L’UPC Lightning Group, el grup de recerca de referència internacional format per investigadors i professors de l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC), ha enregistrat el llamp més llarg dels darrers deu anys a Catalunya. Amb una longitud rècord de 130 Km i amb una durada de 6,2 segons, el llamp es va formar durant l’episodi plujós del 15 de setembre passat al Delta de l’Ebre. El grup de recerca també ha participat en una campanya gràcies a la qual un avió de la NASA ha pogut sobrevolar tempestes al Carib.
Pocs coneixen que hi ha llamps que poden tenir extensions de més de 100 Km i que poden arribar a formar una reacció elèctrica en cadena amb més de 6 segons de durada. És el cas del llamp més llarg que es coneix a Catalunya en els darrers 10 anys, enregistrat per l’UPC Lightning Group, el grup de recerca de referència internacional format per investigadors i professors de l’ESEIAAT.
I és que l’escalfament global està afectant l’activitat de tempestes molt fortes en certs llocs del planeta, incloent-hi Catalunya. En aquest context, l’UPC Lightning Research Group de l’ESEIAAT s’ha posicionat al capdavant de la recerca internacional en aquest àmbit.
Fa més de deu anys, aquest grup d’investigadors del Departament d’Enginyeria Elèctrica de la UPC i professors de l’ESEIAAT va instal·lar al Delta de l’Ebre la primera xarxa de mapeig tridimensional de llamps a Europa, que donava suport a la Estació Espacial Internacional. Ha anat formant la xarxa eLMA (Lightning Mapping Array), integrada per 15 estacions repartides a la vall i Delta de l’Ebre, on cada estació detecta les emissions de ràdio produïdes pels llamps que es desenvolupen a l’interior del núvol de tempesta.
Ara, l’UPC Lightning Research Group ha renovat l’equipament científic de la xarxa eLMA, ampliant-ne la cobertura d’actuació, amb finançament provinent dels fons Next Generation de la Unió Europea i del Ministerio de Ciencia e Innovación.
Mitjançant la combinació de senyals rebudes per les estacions, els investigadors obtenen les localitzacions tridimensionals. A més, amb una càmera d’alta velocitat amb intensificador d’imatge enregisten vídeos de fins a un milió d’imatges per segon, de manera que poden estudiar, amb tot detall, tot el procés de generació i finalització dels llamps.
A través de les estacions d’observació d’elMA, l’UPC Lightning Research Group també elabora mapes de densitat de llamps gràcies als quals, per exemple, es pot mesurar la intensitat de les tempestes, com la que va assolar el Delta de l’Ebre el 26 d’agost passat amb una extraordinària pedregada. En aquell cas, el mapa mostrava una ruptura del patró habitual de distribució d’altitud de l’activitat elèctrica que arribava fins els 17 Km a la part superior del núvol.
Els integrants de l’equip de recerca de referència internacional format per investigadors i professors de l’Eseiaat.
Aquests mapes que sorgeixen dels registres procedents de les 15 estacions d’observació són capaços de mostrar, per exemple, forats de llamps en un territori, com és el cas de la tempesta supercèl·lula que es va formar al centre d’Aragó durant la tarda del 6 de juliol passat. Les tempestes supercèl·lula es formen com a conseqüència de la trobada d’un corrent càlid amb un front fred; la diferència de temperatura causa un vòrtex de vent que genera un messocicló, és a dir, un episodi de temps sever que pot durar hores.
Ara, amb el nou finançament d’un milió d’euros rebut, l’UPC Lightning Research Group ha renovat l’equipament tecnològic amb què treballaven des de l’any 2011. Amb aquest nou equipament, els investigadors han pogut participar en la campanya ALOFT (Airborne Lightning Observatori for FEGS and TEGS), gràcies a la qual un avió de la NASA ha pogut sobrevolar tempestes a les illes del Carib, per cercar emissions d’alta energia (raigs gamma) produïdes per llamps. El grup de recerca aporta en aquest projecte els instruments de mesura ubicats a terra, a l’illa de San Andrés.
Caçadors de llamps
El sistema Lightning Mapping Array (LMA) es una xarxa de detectors de ràdio en bandes molt altes de freqüència. Cada receptor enregistra la màxima intensitat de potència emesa pels llamps en finestres de 80 microsegons. A través d’eLMA es construeixen els llamps en 3D, fent servir deu antenes ubicades en intervals entre 5 i 50 km.
La primera xarxa LMA europea va ser instal·lada l’any 2011 al Delta de l’Ebre per l’UPC Lightning Research Group. El 2015 aquest grup de recerca va instal·lar una altra xarxa a Colòmbia per estudiar tempestes tropicals i donar suport a la missió ASIM, a l’Estació Espacial Internacional.
Una de les principals utilitats d’aquesta xarxa és la detecció d’episodis atmosfèrics severs, com ara pedregades, esclafits i tornados. De fet, les tempestes severes presenten patrons singulars d’electrificació i diferències molt acusades en l’activitat dels llamps. Tal com explica Joan Montanyà, coordinador de l’UPC Lightning Research Group, “abans que un episodi atmosfèric extrem es manifesti a terra, l’activitat dels llamps a l’interior dels núvols augmenta. Poder monitoritzar aquests fenòmens és de gran valor científic i social, perquè ens ajuda a predir i comprendre millor els fenòmens climàtics severs. En aquest sentit, la xarxa eLMA té un paper fonamental”.
A través d’eLMA es monitoritza i detecta pràcticament la totalitat dels llamps que es produeixen al territori, on es compta amb 15 observatoris, i s’investiga els llamps que han impactat en estructures singulars, com ara els aerogeneradors dels parcs eòlics. “En molts cassos es tracta de llamps ascendents, que sorgeixen de terra en vertical cap els núvols i aquests són molt difícils de detectar si no és amb l’equipament tecnològic amb que comptem”, argumenta Joan Montanyà.
Medicions de llamps des de l’estació eLMA a la vall del Delta de l’Ebre
Tant és així, que la xarxa eLMA serà utilitzada com a referència per al nou detector de llamps Ligthning Imager de la tercera generació de satèl·lits METEOSAT. Així mateix, es preveu una campanya de mesura de llamps a través de l’eLMA, a l’Àfrica, per a la validació del nou satèl·lit meteorològic.
La xarxa eLMA i l’UPC Lightning Research Group proporcionen dades històriques dels registres acumulats durant els darrers 12 anys. A més, qualsevol usuari pot fer seguiment en temps real per internet dels llamps que es produeixen al Delta de l’Ebre, la qual cosa és molt útil perquè permet fer el seguiment de tempestes com si fos un radar meteorològic. La visualització de l’activitat elèctrica aporta una valor afegit, per exemple, per preveure o no la celebració d’activitats a l’aire lliure.
Com es detecten i s’estudien el llamps?
Les tempestes elèctriques són una de les principals fonts d’emissions electromagnètiques a la Terra. La major part de llamps emeten fonts electromagnètiques de pocs microsegons de durada, per tant, de molt alta freqüència. Cada emissió pot ser rastrejada amb eines de radiofreqüència integrades a les estacions d’eLMA.
Les càmeres d’alta velocitat són l’eina perfecta per estudiar els llamps. La xarxa eLMA compta amb càmeres Vision Research Phantom TMX 6410 finançades per l’Agència Estatal d’Investigació. Aquestes càmeres enregistren imatges a una velocitat de 65.950 imatges per segon arribant a 1,5 milions imatges per segon.
A més de les estacions de detecció i observació, altres equipaments amb què compta l’UPC Lightning Research Group i la xarxa eLMA són un dron d’altes prestacions i un interferòmetre amb un abast de 15 km i molt alta resolució per realitzar campanyes a Europa.
