Este relámpago ha batido un récord de distancia

Una noche, mientras trabajaba, Michael Peterson vio una araña enorme. Pero Peterson, científico de teledetección en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, no observaba un arácnido de ocho patas. La forma que reptaba sobre la pantalla era un relámpago monstruoso que recibe el nombre informal de «relámpago araña», una red tortuosa de luz que abarca cientos de kilómetros sobre los cielos tormentosos.

«Me quedé atónito», afirma.

Su análisis reveló dos relámpagos que batieron respectivamente un récord de longitud y otro de duración. Uno se extendía sobre Brasil y medía unos 673 kilómetros, algo más que la distancia entre Barcelona y Cartagena. El segundo iluminaba los cielos de la región central de Estados Unidos durante 13,5 segundos. Un tercer relámpago detectado en el sur de Estados Unidos abarcaba unos 115 000 kilómetros cuadrados. (No hay datos oficiales sobre la superficie máxima abarcada por un relámpago, de forma que no es posible determinar si ha batido un récord.)

Los anteriores relámpagos de récord «cuestionaron la idea típica que tenemos de los relámpagos», afirma Peterson. Pero estos colosos «básicamente superan los límites de las posibilidades de los relámpagos».

Es más, la identificación de unos relámpagos tan grandes demuestra la potencia de los últimos satélites meteorológicos de la NOAA estadounidense, el GOES-16 y el GOES-17. Además, los datos son un campo de pruebas para el nuevo sistema de procesamiento automatizado de Peterson, publicado hace poco en la Journal of Geophysical Research Atmospheres, que aborda los datos de relámpagos más complejos transmitidos desde el espacio.

Estos ojos en el cielo nos ayudan a comprender mejor los peligros meteorológicos y los patrones meteorológicos a largo plazo, reforzando la comprensión científica sobre los vínculos entre la evolución de las tormentas y el cambio climático.

«La ciencia de los relámpagos es relativamente nueva y avanzamos tan rápido como podemos hacer que funcione el instrumental», afirma Kristin Calhoun, investigadora del National Severe Storms Laboratory de la NOAA que no formó parte del nuevo estudio. Los datos de estos satélites «nos darán la oportunidad de estudiar los relámpagos de una forma nunca vista».

La anatomía de los relámpagos

Los fenómenos analizados en este estudio son lo que se denomina «relámpagos araña». Aunque solemos imaginarnos fenómenos verticales, este tipo de relámpagos avanza en horizontal dentro de las nubes.

Tiende a formarse en la cola de los sistemas tormentosos grandes y complejos. Dichos fenómenos se producen debido a la inestabilidad atmosférica; normalmente, cuando el aire cálido y húmedo colisiona con aire frío y seco, impulsando el aire cálido hacia el cielo.

Conforme el aire asciende, su temperatura baja y forma gotas de condensación y trocitos de hielo. Estos fragmentos —trocitos de hielo, gotitas y el hielo derretido entre ambos— se abren paso para encontrar una posición. Esto hace que algunos obtengan carga positiva y otros carga negativa, y se acumulan en zonas diferentes del sistema. Dicha separación «carga» la nube, preparándola para generar rayos y relámpagos.

Dentro de la nube ascendente, las partículas de hielo son densas, es decir, que las colisiones son frecuentes y el sistema se carga deprisa y se descarga principalmente en relámpagos verticales. Pero más lejos de esta zona volátil hay un área más estable denominada región estratiforme. Ahí, la carga se acumula poco a poco en una zona mucho más amplia. Eso significa que, cuando los rayos crepitan sobre el cielo, crean un espectáculo colosal.

Cuando describe uno de los relámpagos registrados en este último estudio, Calhoun se maravilla: «aprovecha una carga que se encuentra en el este de Texas y hasta el sur de Arkansas en el mismo periodo de diez segundos».

Sobrecarga de datos

Para el nuevo análisis, Peterson recurrió a los datos recopilados en las Américas en 2018 por los satélites GOES-16 y GOES-17, que orbitan a unos 35 400 kilómetros de la superficie. Se encuentran en la denominada órbita geoestacionaria, es decir, que están atrapados en una danza con la rotación de la Tierra con una sincronización tan perfecta que, si se vieran desde la superficie del planeta, ambos parecerían estar parados en el cielo. El dúo cuenta con el Geostationary Lightning Mapper (GLM), una especie cámara de vídeo sofisticada que registra fotones en un rango de frecuencias muy estrecho a 550 fotogramas por segundo.

Los dos satélites observan casi la mitad del planeta de forma continua, del este de Australia a la costa oeste de África, y aportan una cantidad de información sin precedentes sobre el planeta. Solo en 2018, el sistema documentó unos 360 millones de relámpagos en las Américas y envió los datos a procesadores terrestres que hacen cálculos en tiempo real. Con todo, no es un sistema perfecto.

«El mayor problema es también la mayor ventaja», afirma Peterson. «Es la enorme cantidad de datos».

Debido al flujo de datos en tiempo real, los relámpagos pueden volverse demasiado complejos para el sistema de procesamiento. Cuando eso ocurre, el algoritmo los divide en una serie de instantáneas. A continuación, señala los relámpagos divididos como fenómenos degradados, de forma que muchos investigadores los descartan durante los análisis.

Esto mismo ocurrió con casi un cuatro por ciento de los datos de 2018, el equivalente a 14,4 millones de fenómenos. O, en palabras de Peterson, «la misma cantidad de relámpagos que observamos en toda la misión de la generación de satélites anterior».

El método automatizado de Peterson une las piezas de ese puzle de rayos. El resultado son «relámpagos araña» con varias extremidades.

Aunque los rayos de récord que descubrió aún requieren la identificación oficial de la Organización Meteorológica Mundial de las Naciones Unidas, ambos doblaron prácticamente a los plusmarquistas previos. En 2007, se produjo un relámpago de unos 322 kilómetros sobre Oklahoma y en 2012, otro de 7,74 segundos iluminó los cielos del sur de Francia.

Los peligros de los rayos

«A primera vista, me resulta bastante impresionante lo que se ha hecho para extraer cosas que no estaban representadas del todo en el flujo de datos operativos», afirma Edward Mansell, físico de la NOAA.

Calhoun coincide, e indica que esta última investigación demuestra lo activas que pueden ser las tormentas. Pero también advierte que determinar si se producen relámpagos en un solo destello —frente a un par en una sucesión rápida— no es tarea fácil. Explica que, cuando los relámpagos se propagan, depositan parte de su carga, lo que a su vez carga el campo eléctrico y puede provocar un segundo relámpago. Entonces, empieza a gestarse un «bebé relámpago» en el cielo.

«No se puede observar esa distinción en un sensor óptico como el GLM», afirma.

Los sistemas terrestres, como el que identificó los anteriores relámpagos plusmarquistas, supervisan la radiación en una franja del cielo y crean mapas de relámpagos tridimensionales en alta resolución. Pero dichos sistemas, según Peterson, tienen un rango mucho más limitado que los satélites. Es probable que combinar ambos métodos sea la mejor forma de analizar la estructura y la física de los relámpagos.

Con todo, este último estudio no solo aporta una imagen emocionante de la gran cantidad de datos desaprovechados que llega a nuestro planeta, sino que plantea preguntas importantes sobre la seguridad frente a los rayos y los relámpagos.

Peterson indica que estos destellos monstruosos llegan justo cuando la gente cree que la tormenta ha pasado. Quizá ya no llueva, quizá los rayos hayan hecho una pausa. Pero entonces, una araña destellante puede surgir en el cielo, cruzando fronteras estatales en cuestión de segundos.

Calhoun añade que es fundamental comprender lo volátiles que son las nubes de tormenta. «Aunque no se vean relámpagos, quizá se esté produciendo mucha actividad sobre nuestras cabezas».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.