Nuestro estudio, una colaboración entre el DLR (Centro Aeroespacial Alemán, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), se centra en el Valle del Po, la zona con más actividad eléctrica de Europa, con grandes emisiones de aerosoles contaminantes y, casualmente, una de las más impactadas por la COVID-19.
Entre marzo y junio de 2020, durante el duro confinamiento, el número de rayos se redujo aproximadamente diez veces respecto a años anteriores. ¿Casualidad meramente explicada por la meteorología, o quizás algo conectado al confinamiento? Empecemos por lo básico.

LOS AEROSOLES

La actividad industrial y los medios de transporte emiten aerosoles, que son pequeñas partículas (de hasta diez micras en nuestro estudio) que quedan suspendidas en el aire. Estas partículas pueden ser elevadas hasta las nubes e intervenir en toda la física que allí ocurre.
Pero, ¿cómo intervienen? Las partículas de aerosoles (naturales o artificiales) actúan como núcleos de condensación. Es decir, sirven a las pequeñas gotitas de agua como centro donde aglutinarse para formar gotas mayores (coalescencia), dando lugar a los conocidos hidrometeoros.
Es fácil entonces entender que el número de aerosoles que lleguen a la nube influirá en las características de los hidrometeoros que contiene. A más aerosoles, más hidrometeoros podrá haber en la nube, aunque también más pequeños.

NUBES CON CARGA ELÉCTRICA

Estos hidrometeoros, al viajar en la nube, congelarse, formar nieve, etcétera, acaban colisionando entre ellos. Al colisionar, generan carga eléctrica (como cuando frotamos un globo con una tela). Comienza entonces a cargarse la nube.
El hielo, en general, se suele cargar positivamente (+). Al ser poco pesado, las corrientes de aire lo elevan a capas altas de las nubes. Por el contrario, el granizo o la nieve se suelen cargar negativamente. Al ser más pesados, la gravedad los transporta a capas bajas. Se genera así una estructura de cargas macroscópica en la nube a punto de descargar.
Cuando las cargas se han acumulado lo suficiente, se alcanza el campo de ruptura del aire. Los electrones se aceleran y se produce una onda de ionización que no deja de avanzar en forma de ramas hasta conectar las capas de las nubes, o una de ellas al suelo. ¡Tenemos un rayo! 

PARAMETRIZANDO RAYOS

Pues bien. Ya hemos visto que los aerosoles son la “semilla” de los rayos, por lo que no es descabellado pensar que, si reducimos la cantidad de aerosoles antropogénicos que “se comen” las nubes, también tendremos menos rayos… Aunque, por otra parte, para tener rayos también necesitamos unas condiciones meteorológicas específicas, como inestabilidad atmosférica, existencia de nubes o movimientos ascendentes de aire.
¿Cómo podemos discernir si la reducción del número de rayos observada se debe a la meteorología o a la caída en el número de aerosoles? Por suerte, existen las parametrizaciones de rayo. ¿Cómo son?
Las parametrizaciones de rayos son modelos “sencillos” que usamos para estimar el número de rayos que se producirá en una tormenta según algunas variables meteorológicas. Son muy útiles para los modelos atmosféricos y para la predicción de ocurrencia de rayos y, por tanto, deberían también ser útiles en nuestro estudio. Las parametrizaciones de rayos pueden decirnos si la meteorología explica la reducción de rayos observada, o si hay algo más.
Nuestra propuesta ha sido usar parametrizaciones de rayos para calcular cuánto debería haber caído el número de rayos respecto a años anteriores según la meteorología. Al comparar cálculos y observación, vemos que el 40% de la caída no puede explicarse solo con la meteorología (¡!).

LAS CONCLUSIONES

En concreto, ni la variación en 2020 de la altura de las nubes, ni de la precipitación, ni de la energía convectiva, ni de la cantidad de hielo contenida en las nubes ni de los movimientos de aire ascendentes pueden explicar más del 60% de la reducción de rayos observada. Los datos de concentración de aerosoles en varias ciudades del Valle del Po nos dicen que las emisiones de aerosoles cayeron significativamente durante esos meses, lo cual explicaría el restante 40% en la reducción del número de rayos observada.
Por tanto, hay que tener en cuenta la reducción en las emisiones de aerosoles debida al confinamiento para explicar la reducción observada en el número de rayos. Esto es importante porque da información básica sobre el proceso de carga de las nubes y pone de manifiesto la influencia de la actividad humana en fenómenos tan complejos como los rayos de tormenta. 

EL ARTÍCULO
F.J.Pérez-Invernón et al. Influence of the COVID-19 lockdown on lightning activity in the Po Valley. Atmospheric Research, Volume 263, 2021.