A pesquisa revela que os superraios, relâmpagos extremamente poderosos, são mais prováveis quando as zonas de carga das nuvens de tempestade estão perto de superfícies terrestres ou aquáticas. Esta descoberta esclarece por que certas regiões sofrem mais super-raios e pode ajudar a antecipar os efeitos das alterações climáticas nestes fenómenos.
Quando a zona de carga de uma tempestade fica perto da superfície da Terra, os “superraios” resultantes podem ser 1.000 vezes mais fortes do que os relâmpagos normais.
Os superbolts têm maior probabilidade de atingir quanto mais próxima a zona de carga elétrica de uma nuvem de tempestade estiver da terra ou da superfície do oceano, descobriu um novo estudo. Estas condições são responsáveis por “pontos quentes” de superbolts acima de alguns oceanos e montanhas altas.
Os Superbolts representam menos de 1% do total de raios, mas quando atingem, têm um impacto poderoso. Embora o raio médio contenha cerca de 300 milhões de volts, os superraios são 1.000 vezes mais fortes e podem causar grandes danos à infraestrutura e aos navios, dizem os autores.
“Os superbolts, apesar de representarem apenas uma percentagem muito, muito pequena de todos os relâmpagos, são um fenómeno magnífico”, disse Avichay Efraim, físico da Universidade Hebraica de Jerusalém e principal autor deste estudo.
Estudos Prévios e Novas Descobertas
Um relatório de 2019 descobriu que os superbolts tendem a agrupar-se no Nordeste do Oceano Atlântico, no Mar Mediterrâneo e no Altiplano no Peru e na Bolívia, que é um dos planaltos mais altos da Terra. “Queríamos saber o que torna esses superbolts poderosos mais propensos a se formarem em alguns lugares do que em outros”, disse Efraim.
O novo estudo fornece a primeira explicação para a formação e distribuição de superbolts em terra e no mar em todo o mundo. A pesquisa foi publicada no Jornal de Pesquisa Geofísica: Atmosferaso jornal da AGU dedicado a avançar na compreensão da atmosfera da Terra e sua interação com outros componentes do sistema terrestre.
Distribuição global de todos os superbolts de 2010 a 2018, com pontos vermelhos indicando os relâmpagos mais fortes. As três regiões nos polígonos têm a maior concentração de raios supercarregados, tornando-os pontos quentes de superbolt. Os ataques de Superbolt tendem a se agrupar em regiões onde as zonas de carga elétrica das tempestades estão mais próximas da superfície da Terra, de acordo com um novo estudo publicado no Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Crédito: Efraim et al (2023), adaptado de Holzworth et al. (2019)
As nuvens de tempestade atingem frequentemente 12 a 18 quilómetros (7,5 a 11 milhas) de altura, abrangendo uma ampla gama de temperaturas. Mas para que um raio se forme, uma nuvem deve ultrapassar a linha onde a temperatura do ar atinge 0 graus. Celsius (32 graus Fahrenheit). Acima da linha de congelamento, na parte superior da nuvem, ocorre a eletrificação e gera a “zona de carga” do raio. Efraim questionou-se se as mudanças na altitude da linha de congelamento e, subsequentemente, na altura da zona de carga, poderiam influenciar a capacidade de uma tempestade de formar superbolts.
Analisando Fatores Chave
Estudos anteriores exploraram se a força dos superbolts poderia ser afetada pela pulverização marítima, pelas emissões das rotas marítimas, pela salinidade do oceano ou mesmo pela poeira do deserto, mas esses estudos foram limitados a corpos de água regionais e poderiam explicar, no máximo, apenas parte da distribuição regional dos superbolts. Uma explicação global dos pontos críticos do superbolt permaneceu indefinida.
Para determinar o que faz com que os superraios se agrupem em certas áreas, Efraim e os seus co-autores precisavam de saber a hora, a localização e a energia de determinados relâmpagos, que obtiveram a partir de um conjunto de detectores de ondas de rádio. Eles usaram esses dados de relâmpagos para extrair propriedades importantes dos ambientes das tempestades, incluindo altura da superfície da terra e da água, altura da zona de carga, temperaturas do topo e da base das nuvens e concentrações de aerossóis. Eles então procuraram correlações entre cada um desses fatores e a força do superbolt, coletando insights sobre o que causa raios mais fortes – e o que não causa.
Os pesquisadores descobriram que, ao contrário de estudos anteriores, os aerossóis não tiveram um efeito significativo na resistência do superbolt. Em vez disso, uma distância menor entre a zona de carregamento e a superfície terrestre ou aquática levou a raios significativamente mais energizados. Tempestades próximas à superfície permitem a formação de raios de maior energia porque, geralmente, uma distância menor significa menos resistência elétrica e, portanto, uma corrente mais alta. E uma corrente mais alta significa raios mais fortes.
As três regiões que experimentam o maior número de superraios – o Nordeste do Oceano Atlântico, o Mar Mediterrâneo e o Altiplano – têm todas uma coisa em comum: intervalos curtos entre zonas e superfícies de carga de raios.
“A correlação que vimos foi muito clara e significativa, e foi muito emocionante ver que ocorre nas três regiões”, disse Efraim. “Este é um grande avanço para nós.”
Implicações e pesquisas futuras
Saber que uma curta distância entre uma superfície e a zona de carga de uma nuvem leva a mais superbolts ajudará os cientistas a determinar como as mudanças no clima podem afetar a ocorrência de relâmpagos superbolt no futuro. Temperaturas mais altas poderiam causar um aumento de raios mais fracos, mas mais umidade na atmosfera poderia neutralizar isso, disse Efraim. Ainda não há uma resposta definitiva.
No futuro, a equipe planeja explorar outros fatores que poderiam contribuir para a formação de superbolts, como o campo magnético ou mudanças no ciclo solar.
“Há muito mais coisas desconhecidas, mas o que descobrimos aqui é uma grande peça do quebra-cabeça”, disse Efraim. “E ainda não terminamos. Há muito mais a fazer.”
