Martes, 15 de mayo de 2007
Cient?ficos de la NASA utilizan modernos sat?lites para investigar la producci?n de gases t?xicos durante las tormentas el?ctricas.


Los rel?mpagos son mucho m?s que luz y ruido: son una poderosa f?brica qu?mica que afecta tanto la calidad del aire en el ?mbito local como el clima en todo el planeta. Pero ?cu?n poderoso es el efecto? Los investigadores todav?a no est?n seguros. Para poder contestar esta pregunta, est?n desarrollando una nueva t?cnica que les permita estimar lo que produce esta "f?brica".

Si tienen ?xito, el m?todo ser? aplicado al Rastreador de Rel?mpagos Geoestacionario (GLM, por su sigla en ingl?s), el cual ser? utilizado para monitorear el hemisferio occidental desde un sat?lite de nueva generaci?n dise?ado para realizar estudios meteorol?gicos, cuyo lanzamiento est? programado para 2014.

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Arriba: Rel?mpagos sobre los Alpes Suizos. Cr?dito y derechos de reproducci?n: Olivier Staiger.


"Los qu?micos dedicados a las ciencias atmosf?ricas est?n muy interesados en localizar los gases que producen los rel?mpagos, en particular los ?xidos de nitr?geno (NOx)", explica William Koshak, un investigador de rel?mpagos del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA. Los NOx incluyen el ?xido n?trico (NO), un contaminante ambiental t?xico producido por los motores de los autom?viles y por las centrales de energ?a, y el di?xido de nitr?geno (NO2), un gas venenoso color marr?n-rojizo que produce un olor muy fuerte.

"Sabemos que los rel?mpagos son la fuente m?s importante de NOx en la troposfera alta, que es donde ocurren los fen?menos climatol?gicos", contin?a Koshak. "Los NOx tienen una influencia indirecta sobre nuestro clima porque controlan, de manera parcial, la concentraci?n de ozono (O3) y de radicales hidroxilo (OH) en la atm?sfera. El ozono es un gas de invernadero importante y los OH son mol?culas muy reactivas que controlan la oxidaci?n de varios gases de invernadero".

Mientras que es posible cuantificar los contaminantes producidos por los autom?viles y por la industria, los rel?mpagos son "comodines" dentro de los modelos relacionados con la calidad del aire en el ?mbito regional y en el clima global porque es dif?cil recrear fielmente ciertas caracter?sticas importantes de los rel?mpagos ?por ejemplo, su energ?a y el producto termoqu?mico de los NOx generados por un rayo. De modo que todav?a se desconoce la tasa de producci?n global de NOx generados por los rel?mpagos, su valor oscila entre 2 y 20 teragramos por a?o (1 teragramo= 1 bill?n de gramos).

Abajo: La distribuci?n de la ca?da de rel?mpagos. Cada rel?mpago produce una peque?a r?faga de NOx que es insignificante pero que, sumada a las dem?s, puede llegar a reunir aproximadamente 20 billones de gramos por a?o, cuando se toma en consideraci?n la cantidad acumulada en todo el mundo.

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"Afortunadamente, las mediciones relacionadas con la qu?mica de la atm?sfera, realizadas en el espacio utilizando el sat?lite Aura, de la NASA, permiten delimitar desde lo general la qu?mica del planeta y los modelos del clima", dice Koshak. "Con estos nuevos l?mites, el mejor c?lculo que se ha podido efectuar hasta la fecha es un valor cercano a los 6 teragramos por a?o. Sin embargo, antes de poder confiar en estas estimaciones, tenemos que seguir trabajando para mejorar los modelos que simulan los rel?mpagos y otros procesos qu?micos".

Con el prop?sito de entender mejor la energ?a del rel?mpago ?la cual constituye un par?metro fundamental en la producci?n de NOx? Koshak y sus colegas est?n utilizando datos proporcionados por el Sensor de Im?genes de Rel?mpagos (LIS, seg?n su sigla en idioma ingl?s), abordo del sat?lite de la Misi?n para la Medici?n de Lluvias Tropicales (TRMM, en idioma ingl?s), y dos conjuntos de intrumentos en la Tierra, ubicados en el Centro Espacial Kennedy, de la NASA, en Florida. LIS es una c?mara especial que utiliza un filtro espectral muy angosto, adem?s de otras t?cnicas, para detectar las emisiones ?pticas de los rel?mpagos, tanto durante el d?a como durante la noche. El filtro est? centralizado en aproximadamente 777,4 nm, justo por debajo del l?mite del rojo profundo que puede detectar el ojo humano.

Los resultados de este estudio ser?n dados a conocer bajo el t?tulo Recuperaci?n de la Carga de un Rel?mpago: reducci?n dimensional, l?mites LDAR y primera comparaci?n con datos proporcionados por el sat?lite LIS (Lightning charge retrieval: dimensional reduction, LDAR constraints, and a first comparison with LIS satellite data). Este trabajo ha sido aceptado recientemente para su publicaci?n en la Revista de Tecnolog?a Atmosf?rica y Oce?nica de la Sociedad Estadounidense de Meteorolog?a (Journal of Atmospheric & Oceanic Technology of the American Meteorological Society). Sus co-autores son E. Philip Krider, Natalie Murray y Dennis Boccippio.

Abajo: Koshak y sus colegas utilizan los datos recolectados por el Sensor de Im?genes de Rel?mpagos (LIS), abordo del sat?lite de la Misi?n para la Medici?n de Lluvias Tropicales (TRMM), con el prop?sito de estudiar la producci?n de NOx de los rel?mpagos.

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La idea es investigar qu? correlaci?n puede existir entre las caracter?sticas ?pticas de los rel?mpagos observados por LIS y las mediciones efectuadas en la Tierra, en el Centro Espacial Kennedy. Los sensores ubicados en nuestro planeta nos permiten explorar el interior de las nubes de tormenta para determinar la geometr?a de los canales de los rel?mpagos, las cargas que depositan los rel?mpagos y su energ?a. La clave es ver si las mediciones ?pticas logradas desde el espacio pueden estar relacionadas con las cifras de la energ?a de los rel?mpagos calculadas con los equipos en la Tierra. Si esto fuera posible, se podr?an usar sensores ubicados en el espacio para recuperar, de manera remota, la energ?a de un rel?mpago en una regi?n m?s extensa del planeta", dice Koshak.

"Es una tarea extraordinaria y estos son s?lo los datos preliminares", dice Koshak, refiri?ndose al trabajo que ser? publicado pr?ximamente. Una nube es un medio muy variable y, por lo tanto, dispersa la luz emitida por un rel?mpago de manera compleja. Los rel?mpagos repletos de energ?a, sumergidos en las profundidades de una nube de tormenta "?pticamente densa", podr?an parecer relativamente tenues para un sensor ubicado en el espacio. Por otro lado, los rel?mpagos de escasa energ?a que tengan lugar cerca de la cima de una nube podri?n parecer relativamente brillantes. Todas estas complejidades deben ser esclarecidas; ?ste es asunto intrincado.


En ?ltima instancia, lo que pretende Koshak es proveer una t?cnica que permita la utilizaci?n de datos del GLM para estimar el contenido de energ?a de los rel?mpagos. "En la pr?ctica, lo haremos de manera estad?stica. Nos gustar?a brindar a los cient?ficos que recrean modelos de la qu?mica de la atm?sfera una funci?n realista de la distribuci?n de la probabilidad relacionada con la energ?a de un rel?mpago para que puedan incorporarla a sus modelos y, de esta forma, lograr una mejor simulaci?n de un rel?mpago (ya sea en la Tierra o en una nube)".

A partir de esto, los cient?ficos comenzar?n a comprender mejor los detalles relacionados con la producci?n global de uno de los contaminantes atmosf?ricos clave para el clima y la calidad del aire en el planeta.





::: FUENTE: "[email protected]" :::
www.ciencia.nasa.gov

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