Los rayos son un fotometeoro que consiste en la liberación de energía eléctrica para compensar la carga de una nube de tormenta y el suelo. Son uno de los fenómenos meteorológicos más impactantes y a la vez de los más peligrosos, pudiendo provocar la pérdida de bienes materiales, personales e incluso generar incendios forestales.
En Meteoclim, sabemos la importancia que tiene vigilar las tormentas y sus diversos efectos, incluyendo el impacto de rayos. Es por ello que recientemente hemos desarrollado un sistema de alerta temprana a la vez que diversos sistemas de predicción a corto plazo para detectar las zonas y el momento de mayor riesgo asociado a éstas.
Por este motivo, en esta nueva entrada del blog, queremos recopilar todos los datos de descargas eléctricas y compartir con vosotros un breve análisis de ellos. Los datos de rayos han sido extraídos de la red de Earth Networks.
Climatología breve de descargas eléctricas en el entorno de la Península Ibérica
Se presenta en este artículo una breve climatología de descargas eléctricas (rayos nube-nube y nube-tierra) focalizada en las descargas eléctricas nube-tierra en el período 2019 a 2023 (5 años). Esta climatología es puramente descriptiva y recoge series de datos que pueden contener errores puntuales.
En la Figura 1 se muestra un mapa que muestra la región de estudio:
La región considerada para este estudio es la que comprende la Península Ibérica, Mar Balear (incluyendo las correspondientes islas), parte del norte de África y sur de Francia. Se incluyen también algunas partes del Atlántico.
Generalidades y curiosidades
Antes de comenzar con este estudio descriptivo, hagamos una breve reseña para tener claras distinciones:
- Rayo nube-nube: descarga eléctrica de origen atmosférico que ocurre dentro de una nube de tormenta sin que impacte en tierra.
- Rayo nube-tierra: descarga eléctrica de origen atmosférico que ocurre dentro de una nube de tormenta y que además impacta directamente sobre tierra firme.
Desde el 1 de enero de 2019 al 31 de diciembre de 2023 se registraron, según la red de descargas eléctricas disponible en Meteoclim, 2 947 537 rayos nube tierra y 10 065 089 rayos nube-nube. Mientras que las descargas nube-nube supusieron el 77.3 % del número total de descargas eléctricas atmosféricas observadas en este período, el 22.7 % procedieron de rayos nube-tierra.
| Número de rayos nube-tierra | Porcentaje rayos nube-tierra sobre el total (%) | Número de rayos nube-nube | Porcentaje rayos nube-nube sobre el total (%) |
| 2 947 537 | 22.7 | 10 065 089 | 77.3 |
Dentro de los rayos nube-tierra, existen 2 subtipos: los rayos nube-tierra positivos y los rayos nube-tierra negativos.
- Rayo nube-tierra positivo: descarga eléctrica de origen atmosférico que impacta desde la nube de tormenta a tierra y que se caracteriza por transportar carga de polarización positiva.
- Rayo nube-tierra negativo: descarga eléctrica de origen atmosférico que impacta desde la nube de tormenta a tierra y que se caracteriza por transportar carga de polarización negativa.
Los rayos nube-tierra positivos surgen de la parte superior de las grandes nubes de tormenta, donde se almacena la mayor parte de la carga positiva. Se caracterizan por transportar mucha más carga eléctrica y, por tanto, más energía eléctrica a tierra, con lo que la intensidad de la descarga llega a ser muy superior que la de un rayo nube-tierra negativo. De hecho, su estruendo es muy característico, ya que el sonido del trueno es similar al de una explosión.
No sólo es posible diferenciar los rayos positivos y negativos por el sonido del trueno correspondiente, si no que también es posible diferenciarlos de manera visual. Los rayos positivos se caracterizan por tener un único canal de descarga sin bifurcaciones, como si de una sola línea blanca se tratara. En el siguiente vídeo puedes ejemplos de rayos positivos:
A diferencia de los positivos, los rayos negativos pueden presentar múltiples bifurcaciones en el canal principal de la descarga eléctrica. Aquí tienes un buen ejemplo de un rayo negativo impactando contra tierra con múltiples bifurcaciones en el canal principal de descarga.
Los rayos nube-tierra positivos son mucho menos comunes que los negativos, además de ser de media 10 veces más potentes. En la Tabla 2 se resumen el total de descargas de diferente polarización y sus respectivos porcentajes respecto al total de rayos nube-tierra y respecto al total de descargas eléctricas en el período 2019-2023 según la red de descargas almacenada en Meteoclim:
| Número de rayos nube-tierra negativos (-) | Porcentaje de rayos nube-tierra negativos respecto al total de rayos (%) | Porcentaje de rayos nube-tierra negativos respecto al total de descargas eléctricas (%) | Número de rayos nube-tierra positivos (+) | Porcentaje de rayos nube-tierra positivos respecto al total de rayos (%) | Porcentaje de rayos nube-tierra positivos respecto al total de descargas eléctricas (%) |
| 2 596 257 | 88.1 | 20.0 | 350 271 | 11.9 | 2.7 |
En la Tabla 2 se puede apreciar efectivamente que, según los datos, los rayos positivos son mucho menos comunes que los negativos, suponiendo tan sólo un 2.7 % del total del número de rayos nube-tierra detectados.
Ahora que conocemos algunas características básicas sobre los rayos, ¿cuántas descargas nube tierra se registran normalmente cada hora?
Evolución horaria del número de descargas eléctricas
¿A qué hora del día se producen más rayos nube-tierra? ¿A qué hora es menor la actividad? En la Figura 2 se representa el número horario de rayos nube-tierra y su respectivo porcentaje sobre el total:
En la Figura 2 se puede ver que el mayor número de rayos nube-tierra, así como el mayor porcentaje acumulado se da durante la tarde. Durante las primeras 12 horas del día, el número de rayos se mantiene constante durante la noche hasta primeras horas de la mañana. Posteriormente, el conteo, así como el porcentaje sobre el total aumenta ligeramente hasta entrada la tarde, cuando se produce un aumento significativo de este tipo de descargas.
El máximo número de rayos en el período 2019 a 2023 se ha dado a las 16 UTC (18 horas local), con más de 250 000 descargas, suponiendo un 9.34% del total del número de rayos horario. Se puede ver que a partir de las 16 UTC, el número y porcentaje de descargas disminuye paulatinamente hasta el final del día, hasta el 2.49%.
Si tomamos las horas nocturnas, como referencia, desde las 21 UTC hasta las 4 UTC y sumamos todos los porcentajes, veremos que por la noche se dan aproximadamente el 19% de rayos nube-tierra, mientras que el 81% restante se da durante las horas diurnas.
Si nos fijamos en las horas posteriores al mediodía, durante la tarde, entre las 12 UTC y las 20 UTC es cuando se da el mayor porcentaje de descargas nube-tierra. En esta franja horaria se da el 61.4% de los rayos nube-tierra. Este hecho se debe a que durante la época estival y de transición de estaciones (primavera a verano y verano a otoño) es cuando se produce mayor calentamiento del suelo, de manera que la diferencia de temperaturas entre la superficie y las capas medias y altas de la troposfera aumenta.
Al aumentar la diferencia de temperatura entre la superficie y las capas medias y altas de la troposfera se favorece la intensidad de la convección, de modo que cuando la dinámica de la atmósfera favorece el aporte de humedad y los cambios de masas de aire necesarios, se producen nubes de gran crecimiento vertical que provocan multitud de rayos.
Evolución mensual del número de descargas eléctricas
Hemos visto anteriormente que existe un patrón muy característico en el número de rayos que caen a cada hora del día. ¿Y al mes? ¿Qué mes del año es el que más actividad nube-tierra tiene? ¿Y el mes que menos? En la Figura 3 se muestra la evolución mensual del número de rayos nube-tierra y su respectivo porcentaje sobre el total:
Si nos fijamos en la Figura 3, veremos que existe una variabilidad notable tanto en el número total de rayos nube-tierra registrados como en el porcentaje. Durante los meses de invierno es cuando se produce el mínimo de actividad eléctrica nube-tierra, mientras que en verano es cuando se produce el máximo.
En los meses centrales del año y a inicios del otoño se observa un patrón interesante en el conteo y porcentaje de rayos. En junio se produce un primer máximo en el número de descargas, con casi 600 000 rayos registrados en el período, suponiendo casi el 20% de todos los rayos registrados durante el año. En cambio, en julio la actividad eléctrica en la región cae hasta el 10.19% para luego repuntar ligeramente en agosto hasta el 13.3% aproximadamente.
En septiembre es cuando se produce el máximo de actividad eléctrica nube-tierra. Con más de 700 000 rayos nube-tierra, el 24.14% del total de rayos se produce en este mes, consecuencia de la llegada de masas de aire más frío en altura en contraste con un mar Mediterráneo muy cálido. Posteriormente, en los mapas de densidad de rayos nube-tierra comprobaremos que esto es así.
En los meses centrales del otoño es cuando la actividad nube-tierra disminuye considerablemente. Desde octubre hasta diciembre, el porcentaje sobre el total del rayos nube-tierra oscila entre el 4.7% y el 7.1% aproximadamente.
Ahora que conocemos algunas generalidades sobre los rayos nube-tierra y su distribución horaria y mensual, ¿dónde se concentra la mayor cantidad de descargas?
Densidad espacial de descargas eléctricas
Entendemos densidad espacial de descargas eléctricas a la relación que hay entre el número total de rayos (nube-nube o nube-tierra) que caen dentro de un área determinada. Se define como el número de rayos dividido por el área.
En este apartado encontrarás información sobre en qué región se ha producido la mayor cantidad de rayos nube-nube y nube-tierra en el período 2019-2023.
Densidad total de rayos nube-nube
Aunque los rayos nube-nube no tienen el mismo impacto que los nube-tierra, sí resulta interesante visualizar su distribución espacial. Como hemos visto anteriormente, los rayos nube-nube son mucho más comunes que los nube-tierra, con lo que es de esperar que su densidad espacial sea mayor.
En la Figura 4 se representa un mapa de densidad de rayos nube-nube por kilómetro cuadrado de área y promediado por día para el período de 2019 a 2023:
En la Figura 4 se puede ver una gran variabilidad espacial de la densidad de rayos nube-nube. Mientras que el extremo sur, suroeste, noroeste y norte de la Península Ibérica es donde existe menor densidad, a medida que nos desplazamos hacia el interior, norte y noroeste se produce un aumento considerable del número de rayos nube-nube por km2.
En particular, hay 4 regiones de la Península que destacan por su actividad nube-nube: la región limítrofe entre Murcia, Andalucía y Castilla-La Mancha, la región que limita el norte de la Comunidad Valenciana y Aragón, así como el sur de La Rioja y zona pirenaica, donde existe la mayor concentración de rayos nube nube. En estas zonas la densidad alcanza localmente los 0.05 rayos/km2 por día (18.25 rayos nube-nube/km2 al año).
Existe un punto en común entre estas regiones, y es que todas tienen una orografía compleja. La presencia de zonas montañosas favorece el crecimiento de nubosidad vertical, que es la responsable de generar actividad eléctrica atmosférica.
Densidad total de rayos nube-tierra
Ahora que hemos visto de manera cualitativa la distribución espacial de la densidad de rayos nube-nube, pasemos a ver dónde y cómo se reparten sobre el entorno de la Península Ibérica los rayos nube-tierra.
En la Figura 5 se representa el mapa de densidad de rayos nube-tierra en el entorno de la Península Ibérica promediado por día para el período 2019-2023:
En la Figura 5 se puede apreciar que la mayor densidad de rayos nube-tierra se produce en las mismas zonas donde está el máximo de densidad de rayos nube-nube. Destacan sobre todo área pirenaica de Aragón y Cataluña, el Maestrazgo y Mar Balear. En estas zonas se aprecia un máximo de hasta 0.02 rayos/km2 por día (7.3 rayos/km2 por año) de media.
Al igual que ocurría en la distribución espacial de rayos nube-nube, la densidad de rayos nube-tierra disminuye progresivamente cuanto más al suroeste y norte de la región.
Veamos a continuación cómo se han repartido sobre el territorio los rayos nube-tierra para cada año.
Densidad anual de rayos nube-tierra
Tal y como hemos podido ver anteriormente, podemos deducir que cada año se producen tormentas tanto en la Península como en Baleares. Sin embargo, las tormentas nunca afectan por igual al territorio, con lo que cada año su distribución varía a lo largo del territorio. Esto también afecta a la cantidad de rayos registrados. En este apartado veremos cómo es la distribución anual de rayos nube-tierra desde 2019 a 2023.
En la Tabla 4 se muestran el número total de rayos nube-tierra por año:
| Año | Número de rayos | Porcentaje sobre el total de rayos (%) |
| 2019 | 280 976 | 9.5 |
| 2020 | 604 975 | 20.5 |
| 2021 | 977 959 | 33.2 |
| 2022 | 489 492 | 16.6 |
| 2023 | 594 135 | 20.2 |
Con los datos de la Tabla 4 sobre la mesa, se pueden extraer diferentes conclusiones:
- 2021 fue el año más tormentoso de la serie, con casi 1 millón de rayos nube-tierra registrados, suponiendo casi un tercio del total de rayos registrados en la serie.
- 2019 fue el año menos tormentoso de la serie, con apenas 281 mil descargas nube-tierra, suponiendo menos del 10% del total de rayos en el período estudiado.
- La actividad eléctrica en 2020 y 2023 fue similar, en torno a las 600 mil descargas, suponiendo alrededor de un 20% del total de rayos registrados en cada uno de esos años.
Conviene destacar que aunque un año en general sea menos tormentoso, localmente puede haberse registrado una elevada cantidad de descargas eléctricas. Veamos a continuación cómo se han repartido sobre el territorio las descargas nube-tierra para cada año.
Año 2019
En la Figura 6 se representa la densidad espacial de rayos nube-tierra registrados en el año 2019 en el entorno de la Península y Baleares:
En la Figura 6 llama la atención que los máximos de densidad se localizan en el mar. En concreto, el entorno del Mar Balear, litoral central catalán y el Mar Menor registraron densidades entre 0.01-0.02 rayos/km2 por día (3.65-7.3 rayos/km2 ). Es decir, que una de las regiones de mayor actividad eléctrica se situó en el propio mar. En cambio, conviene destacar otras áreas de gran actividad eléctrica, como el interior de Valencia, este y extremo sur de Castilla-La Mancha, con núcleos de descargas muy localizados debido a células tormentosas muy activas.
Año 2020
En la Figura 7 se representa la densidad espacial de rayos nube-tierra registrados en el año 2020 en el entorno de la Península y Baleares:
En la Figura 7 se puede ver que, comparando con el año 2019, 2020 fue un año con más densidad de rayos nube-tierra en general. Destacan sobre todo el litoral valenciano, Mar Balear y región pirenaica, aunque la densidad de descargas también fue notable en puntos del interior y norte peninsular. Las mayores densidades oscilaron entre 0.02-0.03 rayos/km2 por día (7.3-11 rayos/km2).
Año 2021
En la Figura 8 se representa la densidad espacial de rayos nube-tierra registrados en el año 2021 en el entorno de la Península y Baleares:
Si nos fijamos en los datos representados en la Figura 8, veremos diferencias sustanciales con respecto a los mapas de 2020 y 2019. Se puede ver que la actividad eléctrica durante este año fue muy notable y con un gran aumento de la densidad de rayos nube-tierra con respecto a estos dos años anteriores. Se puede ver que la mayor densidad vuelve a localizarse sobre todo en el Mar Balear, aunque también destacan mucho zonas del litoral sur de Cataluña, interior de la Comunidad Valenciana y de nuevo zona pirenaica.
En particular, si nos fijamos en algunas zonas del Mar Balear, la densidad de rayos nube-tierra durante el 2021 alcanzó localmente más de 0.05 rayos/km2*día (18.25 rayos/km2).
Año 2022
En la Figura 9 se representa la densidad espacial de rayos nube-tierra registrados en el año 2022 en el entorno de la Península y Baleares:
Siguiendo la representación de datos de la Figura 9, en el año 2022 se puede apreciar una disminución considerable de la actividad eléctrica con respecto al año 2021. Sin embargo, se puede ver que algunas zonas la densidad de rayos más alta abarca un área más extensa, como en el levante mallorquín, donde en años anteriores la densidad de rayos no era particularmente elevada a pesar de que la densidad de rayos en toda la región de estudio sí lo era.
Durante este año, las mayores densidades de rayos nube-tierra alcanzaron los 0.01-0.02 rayos/km2*día (3.65-7.2 rayos/km2).
Año 2023
En la Figura 10 se representa la densidad espacial de rayos nube-tierra registrados en el año 2023 en el entorno de la Península y Baleares:
En el año 2023, la mayor densidad de rayos nube-tierra se ha localizado principalmente en áreas de tierra firme. En concreto, zonas como Navarra, La Rioja y sus zonas limítrofes con Castilla y León, Aragón, zona pirenaica de Cataluña e interior de la Comunidad Valenciana han tenido la mayor densidad de rayos nube-tierra. En estas zonas, la densidad rondó los 0.01-0.02 rayos/km2*día (3.65-7.2 rayos/km2).
Densidad estacional de rayos nube-tierra
¿Y qué ocurre cuando agrupamos los datos por estaciones? En la Tabla 3 puedes encontrar el porcentaje de rayos nube-tierra por estación del año:
| Estación | Número de rayos nube-tierra | Porcentaje sobre el total (%) |
| Primavera | 519 253 | 17.6 |
| Verano | 1 278 537 | 43.4 |
| Otoño | 1 060 911 | 36.0 |
| Invierno | 89 452 | 3.0 |
Según los datos mostrados en la tabla 3, en verano es cuando se produce el mayor número de rayos nube-tierra, con un 43.4% seguido del otoño, con un 36%. En invierno es cuando menos rayos se registran, un 3%. A pesar de que septiembre es el mes del otoño en el que más rayos nube-tierra se registran, lo cierto es que el porcentaje acumulado estacional demuestra que es en verano cuando más rayos se registran.
Es bien sabido que las tormentas siguen un ritmo que depende de las estaciones del año. En la Península Ibérica, al estar situada en latitudes medias, la cantidad de radiación solar recibida varía a lo largo del año, con lo que en las épocas más cálidas es más probable observar actividad eléctrica, mientras que en las épocas más frías es menos probable.
¿Cómo varía la densidad de descargas nube-tierra a lo largo de las estaciones? Veamos a continuación cómo se distribuye espacialmente estas cantidades con las estaciones del año.
Primavera
En la Figura 11 se representa la densidad de rayos nube-tierra en Primavera:
En primavera, la mayor densidad de rayos nube-tierra no destaca por registrar valores elevados en ningún área de la Península. Sin embargo, se puede apreciar en la Figura 11 que existe una distribución homogénea de descargas nube-tierra. Esto es, que durante el período 2019 a 2023 se han producido tormentas repartidas por la mayor parte de la Península y Baleares, aunque la actividad eléctrica no destaca en gran medida.
Sin embargo, aunque las densidades no sean muy elevadas, ciertas áreas como el interior de la Comunidad Valenciana, interior de Cataluña y ciertas partes del norte peninsular son las que registran más rayos durante esta estación, coincidiendo con un período de transición en el que el calentamiento diurno comienza a favorecer el desarrollo de nubosidad vertical. Las densidades más elevadas oscilan entre 0.05-0.06 rayos/km2*día (4.6-5.6 rayos/km2 en primavera) de media.
Verano
En la Figura 12 se representa la densidad de rayos nube-tierra en verano:
La característica principal sobre la climatología de rayos en verano que se aprecia en la Figura 12 es el máximo de descargas nube-tierra localizado en el sur de Aragón y norte de la Comunidad Valenciana, así como en la zona Pirenaica. En estas regiones, la densidad se sitúa entre 0.2-0.3 rayos/km2*día (18.7-28.1 rayos/km2 en verano) de media.
Otras zonas en las que se aprecia una densidad notable de rayos nube-tierra es en la zona limítrofes entre Murcia, Andalucía y Castilla-La Mancha, así como el este de Castilla y León y La Rioja. La actividad tormentosa también fue destacable en el Mar Balear en este período.
Otoño
En la Figura 13 se representa la densidad de rayos nube-tierra en otoño:
Según los datos mostrados en la Figura 13, se puede ver cómo el máximo de densidad de rayos nube-tierra se ha desplazado hacia el Mar Mediterráneo con respecto al verano. Mientras que en verano la mayor actividad eléctrica se sitúa sobre tierra firme, en otoño el máximo de rayos se localiza en el Mar, en el entorno de las Islas Baleares, litoral valenciano y litoral catalán.
La principal razón física que explica este cambio de patrón en el máximo de densidad de rayos nube-tierra se debe a que a finales de verano y principios de otoño la temperatura del agua del mar Mediterráneo se sitúa sobre su máximo. Un mar muy cálido actúa como una gran fuerte de energía para la formación de tormentas.
Cuando se produce la llegada de cambios de masas de aire más cálido a más frío en altura, se generan las típicas tormentas intensas del otoño sobre la región Mediterránea principalmente por la diferencia de temperatura entre un mar muy cálido y una masa de aire frío en altura.
Invierno
En la Figura 14 se representa la densidad de rayos nube-tierra en invierno:
En comparación con la Firua 13, en la Figura 14 se puede ver un contraste muy llamativo en cuanto a la densidad de descargas en el entorno Ibérico-Balear. En invierno se produce una disminución drástica de la actividad eléctrica, de manera que en la Península hay muy pocas zonas con algo de actividad eléctrica apreciable.
Zonas como el litoral cantábrico, golfo de Huelva, Mar de Alborán y litoral mediterráneo son las que albergan la mayor actividad eléctrica nube-tierra en invierno, principalmente debido a la circulación de borrascas activas y descargas de aire frío en altura. No es desdeñable la actividad eléctrica en invierno en torno al Mar Balear. En invierno la densidad máxima oscila entre los 0.01-0.02 rayos/km2*día (0.9-1.8 rayos/km2 en invierno) de media.
Conclusiones
En este artículo hemos expuesto una breve climatología de descargas eléctricas en el entorno de la Península Ibérica y Baleares durante los años 2019 y 2023. En vista de los resultados expuestos podemos extraer diversas conclusiones:
- En el entorno de la Península y Baleares se registraron 2 947 537 rayos nube-tierra.
- Entre las 12 UTC y las 20 UTC es cuando se da el mayor porcentaje de descargas nube-tierra. En esta franja horaria se da el 61.4% de los rayos nube-tierra.
- En septiembre es cuando se produce el máximo de actividad eléctrica nube-tierra. Con más de 700 000 rayos nube-tierra, el 24.14% del total de rayos se produce en este mes.
- La mayor densidad de rayos nube-tierra en el área pirenaica de Aragón y Cataluña, el Maestrazgo y Mar Balear. En estas zonas se aprecia un máximo de hasta 0.02 rayos/km2 por día (7.3 rayos/km2 por año) de media.
- 2021 fue el año más tormentoso de la serie, con casi 1 millón de rayos nube-tierra registrados, suponiendo casi un tercio del total de rayos registrados en la serie.
- 2019 fue el año menos tormentoso de la serie, con apenas 281 mil descargas nube-tierra, suponiendo menos del 10% del total de rayos en el período estudiado.
- En verano es cuando se produce el mayor número de rayos nube-tierra, con un 43.4% seguido del otoño, con un 36%.
Referencias
- Blog Meteoclim: Los rayos y su tipología
- Blog Meteoclim: El enigma de los rayos latentes
- Blog Meteoclim: Las tormentas y su clasificación
- Blog Meteoclim: Día Meteorológico Mundial 2022
- Canal de Youtube de spike95ist
- Canal de Youtube de Dan Robinson
- Canal de Youtube de Tom Warner
Artículos interesantes adicionales
Os recomendamos la lectura de Climatología de descargas eléctricas y de días de tormenta en España (AEMET).
