Electrificación de las nubes de tormenta : el mecanismo no inductivo

Abstract

Numerosos estudios han identificado a la colisión entre partículas de hielo como el principal mecanismo de separación de carga en las nubes de tormenta. Este mecanismo se conoce como mecanismo de electrificación no-inductivo. Distintos experimentos de laboratorio han demostrado que la magnitud y el signo de la carga separada dependen de las condiciones microfísicas de las nubes tales como la temperatura ambiente, el contenido de agua líquida, la velocidad de colisión y el espectro de tamaños de las gotas de agua sobreenfriadas y de los cristales de hielo. En base a estos estudios se asume que, en ausencia de agua líquida o bajo condiciones de crecimiento húmedo de una de las partículas de hielo, el mecanismo no-inductivo no es capaz de funcionar. La presente tesis ha tenido como objetivo principal el estudio del mecanismo no-inductivo bajo tales condiciones. Para ello, se realizaron mediciones experimentales de la intensidad de la corriente de cargado eléctrico que adquiere un granizo simulado durante la colisión con cristales de hielo, creciendo por deposición de vapor, en ausencia de gotas de agua sobreenfriadas y, en una segunda parte, en condiciones de crecimiento húmedo del granizo. Los resultados obtenidos muestran que la carga transferida, bajo las condiciones estudiadas, es relevante y que el mecanismo de electrificación no-inductivo es capaz de funcionar de manera eficiente. Finalmente, estos resultados pueden ser incluidos en los modelos numéricos de electrificación de las nubes de tormenta para lograr una mejor representación de las mismas.

Numerous studies have identified the collision between ice particles as the main mechanism of charge separation in thunderstorms. This mechanism is known as non-inductive electrification mechanism. Laboratory experiments have shown that the magnitude and sign of the separated charge depend on the microphysical conditions of thunderstorms such as ambient temperature, liquid water content, collision velocity and size spectra of supercooled water droplets and ice-crystals. Based on these studies it has been concluded that, in absence of liquid water or under wet growth conditions of one of the ice-particles, the non-inductive mechanism is not able to operate. The main objective of this thesis was the study of the non-inductive mechanism under such conditions. For this purpose, we performed experimental measurements of the electric current intensity that acquires a simulated graupel during collisions with ice-crystals and growing by vapor deposition, in absence of supercooled water droplets and, in a second part, under wet growth conditions. The obtained results show that charge transfer, under the conditions studied, is relevant and that the non-inductive electrification mechanism is able to function efficiently under these conditions. Finally, these results could be included in numerical models of thunderstorm electrification to achieve a better representation of them.