dels esperits vermells ( Nicolau Pineda ).
.
*
.
Els esperits vermells:
com afecten les tempestes a l’alta atmosfera
.
*
Nicolau Pineda.
SMC ( Servei Meteorològic de Catalunya )
.
*
Durant la matinada del 18 de desembre de 2007, es van enregistrar una desena d’ esperits vermells sobre una tempesta que es trobava sobre la Mediterrània, tocant la costa catalana.
Segurament aquestes observacions són la primera evidència de que aquest fenòmen elèctric de l’alta atmosfera també es produeix a les nostres contrades. En aquest article es descriu aquest sorprenent fenòmen i la seva relació amb les tempestes subjacents que el generen.
En una nit d’estiu de 1989, el grup del professor John Winkler, de la Universitat de Minnesota, van enregistrar de manera fortuïta, amb una càmera de video d’alta sensibilitat, una sèrie de breus esclats de llum a gran altitud i de grans dimensions, per sobre de tempestes llunyanes. Aquest primer document gràfic va donar credibilitat a diversos testimonis que havien descrit anteriorment fenòmens similars però sense tenir-ne proves.
Aquest moment marca l’inici de l’interès del món científic pel tema, en part impulsat per la NASA, doncs es va pensar que podia tenir implicacions en la seguretat aeronàutica. Les primeres campanyes d’observació es van dur a terme a la dècada dels 90. Es van centrar en les grans tempestes d’estiu que es donen a les grans planures dels Estats Units. Després de l’èxit d’aquestes campanyes, l’observació s’ha anat estenent per tot el món.
Hi ha hagut campanyes d’observació a Austràlia, Japó, Amèrica del Sud, Europa...
L’any 2000 comença la campanya Eurosprite
( http://www.eurosprite.net/ ).
Aquesta va mostrar evidències de que el fenòmen també es donava a Europa, amb unes primeres observacions al sud de França i al nord d’Itàlia.
L’any 2003 aquesta campanya va rebre finançament de la Comissió Europea, fet que va permetre ampliar-ne els punts d’observació.
L’esperit vermell ( en anglès, red sprite ), és un esclat lluminós amb una durada de l’orde dels milisegons que es produeix per sobre d’una tempesta, coincidint en el temps amb un llamp núvol-terra.
Els esperits es produeixen a gran altitud, entre 50 i 90 km. i poden tenir una extensió horitzontal de desenes de km.
Malgrat la seva curta durada, la intensitat òptica del fenòmen és comparable a les aurores boreals. La regió més brillant es produeix entre els 65 i 85 km., on hi predomina el color vermell, fruit de l’excitació d’àtoms de Nitrògen.
*
.
fotos d’esperits vermells.
font: www.eurosprite.net
.
El nom red sprite apareix per primer cop l’any 1993 i s’atribueix a en David Sentman, de la Universitat d’Alaska. En aquell moment, quan encara es desconeixia la naturalesa física del fenòmen, Sentman opta per un terme figuratiu, amb la intenció de no fer cap mena d’implicació sobre els processos físics que encara s’havien d’estudiar amb detall. Més endavant ja es designaria amb un terme més adient. Amb el temps però, el terme s’ha consolidat i no s’han proposat alternatives més científiques. És més, tot un seguit de fenòmens lumínics descoberts arran de l’observació dels esperits vermells han anat rebent noms per l’estil.
Existeixen elfs ( elves ), gnoms ( gnomes ), dimoniets ( pixies ), etc.El conjunt d’aquests rep el nom de fenòmens lumínics transitoris ( Transient Luminous Events ).
*
Relació entre els esperits vermells i els llamps.
L’observació dels esperits vermells amb sistemes òptics no és fàcil, ja que cal tenir prou perspectiva com per a observar la part superior de les tempestes. Això suposa una gran distància entre el punt d’observació i el fenòmen, centenars de kilòmetres, per tal que els núvols de la pròpia tempesta no tapin la visual.
D’altra banda, el camp de visió de les càmeres de vídeo d’alta velocitat que s’utilitzen és limitat, i cal orientar-les convenientment en funció d’on es trobin les tempestes. També cal fer notar que les observacions es limiten al període nocturn. Els equips d’observació porten incorporats sistemes GPS, amb els quals es registra el temps precís de les observacions.
A partir de l’azimut de l’observació i dels temps GPS es pot inferir quina és la tempesta que ha originat el fenòmen.
Els radars meteorològics, els satèlits i els sistemes de detecció de llamps proporcionen observacions d’aquestes tempestes, i l’anàlisi conjunt ha permès establir una relació causal entre els llamps i els esperits vermells. Aquests es generen sobre la vertical de llamps núvol-terra de polaritat positiva, pocs milisegons després de la caiguda del llamp. La hipòtesi més generalitzada que relaciona ambdós fenòmens es basa en què els esperits vermells són fruit d’un canvi en el camp elèctric de la mesosfera, causat per la redistribució de càrregues elèctriques en el núvol de tempesta després de que s’origini un llamp núvol-terra.
Observacions amb sistemes de detecció de les descàrregues elèctriques a l’interior dels núvols ( menys freqüents que els sistemes que només detecten llamps núvol-terra ) han permès aprofundir en la relació esperit-llamp, i s’ha observat que aquestes descàrregues a l’interior dels núvols, sobretot quan tenen grans recorreguts horitzontals, també tenen un paper en la generació d’esperits vermells.
Fruit de les campanyes d’observació estival a les grans planures dels EUA, es va constatar com els esperits vermells se solen produir sobre la part estratiforme de grans sistemes tempestuosos i no sobre els nuclis més actius de la tempesta.
.
La part estratiforme de les tempestes és la que majoritàriament origina llamps núvol-terra positius i també és la regió on s’enregistren llamps núvol-núvol de gran recorregut.
Ara bé, en les campanyes dutes a terme al Japó i a Taiwan, s’han observat esperits vermells sobre les tempestes d’hivern característiques del mar del Japó. Aquestes tempestes presenten una menor extensió horitzontal i menor desenvolupament vertical, i per tant han posat de manifest que els esperits vermells no són exclusius dels grans sistemes convectius estudiats als EUA.
.
imatge – composició artística
font: http://www.electricstorms.net/wiki/Electric_Storms_%26_Climate
.
Esperits vermells a la Mediterrània.
La Mediterrània és una de les poques regions de l’hemisferi nord on les tempestes d’hivern són força freqüents. Observacions des de plataformes satel·litals han posat de manifest la presència de llamps sobre el mar en tots els mesos d’hivern dels últims anys. Campanyes d’observació d’esperits vermells dutes a terme a Israel i les recents observacions sobre la costa catalana han posat de manifest que el fenòmen no és exclusiu de la costa est del Mediterrani.
La Xarxa de Detecció de Descàrregues Elèctriques atmosfèriques (XDDE) del SMC és una de les poques a Europa que detecta tant els llamps núvol-terra com els llamps núvol-núvol. Les dades enregistrades per la XDDE la nit del 17 al 18 de desembre de 2007 han sigut de gran interès en l’anàlisi d’aquest episodi hivernal d’esperits vermells, atesos els pocs registres existents de llamps núvol-núvol associats a aquest fenòmen.
.
L’episodi del desembre de 2007.
Dels dotze esperits vermells enregistrats sobre el Mediterrani la matinada del 18 de desembre de 2007 des de Lannemezan ( sud de França ), cinc van ocórrer a la zona d’abast de la Xarxa de radars (XRAD) i la XDDE del SMC.
Situació sinòptica.
La presència d’una depressió al nord del sector occidental de la mar mediterrània va facilitar una lleugera advecció de l’est que, a la costa catalana i en concret a la tarragonina, va generar vent d’entre llevant i xaloc amb algun cop fort superior als 40 km/h. A 500 hPa s’observa, en els dies precedents, un solc acompanyat d’aire molt fred amb temperatures mínimes de fins a -38º C. Aquest solc es va anar acostant lentament i el dia 17 es va situar sobre la vertical de Catalunya amb temperatures de fins a -33º C. El dia 18 el solc en altura es va situar a l’interior de la península Ibèrica, tot i que Catalunya encara es trobava sota la seva àrea d’influència. La configuració a 850 hPa també indica, pels dies 17 i 18 de desembre una lleugera advecció del nord-oest producte d’un centre depresionari a l’est de les illes Balears. En resum, la situació sinòptica de l’episodi de tempestes es va caracteritzar per una lleugera entrada de vents de component marítims a nivells baixos i per l’arribada d’un solc retrògrad en altura amb temperatures molt baixes.
.
Observacions de Radar ( XRAD ).
Els primers esperits observats anaven associats a una estructura convectiva lineal d’aproximadament uns 35 km de llarg, considerant contorns de reflectivitat de 10 dBZ. Les reflectivitats màximes observades en l’estructura van ser de 35 dBZ. Entre les 00:00 i les 01:00 TU, el sistema va créixer considerablement. És durant aquest període de creixement quan es van observar dos esperits vermells ( 00:05 i 00:35 TU ). L’estructura presentava un desenvolupament vertical ( entre 6 i 7 km ) similar a les tempestes hivernals causants d’esperits vermells a Israel.
Els tres esperits restants ( 00:54, 01:06 i 01:42 TU ) es van observar en una estructura de precipitació, més extensa però més estratificada, situada al nord-est de la primera. El sistema, considerant la zona amb reflectivitats per sobre els 10 dBZ, presentava unes dimensions de més de 100 km2 en el període en el qual es van registrar els esperits.
Observacions de llamps ( XDDE ).
Tots els esperits vermells estan relacionats amb llaps núvol-terra de polaritat positiva. Els llamps causants dels esperits vermells observats es van produir a la zona més activa de la tempesta, circumstància que coincideix amb les observacions en tempestes d’hivern a Israel i al Japó.
Aquest fet diferencia les tempestes d’hivern de les d’estiu, on els esperits s’observen majoritàriament sobre les zones estratiformes de sistemes tempestuosos de mesoescala. D’altra banda, les dades de la XDDE indiquen que els llamps núvol-terra positius que van generar esperits estan relacionats amb llamps núvol-núvol de gran extensió horitzontal, que van recórrer distàncies d’entre 17 i 32 km. Aquestes observacions són coherents amb la teoria que assigna un paper important a la component núvol-núvol dels llamps núvol-terra de polaritat positiva en la redistribució de càrregues elèctriques en el núvol de tempesta, i que acabaria generant l’esperit vermell.
.
Conclusions.
La descoberta i posterior estudi dels esperits vermells han portat a qüestionar-se la seva influència en els processos elèctrics de l’alta atmosfera i el paper que juguen en el circuit elèctric global. L’estudi dels esperits vermells també ha donat un impuls a l’estudi de la mesosfera, potser la regió més incompresa de la nostra atmosfera.
.
.
*
publicat a la revista Penell, nº 27, pp. 17-20. Barcelona, estiu 2009.
ACOM Associació Catalana d’Observadors Meteorològics.
http://eurosprite.blogspot.com/
http://www.ion.le.ac.uk/~ao64/eurosprite-dot-net/edu/index.html
http://www.ion.le.ac.uk/~ao64/eurosprite-dot-net/edu/sprites-l1-what.html
.
.
