XARXA DE DETECCIÓ DE DESCÀRREGUES ELÈCTRIQUES ATMOSFÈRIQUES

DEL

SERVEI METEOROLÒGIC DE CATALUNYA

INFORME RESUM DE L’ANUALITAT 2018

1.INTRODUCCIÓ

La Xarxa de Detecció de Descàrregues Elèctriques atmosfèriques (XDDE) del Servei Meteorològic

de Catalunya (SMC) registra els llamps associats a les tempestes que tenen lloc al nostre país al

llarg de l’any. La XDDE permet el seguiment de l’activitat elèctrica atmosfèrica a temps real, i

conjuntament amb les imatges radar, configura l’eina bàsica de vigilància meteorològica de

situacions de perill.

Si bé la utilitat meteorològica de conèixer l’activitat elèctrica atmosfèrica és evident, el registre dels

llamps també té interès en altres àmbits. El fet de poder visualitzar en temps real l’ocurrència de

llamps, la seva localització i la direcció de desplaçament de les tempestes pot ser de gran ajuda a

l’hora d’activar protocols d’actuació en prevenció de possibles danys causats per llamps, en

infraestructures o en la indústria, per possibles incendis forestals, etc. D’altra banda, els resums

anuals i l’estudi climàtic dels llamps permeten aprofundir en el coneixement del règim de tempestes

del nostre país; així com calcular la densitat de llamps per quilòmetre quadrat i any, informació

necessària per dimensionar les mesures de protecció contra els danys que causen els llamps.

Actualment, la XDDE es compon de quatre detectors i d’un sistema integrador que processa les

dades rebudes del conjunt de detectors i genera els registres de llamps. Els detectors estan

instal·lats a Begues (el Baix Llobregat), Castellnou de Seana (el Pla d’Urgell), Muntanyola (Osona)

i Amposta (el Montsià). Aquesta distribució està pensada per proporcionar una bona cobertura a tot

Catalunya, amb una precisió en la localització d’entre 500 metres i un quilòmetre. La Fig. 1 en mostra

la distribució, així com una estimació teòrica de la capacitat de detecció, o eficiència, de la xarxa.

1.1.DETECCIÓ DE LLAMPS

La XDDE detecta dos tipus de llamps: els produïts a l’interior dels núvols (llamps núvol-núvol, NN) i

els que impacten en superfície (llamps núvol-terra, NT). Els NN tenen interès en tasques de

vigilància meteorològica, ja que són els primers que apareixen durant la fase de desenvolupament

de les tempestes. La seva intensitat (llamps per minut) s’incrementa a mesura que creix la tempesta,

i un increment sobtat d’aquesta intensitat pot ser indicatiu de temps sever (per ex. pedregades). Els

llamps NT es produeixen majoritàriament durant la maduresa de la tempesta, i són els que tenen

afectació en les nostres activitats, poden provocar destrosses materials i fins i tot la pèrdua de vides

humanes.

Aquest informe se centra en el segon tipus de llamps, els núvol-terra. Per a més informació sobre

els aspectes físics del fenomen, tècniques de detecció, i climatologia de llamps, es recomana

consultar la Publicació Breu de l’SMC “Els llamps: detecció i seguiment de tempestes” (SMC, 2004)

o la Nota d’estudi núm. 73 de l’SMC (2011) sobre la climatologia de llamps a Catalunya.

Figura 1. Abast i eficiència de detecció de la XDDE. Ubicació de les estacions: Begues (el Baix Llobregat),

Castellnou de Seana (el Pla d’Urgell), Muntanyola (Osona) i Amposta (el Montsià).

2. OBSERVACIONS DE LLAMPS EN L’ANUALITAT 2018

2.1. RESUM

Durant el 2018, la XDDE va detectar 61.869 llamps núvol-terra (NT) en el conjunt de Catalunya, els

quals es van distribuir en 167 dies amb tempesta (DT)1. Aquest registre de llamps queda poc per

sobre de la mitjana interanual dels últims 15 anys, que és de 59.252 llamps. En canvi, els 167 DT

registrats durant el 2018 representen un 130% sobre la mitjana, que és de 128. La Taula 1 resumeix

els registres de l’any 2018, agrupats per mesos. Els DT són testimonials a l’hivern, s’incrementen a

la primavera i són freqüents a l’estiu. A la tardor decreixen força, per tornar als mínims de l’hivern.

Curiosament, si bé juliol de 2018 va ser el mes amb més DT, amb activitat gairebé cada dia, el total

dels llamps d’aquest mateix mes només va assolir el 50% de la mitjana interanual del juliol. Juny,

juliol i agost acumulen el 52% dels llamps de tot l’any; i si hi afegim maig i setembre, en aquests 5

mesos ocorren el 86% de llamps de tot l’any.

Taula 1. Dies amb tempesta (DT), llamps núvol-terra (NT) i dies del mes amb tempesta pel conjunt de

Catalunya l’any 2018. Les dues últimes columnes representen els percentatge mensuals de DT i NT

1 Es considera, en aquest apartat, dia amb tempesta aquell on es registra com a mínim un llamp NT en algun punt de Catalunya.

2018 DT NT Dia del mes amb tempesta %DT %NT

Gen. 3 1594 06,07,26 1.8 2.6

Febr. 3 111 05,12 1.8 0.2

Març 12 475 04,06,07,10,11,12,16,17,18,19,26,31 7.2 0.8

Abr. 16 2293 03,04,06,07,08,09,10,11,12,13,24,25,26,27,28,29 9.6 3.7

Maig 23 10559 01,06,07,08,09,10,12,13,14,17,18,19,20,21,22,23,25,26,27,28,29,30,31 13.8 17.1

Juny 19 5270 01,02,03,04,05,06,07,08,09,10,11,12,13,21,22,23,27,28,29 11.4 8.5

Jul. 28 6543 01,02,03,04,05,06,07,08,09,10,11,12,13,14,15,16,18,19,20,21,22,24,25,26,27,29,30,31 16.8 10.6

Ag. 26 20685 01,02,04,05,06,07,08,09,10,11,12,13,14,16,17,18,19,20,21,22,23,24,28,29,30,31 15.6 33.4

Set. 16 10159 03,04,05,06,07,08,09,10,11,12,15,16,17,18,21,29 9.6 16.4

Oct. 12 2950 06,07,08,09,10,14,15,17,18,19,20,31 7.2 4.8

Nov. 9 1230 01,05,08,09,15,16,17,18,20 5.4 2.0

Des. 0 0 (NA) 0.0 0.0

167 61869

2.2. DISTRIBUCIÓ DIÀRIA DE LES TEMPESTES

La Taula 2 presenta els 15 dies amb més llamps del 2018. El dia amb més llamps a Catalunya va

ser el 9 d’agost, seguit del 17 d’agost. Els segueixen majoritàriament dies d’estiu (juliol, agost,

setembre) i algun dia de primavera (maig). Tot i l’elevat nombre de dies de tempesta del 2018 (167),

cal tenir present que el 50% dels llamps anuals es van acumular en aquests quinze dies. Cal

mencionar que la llista inclou fins a 5 dies de maig, i és que el maig de 2018 va ser especialment

actiu.

Taula 2. Dies amb major registre de llamps durant el 2018. La cinquena columna (% Anual) correspon

al percentatge que suposen els llamps del dia en qüestió respecte del total anual.

Aquests percentatges s’acumulen a la última columna.

Una altra manera de presentar la informació dels dies de tempesta és en forma de calendari, tal

com es pot veure a la Fig. 2.

A la Fig. 3 es presenta el mapa de llamps del 9 d’agost de 2018, en el format que es pot consultar

diàriament al web (http://www.meteo.cat/observacions/llamps). Cal esmentar aquí que a l’hora de

calcular els estadístics de llamps, només es consideren aquells que es localitzen en territori català

(els que cauen al mar, a l’Aragó o a França i Andorra no computen en els totals anuals que es

presenten en aquest informe).

Ord Mes Dia llamps % % Acum

1 8 9 5613 9.07 9.07

2 8 17 3718 6.0 15.1

3 9 12 3107 5.0 20.1

4 9 5 2239 3.6 23.7

5 5 30 2166 3.5 27.2

6 5 12 1997 3.2 30.5

7 7 16 1876 3.0 33.5

8 8 12 1875 3.0 36.5

9 6 28 1863 3.0 39.5

10 9 3 1457 2.4 41.9

11 8 23 1307 2.1 44.0

12 8 7 1216 2.0 46.0

13 8 29 1151 1.9 47.8

14 8 16 1148 1.9 49.7

15 5 28 1000 1.6 51.3

Figura 2: Calendari dels dies de tempesta del 2018 amb els 15 dies amb més llamps pel conjunt de Catalunya

Figura 3. Llamps NT del 9 d’agost de 2018. El símbol del llamp correspon a la seva polaritat, havent-hi llamps

de càrrega negativa (-) i de càrrega positiva (+). El color dels símbols indica el tram horari al qual

correspon el llamp. L’hora d’actualització i la dels trams de la llegenda estan expressats en Temps

Universal (TU). Cal sumar-hi dues hores per passar a l’hora oficial.

2.3.DISTRIBUCIÓ MENSUAL DELS LLAMPS

La distribució mensual dels llamps representada a la Fig. 4 mostra com l’activitat mitjana (2004-

2017) a Catalunya es concentra als mesos d’estiu. Hi ha un fort creixement de l’activitat a finals de

primavera, que culmina a l’agost. Setembre també és un mes amb molta activitat, si bé aquesta ja

decreix força a l’octubre i a partir de desembre passa a ser testimonial. Comparant l’anualitat 2018

amb aquesta mitjana dels últims anys, destaquen els registres dels mesos de gener, maig i agost,

força per sobre de l’habitual. L’episodi del 6-7 de gener 2018 va presentar una elevada activitat

elèctrica, molt poc freqüent en un mes de gener. De fet, es van registrar pedregades a diferents

indrets i es van produir dos tornados, que van afectar els termes municipals de Cardona (el Bages)

i Navès (el Solsonès). Els registres de maig també doblen la mitjana interanual, en aquest cas per

la suma de diversos episodis. Com ja s’ha comentat anteriorment, fins a 5 episodis de maig figuren

als més prolífics de l’any (Taula 2). Al contrari, juny i juliol de 2018 van ser molt més tranquils, amb

valors al voltant de la meitat de la mitjana. L’activitat de l’agost va tornar a estar per sobre de la

mitjana (140%), mentre que la resta de l’any va seguir un patró similar a la mitjana dels últims 14

anys.

Figura 4. Núm. mensual de llamps registrats a Catalunya durant el 2018 i mitjana interanual del període

2004-2017.

Respecte dels dies de tempesta (DT) de 2018, es pot observar a la Fig. 5 com els registres mensuals

són superiors a la mitjana de març a novembre, fet que s’acaba traduint en aquests 167 DT totals

de l’any, que com s’ha comentat representen 42 dies més que la mitjana dels últims anys. Aquestes

diferències també s’han analitzat en l’àmbit espacial, a través dels mapes d’anomalia de dies de

tempesta, que s’han començat a publicar als butlletins climàtics estacionals de l’SMC. La Fig. 6

mostra per exemple l’anomalia de primavera 2018. S’hi pot observar com tot Catalunya va presentar

anomalia positiva, especialment a punts del Prepirineu occidental, on es van assolir fins a +11 dies

respecte de la mitjana, així com sectors del Pirineu, del prelitoral Sud i massís del Montseny.

Figura 5. Dies de tempesta mensual registrats a Catalunya l’any 2018 i mitjana interanual del període 2004-

2017.

Figura 6: Mapa d’anomalia de dies de tempesta de primavera 2018, respecte de la mitjana del període

2004-2017

3. VALORS MITJANS (2004-2018)

3.1. TRETS CARACTERÍSTICS

Si bé enguany ja es disposa d’una sèrie de 15 anys de dades, l’informe fa referència a valors mitjans

i no climàtics, perquè es considera que no es disposa d’una sèrie prou llarga per extreure estadístics

de la climatologia dels llamps a Catalunya. De fet, els valors del període analitzat posen de manifest

la gran variabilitat interanual d’aquest meteor. Els prop de 29.000 llamps de l’any 2012 (48%

respecte a la mitjana interanual) contrasten amb els més de 145.000 de l’any 2006 (més del 245%

respecte de la mitjana interanual) (Fig. 7). Aquesta variabilitat comporta que es requereixi una sèrie

llarga de dades per tal de poder donar valors climàtics sobre l’activitat de llamps al nostre país. Ara

bé, això no impedeix que l’anàlisi de la sèrie de dades que es disposa actualment tingui el seu

interès, perquè ja mostra una sèrie de patrons que es repeteixen any rere any.

Figura 7. Nombre de llamps per anualitat a Catalunya (anys 2004-2018) i mitjana del període (línia horitzontal,

59.252).

8651996100

145440

53128 55397 58771

4486835099

28856

40832

70314

4390038403

29282

61869

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Nú

me

ro d

e lla

mp

s

A continuació es presenta un resum dels trets més destacats de les tempestes i els llamps a

Catalunya en el període 2004-2018.

A Catalunya cauen, de mitjana, més de 59.000 llamps a l’any, els quals es distribueixen en

128 dies de tempesta.

Malgrat en el conjunt de Catalunya es registra alguna tempesta un de cada 3 dies, el 80%

dels llamps es concentren només en 25 dies aproximadament.

El dia de màxima activitat de la sèrie va ser el 15 d’agost de 2006, en el qual es van arribar

a registrar fins a gairebé 28.000 llamps (gairebé tants en un dia com tots els de l’any 2012).

Entre juliol i agost es registren el 45% dels llamps que cauen en tot l’any. Si hi afegim maig,

juny i setembre, aquest percentatge puja fins al 85%. La temporada de tempestes es pot

considerar que va d’abril a octubre (95% dels llamps), mentre que entre novembre i març

aquestes són testimonials (5%).

Amb el transcurs de la primavera s’incrementen molt els dies de tempesta, si bé en aquest

període són locals i amb pocs llamps. A mesura que avança l’estiu, disminueixen els DT,

però en canvi les tempestes són més extenses i acumulen molts més llamps (Fig. 8).

L’elevat nombre de dies de tempesta anuals, 128 de mitjana, posa de manifest que les tempestes

són freqüents a Catalunya, si bé en la majoria de dies aquestes són testimonials i d’àmbit local. En

canvi, el 80% de l’activitat es concentra en 25 dies, paràmetre que representa millor els dies on les

tempestes són protagonistes al conjunt del país. La taula 3 presenta un recompte per anys dels dies

amb major activitat, agrupats per trams. Els dies amb més de 500 llamps són uns 28 a l’any, si es

puja el llindar a mil llamps, tenim 16 dies. Només 6 dies a l’any estan per sobre dels 2.500 llamps,

mentre que els dies de tempesta amb més de 5.000 llamps ja són molt poc freqüents. De fet, en els

últims 8 anys només s’ha donat tres cops. En aquesta taula es torna a posar de manifest que 2006

va ser un any excepcional, ja que presenta valors que dupliquen la mitjana en gairebé tots els trams.

Figura 8. Dies de tempesta (barres) i núm. de llamps per dia de tempesta (línia, eix secundari) (mitjana

2004-2018)

Taula 3. Dies de tempesta (DT) per any on se supera un cert llindar de llamps a Catalunya

(període 2004-2018).

>500 >1.000 >2.500 >5.000 >10.000

2004 33 22 8 2 1

2005 35 22 13 6 0

2006 49 37 21 7 1

2007 28 15 5 2 0

2008 20 14 7 2 0

2009 31 18 5 0 0

2010 23 13 4 0 0

2011 25 10 2 0 0

2012 18 7 1 0 0

2013 26 13 3 0 0

2014 38 22 6 1 0

2015 26 14 1 0 0

2016 20 11 3 0 0

2017 14 6 2 1 0

2018 41 14 3 1 0

Mitjana 28 16 6 1 0

3.2. DISTRIBUCIÓ HORÀRIA

L’estudi de la distribució de les tempestes al llarg del dia és interessant perquè aquestes presenten

un marcat cicle horari. La Fig. 9 presenta la freqüència dels llamps considerant períodes d’una hora,

tant per Catalunya com per part del mar Balear (zona de mar present a la Fig. 3). A Catalunya, la

majoria de llamps ocorren durant la segona part del dia, amb un màxim d’activitat que se situa entre

les 14 i les 18 TU2. Entre les 12 i les 19 TU es concentra el 72% de l’activitat, i si es divideix el dia

en dos (0-11, 12-23 TU) la segona part del dia conté el 83% de l’activitat. Aquest patró està

directament relacionat amb el cicle solar d’escalfament diürn i els processos convectius que se’n

deriven. El màxim no es correspon exactament amb les 12 TU, sinó que té un retard d’algunes hores

ocasionat per la inèrcia tèrmica del refredament nocturn, que fa que l’escalfament més gran es

produeixi després del migdia solar, però associat també al cicle natural de les tempestes que es

perllonguen algunes hores després de l’inici de la seva formació.

Figura 9. Freqüència horària (TU) dels llamps a Catalunya i pel mar Balear (període 2004-2017).

2 Temps Universal (TU): Cal sumar una hora en horari d'hivern i dues en horari d'estiu per passar a l’hora oficial.

D’altra banda, els llamps registrats al mar davant la costa catalana presenten un patró diari ben

diferent, amb una distribució més uniforme al llarg del dia i valors màxims durant la nit. En aquesta

zona, l’activitat es concentra entre agost i octubre. Tot i que les tempestes es donen al llarg de tot

el dia, són més freqüents cap a la mitjanit, mentre que la seva freqüència és mínima cap a migdia.

L’elevada temperatura de l’aigua del mar de final d’estiu afavoreix les tempestes i permet que

aquestes es puguin mantenir durant diverses hores, un fet que tendeix a homogeneïtzar les

freqüències horàries de les tempestes sobre el mar.

3.3. DIES DE TEMPESTA (NIVELL CERÀUNIC)

Els dies de tempesta (referits també com a nivell ceràunic en l’àmbit de la protecció contra el llamp

o en les telecomunicacions) representen el nombre de dies de l’any on hi ha tempesta en una

determinada zona. Mentre que els DT representats a les Fig. 5 i Fig. 8 corresponen als registres pel

conjunt de Catalunya, la distribució geogràfica dels DT d’aquest apartat s’ha calculat a partir d’una

malla de 20 x 20 km. Segons els llamps registrats a cada cel·la es calculen els dies de tempesta

(mitjana de la sèrie) i a continuació es representa amb isolínies, tal i com es presenta a la Fig. 10.

Cal tenir present que aquest mapa és una mitjana de del període 2004-2018 i no es pot considerar

climàticament significatiu.

La Fig. 11 mostra el mapa d’anomalia de dies de tempesta 2018, obtingut a partir de la diferència

respecte de la mitjana 2004-2017. Durant el 2018, en la major part del territori hi va haver el nombre

habitual de dies de tempesta, si bé s’observa una anomalia positiva al conjunt del Pirineu, en

especial a l’occidental.

Figura 10. Dies de tempesta anuals del període 2004-2018 elaborat a partir de les dades de la XDDE.

Figura 11. Anomalia de dies de tempesta 2018, diferència respecte de la mitjana 2004-2017.

3.4. DENSITAT DE LLAMPS A CATALUNYA

La Figura 12 presenta la densitat3 de llamps a Catalunya (mitjana 2004-2018). El mapa mostra com

el màxim de densitat se situa al Prepirineu, sobretot entre les comarques del Solsonès, Berguedà i

Ripollès. Per contra, el mínim se situa al nord de la Costa Brava, fet que genera un notable gradient

de densitat en poc més de 100 km.

Figura 12. Densitat anual de llamps (llamps NT per quilòmetre quadrat i any), mitjana del període 2004-2018.

3 Per garantir un resultat uniforme, tenint present la incertesa del sistema de mesura, primer es calcula la densitat de llamps en cel·les de 20 x 20 km i sobre aquest resultat s’hi apliquen les isolínies

També és destacable el fet que el màxim no està situat als Pirineus axials, sinó més aviat al

Prepirineu. Aquesta distribució irregular de la densitat de llamps respon a tot un seguit de motius,

que en alguns casos se superposen entre ells. El primer i més important de tots és l’orografia, i

associada a aquesta, l’orientació. Els vessants sud de les muntanyes reben més energia calorífica

per unitat de superfície i afavoreixen més la convecció. Així, doncs, és normal que el vessant sud

dels Pirineus sigui la zona amb més descàrregues.

3.5. MULTIPLICITAT DELS LLAMPS

El llamp sovint es compon d’un seguit de descàrregues, separades per desenes de mil·lisegons.

Tot i que a simple vista no es poden diferenciar, els sistemes de detecció remota de llamps com la

XDDE sí que són capaços de detectar totes les descàrregues de cada llamp. En aquest punt, cal

mencionar que al final de l’informe s’inclou un annex on s’explica en detall el conjunt del fenomen

“llamp”. Se’n recomana la lectura per entendre millor els conceptes que apareixen a continuació,

com el de descàrrega, llamp simple o múltiple, polaritat i multiplicitat del llamp.

Aproximadament la meitat dels llamps només contenen una descàrrega, llavors s’anomenen de

descàrrega simple. L’altra meitat són llamps amb diverses descàrregues (descàrrega múltiple). La

Fig. 13 presenta la distribució de les descàrregues per llamp, que poden superar la desena en casos

concrets. A més a més, la multiplicitat es calcula per cada polaritat, ja que els llamps negatius

presenten més descàrregues que els positius. Així, els llamps negatius són de descàrrega simple

en un 48%, mentre que els positius són simples en un 82% dels casos. També es pot observar com

a mesura que augmenta el nombre de descàrregues per llamp, se’n redueix la seva freqüència

(aproximadament a la meitat en cada increment de descàrrega per llamp).

La multiplicitat (descàrregues per llamp) mitjana a Catalunya és d’1,8 pels llamps negatius, mentre

que pels positius és d’1,2. Si bé en la majoria de llamps totes les descàrregues tenen el mateix punt

d’impacte (comparteixen el canal de la descàrrega), hi ha llamps on les descàrregues subsegüents

d’un mateix llamp contacten amb la superfície en un punt diferent del de la primera descàrrega. Es

calcula que el nombre d’impactes és d’entre 1,5 i 1,7 vegades el nombre de llamps.

Figura 13. Distribució percentual del nombre de descàrregues per llamp (període 2010-2017), segons la

polaritat del llamp.

3.6. DADES ELÈCTRIQUES DELS LLAMPS (CORRENT DE PIC)

La descàrrega de retorn del llamp porta associat un fort corrent elèctric, que pot tenir polaritat

positiva o negativa. Si el llamp connecta una zona de càrrega negativa del núvol amb una zona de

descàrrega positiva del terra, la descàrrega de retorn és negativa. Si la distribució de càrregues és

a la inversa, la descàrrega és llavors positiva. Els sistemes de detecció remota com la XDDE fan

una estimació del corrent de pic de cada descàrrega (càlcul indirecte, es considera que la incertesa

és del 10-20%). Aquest corrent normalment disminueix en descàrregues subsegüents (Fig. 14). Així,

a l’hora de fer l’anàlisi elèctrica dels llamps, es té per costum caracteritzar el llamp a partir del corrent

de pic i la polaritat de la primera descàrrega de retorn de cada llamp.

Figura 14. Corrent de pic (kA) per a la primera i subsegüents descàrregues del llamp (fins a la cinquena).

Mitjana per al període 2010-2017.

Del conjunt de llamps registrats a Catalunya durant el període 2011-2017, el 80% van ser de polaritat

negativa i el 20% de polaritat positiva. En referència al corrent de pic de la primera descàrrega de

retorn, se’n presenta l’histograma a la Fig.15. Els estadístics més rellevants es poden consultar a la

Taula 4. La mitjana d’intensitat (corrent de pic) pels negatius del període va ser de -18,2 kA (mediana

de -12,9 kA) mentre que pels positius va ser de 27,2 kA (mediana 15,3 kA). Aquesta important

diferència entre la mitjana i la mediana és fruit de l’asimetria de la distribució, on els valors baixos

són molt freqüents i els alts molt poc freqüents, patró que s’observa en ambdues polaritats (Fig. 15).

A la Taula 4 s’observa com el 75% dels corrents de pic estan per sota de -20,0 kA (32,3 kA en

positius). D’altra banda, es poden considerar valors extrems aquells per sobre del percentil 90, és a

dir, -33,9 kA en llamps negatius i 62,7 kA en llamps positius.

Taula 4. Mitjana i percentils significatius en llamps d’ambdues polaritats (període 2010-2017)

Polaritat Mitjana Mediana Perc.75 Perc.90 Perc.95 Màxim

Negativa -18.2 -12.9 -20.0 -33.9 -48.0 -498.4

Positiva 27.2 15.3 32.3 62.7 137.9 483.6

Figura 15. Histograma del corrent de pic (kA) de la primera descàrrega de retorn dels llamps registrats a

Catalunya en el període 2010-2017. Els valors màxims arriben a més de 400 kA, si bé representen una

fracció mínima dels llamps, que en l’histograma s’acumula en la categoria de més de 150 per ambdues

polaritats (extrems de l’eix d'abscisses)

La Fig. 16 mostra el percentatge d’ambdues polaritats segons els mesos de l’any. En els

mesos de menor activitat, i en especial els d’hivern, presenten una major proporció de

llamps positius. En aquests mesos, el desenvolupament dels núvols de tempesta és menor,

fet que es tradueix en uns centres de càrrega a menor altitud. Així, el centre de càrrega

superior positiu, que a l’estiu es pot trobar ben bé a 8-10 km d’altitud, a l’hivern pot estar a

5-6 km i afavorir la interacció d’aquest centre de càrrega amb la superfície (llamps positius).

D’altra banda, aquests positius d’hivern també presenten corrents de pic més elevats. Els

negatius, que dominen tot l’any i en especial durant els mesos de major activitat, presenten

una mitjana de corrent de pic més estable.

Figura 16. Distribució de polaritat i corrent de pic dels llamps pels mesos de l’any. També es representa la

fracció mensual del nombre de llamps.

ANNEX. EL LLAMP

Malgrat la seva curta durada, el llamp engloba una sèrie de processos que s’esquematitzen a la

figura A1. Un cop el núvol està polaritzat i la superfície terrestre s’ha carregat per inducció (A), s’inicia

la descàrrega amb un traçador descendent (el traçador esglaonat), que a través d’una sèrie de petits

impulsos, va formant la típica estructura ramificada dels llamps (B).

A mesura que el traçador esglaonat s'acosta a terra, se’n forma un d’ascendent (el traçador de

connexió). Ambdós traçadors es troben i es forma un canal ionitzat altament conductor, per on es

genera la descàrrega de retorn (C). Aquesta origina un fort corrent elèctric, amb una durada

aproximada de 100 microsegons. La descàrrega genera un augment sobtat de la temperatura amb

un pic de fins a 30.000 K, i l’augment sobtat de pressió associat a la calor es tradueix en una ona de

pressió de l’aire: el tro.

Si el procés acaba aquí, tenim un llamp de descàrrega simple. Sovint, si encara hi ha càrrega

disponible al núvol, es poden produir més descàrregues (llamp de descàrrega múltiple). Aquestes

descàrregues secundàries (F) són lleugerament diferents de la primera. S’inicien amb un traçador

ràpid (E), que baixa sense pausa pel canal ionitzat de la primera descàrrega (D). En cas de produir-

se una tercera descàrrega, es repetiria la seqüència E-F. S’han arribat a observar llamps múltiples

de fins a 15 descàrregues.

En un 30% dels casos el traçador ràpid (E) pot no seguir tot el camí ionitzat i es bifurca prop de la

superfície, i per tant les posteriors descàrregues impacten en llocs diferents de la primera (un mateix

llamp pot tenir diferents punts d’impacte). Cal remarcar que el conjunt del procés és tan ràpid que

l’ull humà no distingeix aquestes descàrregues secundàries de la primera i, per tant, a simple vista

no podem diferenciar els llamps de descàrrega simple i múltiple. Com a molt es pot percebre un

efecte de parpelleig. El temps entre descàrregues successives és d’unes desenes de mil·lisegons.

En termes mitjans, entre descàrregues de retorn sol aparèixer un corrent continu de l’ordre de 100-

500 ampers i el pic de corrent de la descàrrega sol arribar fins a uns 10-15 kA en pocs microsegons.

Figura A1. Fases del llamp. (A) Separació de càrregues a l’interior del núvol de tempesta. (B) Guia

esglaonada i traçador ràpid. (C) Descàrrega de retorn del llamp. (D) Canal ionitzat que perdura entre

descàrregues (E) Traçador ràpid (F) Segona descàrrega de retorn.

Vídeo d’alta velocitat

En els últims anys, les videocàmeres digitals d’alta velocitat s’han incorporat als equipaments que

es fan servir per mesurar i estudiar els llamps. Les filmacions de fins a deu mil frames per segon

que es poden obtenir amb aquestes càmeres han donat un nou impuls a l’estudi i caracterització de

la morfologia del llamp.

Un dels fenòmens que s’ha estudiat amb aquest mitjà és el de la captura. La guia esglaonada (Fig.

A1) no contacta directament amb el terra, sinó que des de la superfície es generen diverses guies

ascendents que van a buscar la descendent que s’aproxima. El camp elèctric és més intens quan

el terreny presenta arestes o punxes, fet que afavoreix que les guies ascendents sorgeixin

d’objectes com els arbres, i sobretot d’estructures metàl·liques com antenes, torretes elèctriques o

edificis alts.

Un cop es produeix la captura (unió entre guia descendent i ascendent) es produeix la descàrrega

de retorn, en forma de fort corrent, el qual neutralitza la càrrega elèctrica dipositada al canal per la

guia descendent.

Llamp descendent negatiu

La figura A2 mostra un exemple d’un llamp descendent negatiu (el més comú dels llamps) observat

amb videocàmera digital d’alta velocitat. La Figura A2.a mostra una “staked image”, imatge que es

correspon a la suma de tots els frames de la seqüència de vídeo (excepte els frames corresponents

a la descàrrega de retorn, molt més brillants, que saturen la imatge).

La resta d’imatges de la figura corresponen a moments concrets de la filmació. A l’inici del llamp

apareixen diverses guies esglaonades que s’originen simultàniament (Fig. A2.b), que comencen

una “cursa” cap a la superfície. S’han observat guies simultànies en molts dels vídeos i es considera

que de fet tenen un mateix origen dins el núvol, però queda tapat pel mateix núvol. Les guies es van

dividint i bifurcant a mesura que avancen amb una velocitat similar. La lluminositat dels canals no

és igual, i s’ha observat que el de major lluminositat acostuma a ser el que primer arriba a terra (en

aquest exemple de la figura A2 és la guia central). Després de la captura (la unió entre la guia

descendent i l’ascendent), es produeix la descàrrega de retorn. En aquest cas, la figura A2.c mostra

dues descàrregues gairebé simultànies. Finalment, el frame A2.d mostra una descàrrega

secundària. Aquesta baixa per una guia ràpida (no es ramifica). La guia d’aquesta descàrrega es

pot reconèixer a la “staked imatge” per la corba que fa a mitjana alçada, i es pot veure com segueix

un camí diferent de la guia esglaonada que ha generat la primera descàrrega. La durada total

d’aquest llamp en concret va ser de 0,4 segons.

Pel que fa a la seqüència temporal dels frames de la figura A2, el frames (b) i (c) corresponen al

primer 1% del temps, mentre que la descàrrega secundària (d) es dóna transcorregut un 45% de la

durada total. La resta del temps fins al final del llamp correspon a la transmissió de corrent continu

pel canal de la descàrrega secundària (d). En el vídeo, el corrent continu es reconeix perquè el canal

per on baixa la descàrrega perdura il·luminat, si bé amb menys intensitat, però durant força temps i

acaba suposant més de la meitat de la durada total del llamp.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura A2. (a) “Staked image” d’un llamp descendent negatiu. (b) Instants inicials de la guia esglaona-da.

(c) Primeres descàrregues de retorn, gairebé simultànies. (d) Descàrrega secundària. Fotos: Grup de

recerca del llamp, Universitat Politècnica de Catalunya.

Llamps descendent positiu

Els llamps positius només representen entre un 10 i un 20% dels llamps núvol-terra, i per tant són

més difícils d’observar. El llamp positiu que es mostra a la figura A3 té un desenvolupament inicial

força diferent que el descrit anteriorment per als llamps negatius. En aquest cas, la guia no va

progressant de manera esglaonada, sinó que es van generant guies de curta durada, poc

ramificades, fins que n’hi ha una que contacta amb el terra (captura l’ascendent) i llavors es produeix

la descàrrega de retorn. La staked image de la figura A3 mostra l’acumulació d’aquestes guies,

essent la de més a la dreta per on s’acaba produint la descàrrega de retorn. La durada total d’aquest

llamp va ser de 0,08 segons.

Figura A3. “Staked image” d’un llamp descendent positiu. S’han eliminat els frames corresponents a la

descàrrega de retorn per no saturar la imatge. Fotos: Grup de recerca del llamp, Universitat

Politècnica de Catalunya.