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Características de los campos eléctricos generados por rayos medidos en la Sabana de Bogotá, Colombia
Publicado 2017-06-01
Palabras clave
- Rayos nube-tierra,
- Campo eléctrico,
- Descarga de retorno negativa,
- Pulsos de descargas preliminares
Cómo citar
Rojas, H., Cruz, A., & Cortés, C. (2017). Características de los campos eléctricos generados por rayos medidos en la Sabana de Bogotá, Colombia. Revista UIS Ingenierías, 16(2), 243–252. https://doi.org/10.18273/revuin.v16n2-2017022
Resumen
En este artículo se presentan y analizan características importantes de los campos eléctricos producidos por rayos (flashes) nube-tierra (CG) en la región central de Colombia. Este estudio es el primero llevado a cabo en el país donde se analizan más de 100 registros de rayos CG. Las mediciones se realizaron en Bogotá, Colombia entre agosto y septiembre de 2016. En total, se incluyeron 138 formas de onda de campo eléctrico obtenidas a partir de 7 tormentas eléctricas con una duración media de 2,7 horas. La distancia de los registros de campo eléctrico estuvo entre 40 y 249 km con respecto al sistema de medición. El análisis estadístico mostró que el 38% de los rayos CG negativos registrados presentaron una sola descarga de retorno (return stroke), lo cual es un porcentaje alto en comparación con otras regiones tropicales y subtropicales. La multiplicidad máxima registrada durante la temporada fue de 9 strokes por flash y la duración media de los flashes con múltiples strokes fue de 165 ms. Además, aunque las formas de onda del campo eléctrico presentan una relación señal-a-ruido (SNR) con un nivel medio, se identificó el tren de impulsos asociados a las descargas preliminares en el 22,8% de los flashes registrados. La duración mínima y máxima de la descarga preliminar para los flashes negativos examinados fue de 800 ns y 22 ms, respectivamente.
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Referencias
C.-L. Wooi, Z. Abdul-Malek, N.-A. Ahmad, y A. I. El Gayar, “Statistical analysis of electric field parameters for negative lightning in Malaysia”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 146, pp. 69–80, 2016.
K. L. Cummins y M. J. Murphy, “An overview of lightning locating systems: History, techniques, and data uses, with an in-depth look at the U.S. NLDN”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 51, no 3, pp. 499–518, 2009.
V. A. Rakov, “Lightning phenomenology and parameters important for lightning protection”, en IX International Symposium on Lightning Protection SIPDA, 2007, no November, pp. 1–24.
B. Salimi, K. Mehranzamir, y Z. Abdul-Malek, “Statistical Analysis of Lightning Electric Field Measured Under Equatorial Region Condition”, Procedia Technol., vol. 11, no Iceei, pp. 525–531, 2013.
X. Qie, Y. Yu, D. Wang, H. Wang, y R. Chu, “Characteristics of Cloud-to-Ground Lightning in Chinese Inland Plateau.”, J. Meteorol. Soc. Japan, vol. 80, no 4, pp. 745–754, 2002.
W.-S. Dong, X.-S. Liu, Y.-J. Zhang, C.-X. Chen, y J.-G. Wang, “Lightning electromagnetic radiation field spectra in the interval from 25 to 100 MHz”, Zhongguo Dianji Gongcheng Xuebao/Proceedings Chinese Soc. Electr. Eng., vol. 23, no 3, pp. 104–107, 2003.
Z. A. Baharudin, M. Fernando, N. A. Ahmad, J. S. Mäkelä, M. Rahman, y V. Cooray, “Electric field changes generated by the preliminary breakdown for the negative cloud-to-ground lightning flashes in Malaysia and Sweden”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 84–85, pp. 15–24, ago. 2012.
Z. A. Baharudin, N. A. Ahmad, M. Fernando, V. Cooray, y J. S. Mäkelä, “Comparative study on preliminary breakdown pulse trains observed in Johor, Malaysia and Florida, USA”, Atmos. Res., vol. 117, pp. 111–121, 2012.
S. N. M. Arshad, M. Izadi, M. Z. A. Ab Kadir, M. A. Abd Bari, N. Rameli, N. Abdul Rahim, y M. N. Hamzah, “Characterization preliminary breakdown in the measured lightning electric fields”, 8th Int. Power Eng. Optim. Conf. PEOCO 2014, no March, pp. 435–438, 2014.
A. Hazmi, P. Emeraldi, M. I. Hamid, y N. Takagi, “Some characteristics of multiple stroke negative cloud to ground lightning flashes in Padang”, Int. J. Electr. Eng. Informatics, vol. 8, no 2, pp. 438–450, 2016.
M. A. Haddad, V. A. Rakov, y S. A. Cummer, “New measurements of lightning electric fields in Florida: Waveform characteristics, interaction with the ionosphere, and peak current estimates”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 117, no 10, 2012.
S. N. M. Arshad, M. Z. A. Ab Kadir, M. Izadi, M. N. Hamzah, C. Gomes, y J. Jasni, “Characterization of measured lightning electric fields observed in Malaysia”, Int. Conf. Light. Prot. (ICLP 2014), pp. 1058–1063, 2014.
H. E. Rojas, C. A. Rivera, J. Chaves, C. A. Cortés, F. J. Roman, y M. Fernando, “New Circuit for the Measurement of Lightning Generated Electric Fields”, en 2017 International Symposium on Lightning Protection (XIV SIPDA), 2017, pp. 1–7.
C. C. Rodríguez, S. M. Peña, y H. O. Boada, “Estudio de los niveles de radiación electromagnética no ionizante en varias zonas de la ciudad de Bucaramanga”, Rev. UIS Ing., vol. 9, no 2, pp. 207–218, 2010.
Y. P. Goyes Peñafiel, G. Jimenez Diaz, y R. Mier Umaña, “Aplicación del método de inversión usando mínimos cuadrados (DLS) para el procesamiento de sondeos eléctricos verticales en Campo Escuela Colorado (Santander) – Caso de estudio”, Rev. UIS Ing., vol. 15, no 2, pp. 125–133, ene. 2016.
C. Tovar, D. Aranguren, J. Lopez, J. Inampues, y H. Torres, “Lightning risk assessment and thunderstorm warning systems”, en International Conference on Lightning Protection (ICLP 2014), 2014, pp. 1870–1874.
D. Aranguren, C. Tovar, J. Inampués, J. Lopez, E. Soto, y H. Torres, “Lightning effects on distribution transformers and reliability of power distribution systems in Colombia”, Ing. e Investig., vol. 35, no Sup 1, pp. 28–33, 2015.
U. Sonnadara, V. Cooray, y T. Götschl, “Characteristics of cloud-to-ground lightning flashes over Sweden”, Phys. Scr., vol. 74, no 5, pp. 541–548, 2006.
M. A. Uman, The Lightning Discharge. New York, USA: Courier Dover Publications, 2012.
V. Cooray y K. P. S. C. Jayaratne, “Characteristics of lightning flashes observed in Sri Lanka in the tropics”, J. Geophys. Res., vol. 99, no D10, p. 21051, 1994.
V. A. Rakov, M. A. Uman, y R. Thottappillil, “Review of lightning properties from electric field and TV observations”, J. Geophys. Res., vol. 99, no D5, p. 10745, 1994.
Z. A. Baharudin, N. A. Ahmad, J. S. Mäkelä, M. Fernando, y V. Cooray, “Negative cloud-to-ground lightning flashes in Malaysia”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 108, pp. 61–67, 2014.
M. G. Ballarotti, C. Medeiros, M. M. F. Saba, W. Schulz, y O. Pinto, “Frequency distributions of some parameters of negative downward lightning flashes based on accurate-stroke-count studies”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 117, no D6, p. n/a-n/a, mar. 2012.
A. Nag y V. A. Rakov, “Pulse trains that are characteristic of preliminary breakdown in cloud-to-ground lightning but are not followed by return stroke pulses”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 113, no 1, pp. 1–12, 2008.
A. Nag y V. A. Rakov, “Electric Field Pulse Trains Occurring Prior to the First Stroke in Negative Cloud-to-Ground Lightning”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 51, no 1, pp. 147–150, feb. 2009.
N. D. Clarence y D. J. Malan, “Preliminary discharge processes in lightning flashes to ground”, Q. J. R. Meteorol. Soc., vol. 83, no 356, pp. 161–172, abr. 1957.
Y. Zhu, V. A. Rakov, S. Mallick, y M. D. Tran, “Characterization of negative cloud-to-ground lightning in Florida”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 136, pp. 8–15, 2015
K. L. Cummins y M. J. Murphy, “An overview of lightning locating systems: History, techniques, and data uses, with an in-depth look at the U.S. NLDN”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 51, no 3, pp. 499–518, 2009.
V. A. Rakov, “Lightning phenomenology and parameters important for lightning protection”, en IX International Symposium on Lightning Protection SIPDA, 2007, no November, pp. 1–24.
B. Salimi, K. Mehranzamir, y Z. Abdul-Malek, “Statistical Analysis of Lightning Electric Field Measured Under Equatorial Region Condition”, Procedia Technol., vol. 11, no Iceei, pp. 525–531, 2013.
X. Qie, Y. Yu, D. Wang, H. Wang, y R. Chu, “Characteristics of Cloud-to-Ground Lightning in Chinese Inland Plateau.”, J. Meteorol. Soc. Japan, vol. 80, no 4, pp. 745–754, 2002.
W.-S. Dong, X.-S. Liu, Y.-J. Zhang, C.-X. Chen, y J.-G. Wang, “Lightning electromagnetic radiation field spectra in the interval from 25 to 100 MHz”, Zhongguo Dianji Gongcheng Xuebao/Proceedings Chinese Soc. Electr. Eng., vol. 23, no 3, pp. 104–107, 2003.
Z. A. Baharudin, M. Fernando, N. A. Ahmad, J. S. Mäkelä, M. Rahman, y V. Cooray, “Electric field changes generated by the preliminary breakdown for the negative cloud-to-ground lightning flashes in Malaysia and Sweden”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 84–85, pp. 15–24, ago. 2012.
Z. A. Baharudin, N. A. Ahmad, M. Fernando, V. Cooray, y J. S. Mäkelä, “Comparative study on preliminary breakdown pulse trains observed in Johor, Malaysia and Florida, USA”, Atmos. Res., vol. 117, pp. 111–121, 2012.
S. N. M. Arshad, M. Izadi, M. Z. A. Ab Kadir, M. A. Abd Bari, N. Rameli, N. Abdul Rahim, y M. N. Hamzah, “Characterization preliminary breakdown in the measured lightning electric fields”, 8th Int. Power Eng. Optim. Conf. PEOCO 2014, no March, pp. 435–438, 2014.
A. Hazmi, P. Emeraldi, M. I. Hamid, y N. Takagi, “Some characteristics of multiple stroke negative cloud to ground lightning flashes in Padang”, Int. J. Electr. Eng. Informatics, vol. 8, no 2, pp. 438–450, 2016.
M. A. Haddad, V. A. Rakov, y S. A. Cummer, “New measurements of lightning electric fields in Florida: Waveform characteristics, interaction with the ionosphere, and peak current estimates”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 117, no 10, 2012.
S. N. M. Arshad, M. Z. A. Ab Kadir, M. Izadi, M. N. Hamzah, C. Gomes, y J. Jasni, “Characterization of measured lightning electric fields observed in Malaysia”, Int. Conf. Light. Prot. (ICLP 2014), pp. 1058–1063, 2014.
H. E. Rojas, C. A. Rivera, J. Chaves, C. A. Cortés, F. J. Roman, y M. Fernando, “New Circuit for the Measurement of Lightning Generated Electric Fields”, en 2017 International Symposium on Lightning Protection (XIV SIPDA), 2017, pp. 1–7.
C. C. Rodríguez, S. M. Peña, y H. O. Boada, “Estudio de los niveles de radiación electromagnética no ionizante en varias zonas de la ciudad de Bucaramanga”, Rev. UIS Ing., vol. 9, no 2, pp. 207–218, 2010.
Y. P. Goyes Peñafiel, G. Jimenez Diaz, y R. Mier Umaña, “Aplicación del método de inversión usando mínimos cuadrados (DLS) para el procesamiento de sondeos eléctricos verticales en Campo Escuela Colorado (Santander) – Caso de estudio”, Rev. UIS Ing., vol. 15, no 2, pp. 125–133, ene. 2016.
C. Tovar, D. Aranguren, J. Lopez, J. Inampues, y H. Torres, “Lightning risk assessment and thunderstorm warning systems”, en International Conference on Lightning Protection (ICLP 2014), 2014, pp. 1870–1874.
D. Aranguren, C. Tovar, J. Inampués, J. Lopez, E. Soto, y H. Torres, “Lightning effects on distribution transformers and reliability of power distribution systems in Colombia”, Ing. e Investig., vol. 35, no Sup 1, pp. 28–33, 2015.
U. Sonnadara, V. Cooray, y T. Götschl, “Characteristics of cloud-to-ground lightning flashes over Sweden”, Phys. Scr., vol. 74, no 5, pp. 541–548, 2006.
M. A. Uman, The Lightning Discharge. New York, USA: Courier Dover Publications, 2012.
V. Cooray y K. P. S. C. Jayaratne, “Characteristics of lightning flashes observed in Sri Lanka in the tropics”, J. Geophys. Res., vol. 99, no D10, p. 21051, 1994.
V. A. Rakov, M. A. Uman, y R. Thottappillil, “Review of lightning properties from electric field and TV observations”, J. Geophys. Res., vol. 99, no D5, p. 10745, 1994.
Z. A. Baharudin, N. A. Ahmad, J. S. Mäkelä, M. Fernando, y V. Cooray, “Negative cloud-to-ground lightning flashes in Malaysia”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 108, pp. 61–67, 2014.
M. G. Ballarotti, C. Medeiros, M. M. F. Saba, W. Schulz, y O. Pinto, “Frequency distributions of some parameters of negative downward lightning flashes based on accurate-stroke-count studies”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 117, no D6, p. n/a-n/a, mar. 2012.
A. Nag y V. A. Rakov, “Pulse trains that are characteristic of preliminary breakdown in cloud-to-ground lightning but are not followed by return stroke pulses”, J. Geophys. Res. Atmos., vol. 113, no 1, pp. 1–12, 2008.
A. Nag y V. A. Rakov, “Electric Field Pulse Trains Occurring Prior to the First Stroke in Negative Cloud-to-Ground Lightning”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 51, no 1, pp. 147–150, feb. 2009.
N. D. Clarence y D. J. Malan, “Preliminary discharge processes in lightning flashes to ground”, Q. J. R. Meteorol. Soc., vol. 83, no 356, pp. 161–172, abr. 1957.
Y. Zhu, V. A. Rakov, S. Mallick, y M. D. Tran, “Characterization of negative cloud-to-ground lightning in Florida”, J. Atmos. Solar-Terrestrial Phys., vol. 136, pp. 8–15, 2015