La red mundial de localización de rayos en tiempo real: WWLLN

Resumen

Disponer de información global de descargas eléctricas terrestres generadas en nubes convectivas es un elemento importante en la vigilancia atmosférica y para ciertos usuarios específicos como son los de tipo aeronáutico, marítimo, deportivo etc. Una de las redes globales basadas en sensores en tierra es la WWLLN (World Wide Lightning Location Network). Analizamos las prestaciones que se dan en Internet.

1.- Introducción

Una de las manifestaciones más llamativas de las tormentas son las descargas eléctricas generadas de nube a tierra, o rayo, o las que genera entre nube y nube.

Cuando se genera una chispa atmosférica se tiene una potentísima fuente emisora energética de ondas electromagnéticas a diferentes frecuencias. Estas ondas se propagan en la baja atmósfera y algunas llegan a reflejarse en la ionosfera viajando a grandes distancias.

Existen antenas y sensores que ubicados en tierra o en satélites que permiten detectar la presencia de dichas emisiones casi instantáneamente. De esta forma aparecen las redes de detección de descargas eléctricas terrestres que pueden ser globales, supranacionales, nacionales, regionales y locales. Las primeras cubren todo o casi todo el globo y las últimas poseen una cobertura espacial mucho menor. Además de estas redes de detección están las conformadas por una sola antena y que básicamente informa de la existencia o no de descargas próxima a la antena receptora y con unos errores de posicionamiento relativamente grandes. Normalmente las redes globales poseen una baja resolución espacial, con errores de posicionamiento relativamente grandes comparadas con las redes regionales o nacionales. Además, su eficiencia de detección es baja (porcentaje de rayos o descargas detectadas respecto a las reales) si la comparamos con las de las redes nacionales. Nuevamente las redes locales poseen una eficiencia de detección mucho mayor que las globales. Por eso no es de extrañar que al compara los datos de diferentes redes podamos observar posicionamientos y número de descargas diferentes. Además de todo ello, las redes de detección de descargas suelen trabajar con longitudes de ondas diferentes aprovechando las ventajas de unas u otras longitudes de onda o de frecuencias. El centro LF*EM, Low Frequency Electromagnetic Research Ltd, de Nueva Zelanda y la Universidad de Washington en Seattle están operando con una red de sensores de la localización de descargas en el rango de frecuencias VLF (3-30 kHz), de muy baja frecuencia.

La mayoría de las observaciones terrestres en la banda VLF están dominadas por señales impulsivas del la descarga llamadas esféricas o "sferics" en inglés. La energía electromagnética irradiada por una descarga en una tormenta va desde algunos hertzios a vario cientos de megahertzios, con un máximo de la energía irradiada en la banda de VLF. Con esta red de sensores de detección de “sferics” producen mapas regulares de la actividad de descargas sobre toda la tierra. La palabra “sferics” proviene de la palabra inglesa "atmospherics" en su versión corta y levemente modificada. Las esféricas o “sferics” son señales impulsivas emitidas por las descargas eléctricas terrestres.

2. - La actividad de descargas de la Tierra

La página y el lugar que os proponemos visitar es la World Wide Lightning Location Network, o simplemente WWLLN, y está en: http://webflash.ess.washington.edu/

En la figura 1, las posiciones de las descargas globales de la Tierra se muestran como puntos coloreados: de azul para los más recientes (ocurridos en el plazo de los 10 minutos pasados), verde y amarillo al rojo para los más viejo (30-40 minutos anteriores). Los asteriscos rojos en los círculos blancos son las localizaciones de los sensores activos de la red WWLL. La línea blanca sinusoidal marca el límite del día-noche, con la zona de día del globo en gris. En otros mapas regionales se sobrepone los rayos y las estaciones receptoras con las imágenes de satélites infrarrojas constituidas por mosaicos de diversos satélites meteorológicos. Robert Holzworth de la Universidad de Washington y Richard L Dowden y asociados en el centro de Low Frequency Electromagnetic Research Ltd (LF*EM) producen estos datos y mapas en cooperación con otras universidades e instituciones que están listadas más abajo y que poseen sensores apropiados.En la fecha de generación de este artículo se disponían de 25 sensores activos trabajando en la banda VLF para detectar descargas. Eran estos:

3. – Cómo trabaja la red

Desde el consorcio de WWNNL se da la bienvenida a las ofertas para añadir un nuevo sensor a la red WWLLN y ser sumado a la lista arriba. Todos los anfitriones reciben todos los datos mundiales para su propia investigación en un CD mensualmente. Por el contrario, cada anfitrión proporciona su ordenador o computador y resuelve cualquier costo local como energía, Internet, y mantenimiento. Lógicamente un sensor en su propia zona no va a dar datos de la localización de los relámpagos sobre área. Solamente la red puede hacer esto con cierta precisión y garantía.

Algunos datos y características de la red

Entre 25 y 26 estaciones detectoras de esféricas componen la red WWLLN. Ver el mapa de la red en tiempo real para su ubicación El rango de frecuencias para las “sferics” va desde los 0 a los 24 kHz La exactitud de la red se sitúa entre los 10 y 15 Km. La exactitud temporal es del orden de los 30 microsegundos La red detecta tanto los rayos o descargas nube tierra como los nube-nube. El umbral de detección. Según estudios realizados en EEUU, Brasil y Nueva Zelanda la red detecta entre el 5 y el 10% de todas las descargas con corrientes de pico mayores de 45 kiloamperios, aproximadamente. WWLLN opera gracias a la venta de sus datos y no está soportada por ayudas gubernamentales. Los datos históricos de WWLLN están disponibles para su compra desde agosto de 2003. También están disponibles en tiempo real en Internet con una cadencia de 10 minutos.

4.- Conclusiones

Los aficionados a la meteorología disponen hoy en día de diversas fuentes de información de descargas eléctricas provenientes de las tormentas. Desde las redes formadas por una sola antena de uso básico a los detectores de descargas ubicados en satélites, pasando por las redes nacionales y supranacionales. En este reportaje hemos presentado una red mundial de detección de descargas eléctricas en unas determinadas frecuencias. La eficiencia de detección y los errores de posicionamiento de la red mundial WWLLN son peores que otras más locales donde se necesitan mayor resolución espacio – temporal de los datos. Con todas sus limitaciones, creemos que es una fuente importante de información para todos los enamorados del tiempo y sus manifestaciones eléctricas. La página que os proporcionamos ofrece mucha más información y otros tipos de datos. Los dejamos para otra oportunidad.

AGRADECIMIENTOS

A Bob Holzworth por permitir a la RAM disponer de los datos y figuras de Internet. Todo el crédito del trabajo es para WWLLN (World Wide Lightning Location Network) la red global de estaciones y antenas que detectan radiación de muy baja frecuencia, VLF (Very Low Frequency), proveniente de las descargas. Dr. R. L. Dowden (LF*EM Research, Nueva Zelanda) y Prof. Robert Holzworth (Univ. de Washington, Seattle) gestionan la red: http://webflash.ess.washington.edu/

Las páginas web son públicas y se venden los datos archivados en DVD al precio de $500/año para todo el globo (2004, 2005 y 2006). Ver más información en dichas páginas con precios actualizados a la fecha de hoy.

Francisco Martín León, meteorólogo