Cortesía de: Revista de la Facultad de Ingenieria 7(1):47-53, March 2000.
Authors: Nelson Falcon, Universidad de Carabobo, UC
Williams Peter y Ángel G Muñoz. Columbia University
MICROFÍSICA DEL RELAMPAGO DEL CATATUMBO.
Nelson Falcón(1); Peter Williams.(2); Angel Muñoz (2); Dia Nader (3).
1 Universidad de Carabobo. FACYT. Dpto. Física. Apdo. Postal 129 Valencia 2001.
2 La Universidad del Zulia. Facultad de Ciencias. Dpto. de Física.
3 La Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería. Dpto. de Física.
Resumen.
El "Relámpago del Catatumbo" observado al sur del lago de Maracaibo (Venezuela) tiene características únicas en el mundo. Se discute su fenomenología a través del resultado de las expediciones realizadas en el Parque Nacional Ciénagas de "Juan Manuel". Adicionalmente se estiman magnitudes microfísicas que permiten modelar el fenómeno y se discute la importancia de los pantanos como agente causal de la actividad eléctrica atmosférica observada en la región.
Introducción.
Los relámpagos y los rayos son las manifestaciones más conspicuas de la actividad eléctrica atmosférica y ocurren muy frecuentemente en la región de los deltas de los ríos Catatumbo, Zulia y Bravo, al sur del lago de Maracaibo. Entre tales fenómenos destaca un relámpago inaudible conocido como el "Relámpago del Catatumbo" o "Faro de Maracaibo" por su ocurrencia persistente, su fulgor y luminosidad. Este fenómeno puede ser apreciado a centenares de kilómetros de distancia, en los Andes, en la Ciudad de Maracaibo y desde el Mar Caribe, durante casi todo el año (Centeno, 1968).
La ocurrencia del "Relámpago del Catatumbo" es muy antigua, la primera mención escrita data de 1597, cuando Lope de Vega le menciona en el poema épico "La Drangontea". El naturalista Alexander von Humboldt describe el fenómeno como "explosiones eléctricas que son como fulgores fosforescentes..." (Alvarado, 1956) y
el geógrafo Agustín Codazzi (Codazzi, 1960)lo reseña "como un relámpago continuado que parece surgir en la región pantanosa del río Zulia y sus alrededores", al sur del Lago de Maracaibo. Destacándose por su persistencia continua en posición y tiempo, incluso en el período de sequía, derivando de allí el nombre de "Faro de Maracaibo".
Diversos autores han reportado la ocurrencia del "Relámpago del Catatumbo" desde el siglo pasado hasta ahora (véase Zavrotsky 1975 y referencias en él); sin alcanzar un modelo físico que explique la naturaleza de la actividad eléctrica permanente y localizada que constituye la esencia del fenómeno atmosférico considerado.
No existe consenso en torno al mecanismo causal ni sobre la ubicación del o de los epicentros, sobre todo porque la región de ocurrencia es una zona inhóspita de 226.000 hectáreas de pantanos, casi permanentemente inundados con abundante nubosidad y pluviosidad durante todo el año, que conforman el "Parque Nacional Ciénagas de Juan Manuel".
El primer intento moderno de caracterizar la fenomenología del "Relámpago del Catatumbo" lo realizó Melchor Centeno a través de un enfoque geográfico y climático, atribuye así el origen a las tormentas eléctricas permanentes ocasionadas por la circulación cerrada de vientos en la región, sin descartar la posibilidad de la existencia de algún agente causal en el subsuelo, tales como fuentes geotermales, geomagnéticas o radiactivas (Centeno, 1968).
Por su parte Andrés Zavrostky y colaboradores de la Universidad de Los Andes (Zavrotsky, 1991) concluye que la causa presumiblemente "sea una especie de tormenta permanente en cierta región de Venezuela de índole esencialmente eléctrica entre las nubes cargadas de electricidad y cierta carga permanente en el suelo en la Gran Ciénaga al oeste del Lago de Maracaibo".
La actividad tormentosa y la presunta existencia de cierta carga eléctrica superficial no explican el mecanismo físico responsable de la fosforescencia (relámpago) que acompaña la ocurrencia de los rayos, como tampoco da cuenta de la intermitencia permanente que le caracteriza incluso en épocas de sequía.
Por otro lado, postular la existencia de tormentas eléctricas permanentes como causa del fenómeno requiere de un estudio microfísico de los procesos atmosféricos que den cuenta de los mecanismos de separación de cargas en nubes de tormentas, y además, la subsecuente descarga de rayos supone especificar las condiciones para la existencia de un intenso campo eléctrico superficial y local como agente causal de las descargas nube-tierra durante las tormentas eléctricas.
El estudio del "Relámpago del Catatumbo" podría contribuir a la comprensión del microclima en la región y tener además, aplicaciones prácticas para la agroindustria. El propósito de este trabajo es anticipar un posible mecanismo que explique las características del "Relámpago del Catatumbo", así como la identificación de los agentes causales y cocausales del fenómeno. Se destacan las condiciones de su ocurrencia y la fenomenología observada durante las expediciones llevadas a cabo al interior de las ciénagas por los autores durante el bienio 1998-1999 (sección 2), luego se postula un modelo microfísico (sección 3) y, finalmente, se discuten sus consecuencias explicativas (sección 4).
Observaciones y Fenomenología.
La ocurrencia del fenómeno abarca una extensa región de cerca de 300.000 hectáreas al sur-oeste del lago de Maracaibo, comprendiendo en su interior al río Bravo, desde su nacimiento hasta su desembocadura, el río la Concepción, parte del río Catatumbo, las Ciénagas de Juan Manuel de Aguas Claras y Juan Manuel de Aguas Negras, las lagunas La Belleza, la Negra, La Estrella y otras menores. Substancialmente corresponde a una ecosistema cenagoso, de bosques de pantano y manglares además de un sistema delta lacustrino estuario en la zona de la desembocadura de los ríos en el Lago de Maracaibo. Esta gran explanada comparte la misma historia geológica que caracteriza al sur del Lago de Maracaibo, formando una depresión entre las cordilleras del Perijá y Los Andes venezolanos. Las lagunas y pantanos inundados exhalan continuamente metano por descomposición de los detritus y humus, siendo la profundidad de las aguas variable entre los 2 y 9 metros. La temperatura media anual es de 28° C , siendo la máxima de 30° -36° C en la población de Los Encontrados a las 15 HLV, y la mínima entre los 23° y 25 °C en el mismo lugar hacía las 5 HLV. Los vientos de la Región presentan dos circulaciones cualitativamente diferentes. Por debajo de la cota de 1500 m s.n.m. presenta un proceso de deslizamiento forzoso debido a las montañas de las cordilleras del Perijá y de Los Andes. A mayor altura, sobre los 3000 m s.n.m. la dirección de los vientos y su velocidad media es la característica para el resto de Venezuela (Gol, 1963).
Desde los puntos de observación se visualizó el "Relámpago del Catatumbo" como destellos nube-nube y el resplandor fosforescente (relámpago) en regiones del cielo Se efectuaron tres expediciones al interior del Parque "Ciénagas de Juan Manuel" con la finalidad de caracterizar el "Relámpago del Catatumbo". Durante la primera expedición (Diciembre de 1998) se instalaron puntos de observación en la localidad de "Los Encontrados", a orillas del río Catatumbo (09° 03,89' N 72° 14,14' W 440 m snm) y en el delta de dicho río al sur del Lago de Maracaibo, en el palafito de "Punta Chamita" (09° 05,77' N 71° 42,88' W 196 m snm) también se exploró la zona comprendida entre ambos puntos a lo largo del curso del río. Los resultados evidenciaron que el fenómeno se presenta en dos regiones bien localizadas al oeste del Catatumbo, al interior de las ciénagas, mas particularmente entre las Lagunas la Estrella y la Belleza, colindantes con el río Bravo.
bien localizadas y persistentemente durante toda la noche (Fotografía #2).
La segunda y tercera expedición realizadas en Julio y Diciembre de 1999 permitió ubicar la región de ocurrencia del fenómeno. Se instalaron sitios de observación en: la localidad de "Los Encontrados" (09 3' 51" N 72° 14' 09" W 14 m snm), la laguna La Negra (09° 14' 13" N 72° 06' 33 W 36 m snm) y las orillas del río Bravo (09° 14' 15" N 72° 06' 31" W 41 m snm) así como la exploración de los recorridos ribereños y lacustres intermedios. Los resultados corroboraron la existencia de zonas de epicentros en las cercanías de las lagunas, al interior de las ciénagas colindantes con el río Bravo, en lugar de puntos localizados de ocurrencia del fenómeno.
Destacándose la persistencia de al menos dos regiones del cielo, bien diferenciadas por su separación angular de hasta 66° de azimut, donde se producen las descargas. El mapa de la figura # 1 muestra los posibles epicentros y su extensión.
Características de las descargas eléctricas.
Las imágenes fotográficas (véase) evidencian la característica descarga nube-nube del fenómeno, y su relativo confinamiento en una cierta región del cielo. Particularmente sin la presencia de extensas formaciones nubosas para la totalidad del horizonte visible, como cabría de esperar en una típica tormenta. Nótese que los rayos del fenómeno atmosférico no son nube-tierra ni tierra-nube, evidencia que parece descartar la presencia de fuentes geotermales, geomagnéticas o 'radiactivas en el substrato superficial de la región. Las descargas eléctricas de la formación nubosa parecen provenir solamente del interior profundo de la nube y no sobre su periferia o zonas límite de la nube. La fotografía #3 muestra los rayos descendentes entre las dos capas nubosas. Durante las dos últimas expediciones al interior de la ciénaga se pudo constatarla ausencia de anomalías en los valores del campo magnético terrestre de la zona de estudio, tampoco se observaron evidencias de fuentes geotermales tales como fumarolas, géiser o temperaturas anormalmente altas en las aguas de las lagunas.
Medidas con el electrómetro, a nivel superficial en el punto de observación, a las orillas del río Bravo, dan cuenta de la existencia de cargas eléctricas atmosféricas, depositando sobre el electrómetro 0,015 microcoulombios en el lapso de 15 minutos, que equivale al incremento de la diferencia de potencial eléctrico en el electrómetro a razón de 0,33 voltios por segundo.
No se encontró una moda o frecuencia característica en la frecuencia de los destellos (rayos y relámpagos). Se evidencia que las descargas ocurren entre 16 y 40 por minuto, y luego de la observación de los rayos al interior de las nubes, se genera un resplandor (relámpago) fosforescente en el entorno, incrementado en magnitud por el reflejo sobre los espejos lacustres. Todos las descargas son sordas, y son mas frecuentes entre la zona interna superior y la zona interna inferior de la propia nube.
Rafael Alfonso Alfaro García.
