El Lago de Maracaibo tiene características tanto de país desarrollado como de uno en vías de desarrollo. Hay una población rural de granjeros y pescadores que básicamente no tiene ninguna protección ante eventos extremos. Hay también en la zona infraestructura muy costosa, incluyendo aproximadamente 13 mil pozos de petróleo que producen unos 1.95 millones de barriles por año de crudo, o aproximadamente el 50% de la capacidad de exportación de Venezuela. Adicionalmente, los rayos en la cuenca son responsables de aproximadamente US$400 mil en daños producidos en promedio por cada planta eléctrica por año.

Tener capacidad de predicción de rayos le permite a Venezuela reducir estas pérdidas. Nuestro trabajo tiene aplicación también en la vecina Colombia, que comparte estadísticas similares.

El sensor que construyeron para este trabajo tiene una historia interesante – ¿qué puede decirnos al respecto?

El Centro de Modelado Científico en Venezuela diseñó y construyó un conjunto de micro-sensores que hemos estado usando en las expediciones al Catatumbo. Lanzamos estos sensores iCaro, como se llaman, usando globos meteorológicos cautivos. Los datos nos permiten caracterizar la evolución de la capa de frontera planetaria, que es la parte de la atmósfera entre la superficie y la base de las nubes, y estudiar las condiciones conducentes a ocurrencia o no de rayos. Desde abril de 2015 a la fecha, hemos llevado a cabo cinco expediciones, que tienen lugar más o menos cada 3 meses. Adquirimos datos cada 30 minutos continuamente por 2-3 días. Estos mismos datos sirven también para calibrar los modelos de pronóstico.

¿Qué sigue en esta investigación?

Hemos diseñado un sistema de alerta temprana por rayos, llamado SIVIGILA, para la cuenca del Lago de Maracaibo. El sistema involucra vigilancia en tiempo real usando una nueva red de detectores en superficie, pronósticos de corto plazo con un modelo numérico calibrado de alta resolución, y pronósticos estacionales usando los modelos que publicamos recientemente. Nuestro equipo sigue la aproximación del IRI conocida como “en sus marcas-listos-fuera”, en la que se provee al tomador de decisiones información útil a múltiples escalas de tiempo para generar acciones preventivas.

Estamos aun buscando financiamiento para continuar las expediciones que mantendrán los modelos calibrados continuamente, y para comprar más detectores de rayos y darles mantenimiento continuo.

Más información:

http://cmc.org.ve/Catatumbo
http://cmc.org.ve/ExpedicionesCatatumbo