Las tormentas eléctricas no aparecen de la nada, dicen científicos que las han investigado

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La gente puede sentirse frustrada por la falta de detalles cuando los meteorólogos dicen que “habrá tormentas eléctricas, pero no sabemos dónde”. Ahora, un hallazgo clave en un estudio del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido (UKCEH), publicado en la revista Nature, mejorará la certeza sobre la ubicación de las próximas tormentas en los días calurosos.

El cambio climático está provocando lluvias más intensas, y mejorar los pronósticos y las alertas a las comunidades de todo el mundo salvará la vida de personas y ganado, además de proteger mejor las propiedades y la infraestructura. Las tormentas eléctricas causaron alrededor de 30.000 muertes y 500.000 millones de dólares en pérdidas económicas entre 2010 y 2019, según la Organización Meteorológica Mundial.

Las tormentas pueden formarse en tardes calurosas en menos de 30 minutos desde que empiezan a formarse las nubes, lo que da poco tiempo a las personas para tomar medidas evasivas. Sin embargo, el nuevo estudio dirigido por UKCEH descubrió que las interacciones entre los patrones de humedad del suelo y el viento en los primeros kilómetros de la atmósfera influyen en el lugar donde se desarrollan las tormentas, por lo que el monitoreo de estos patrones proporcionaría alertas más tempranas.

La investigación se centró en el África subsahariana, donde se producen periódicamente tormentas eléctricas intensas, y existe una necesidad urgente de mejorar el conocimiento y las previsiones allí donde las inundaciones repentinas tienen un gran impacto en grandes poblaciones urbanas.

Los investigadores estudiaron imágenes satelitales de las condiciones atmosféricas que dieron lugar a 2,2 millones de tormentas a lo largo de 21 años (2004-2024). Creen que el principio identificado será aplicable al origen de tormentas eléctricas en otras partes del mundo, no solo en las regiones tropicales más afectadas de África, Asia, América y Australia, sino también en Europa.

El disparador no es aleatorio
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El autor principal, profesor Christopher Taylor, meteorólogo del UKCEH, afirmó: «Las tormentas eléctricas a veces pueden aparecer repentinamente, aparentemente de la nada. Pero nuestra investigación ha demostrado que su origen es más predecible de lo que se creía».

“Los hallazgos respaldarán nuestro trabajo continuo con las agencias meteorológicas nacionales para desarrollar sistemas de pronóstico basados en IA más precisos para mejorar las predicciones locales de lluvias torrenciales y relámpagos, particularmente en partes del mundo que experimentan las tormentas eléctricas más intensas”.

El profesor Taylor explicó que el estudio reunió factores del desarrollo de tormentas eléctricas que previamente se habían tratado por separado. Es bien sabido que la variación de los vientos con la altura (conocida como cizalladura) afecta la severidad de las tormentas, y también que las altas temperaturas provenientes de suelos resecos ubicados cerca de terrenos más fríos y húmedos favorecen la formación de nubes de tormenta.

El estudio reveló que las nubes tienen mayor probabilidad de crecer rápidamente donde los patrones de humedad del suelo coinciden con la cizalladura del viento, lo que proporciona pistas a los meteorólogos sobre dónde se desarrollarán las tormentas eléctricas más tarde en el día. Sin embargo, los investigadores primero deben traducir este nuevo conocimiento, con la ayuda de IA, en mejores modelos para predecir la ubicación de las tormentas.

Mejoras que avanzan
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La investigación, financiada por el Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural (Natural Environment Research Council) y el Servicio Meteorológico Nacional (Met Office), reveló que hubo un 68 % más de tormentas explosivas con patrones favorables de humedad del suelo. El estudio fue posible gracias a una innovación de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) que permitió a los científicos obtener datos de alta resolución a partir de imágenes satelitales para revelar detalles más precisos de la humedad del suelo a diario.

El Dr. Cheikh Abdoulahat Diop de ANACIM, la agencia meteorológica nacional de Senegal, dijo que “este último estudio puede orientar las mejoras en los sistemas de alerta temprana para inundaciones repentinas, peligros de rayos y vientos severos, lo que será especialmente beneficioso para las regiones afectadas que tienen grandes poblaciones pero una cobertura de radar meteorológico limitada".

“La investigación en curso de UKCEH y sus socios está mejorando la comprensión científica de las interacciones entre la tierra y la atmósfera, y ya está generando importantes beneficios para la previsión y la planificación de riesgos en África Occidental”.

Esto ha incluido el desarrollo de herramientas de «predicción inmediata» que ofrecen advertencias de tormentas con hasta seis horas de anticipación.

Artículo de la TU Wien
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Tormentas eléctricas peligrosas: mejores modelos a través de datos de humedad del suelo
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Millions of thunderstorms have now been analysed, providing new insights into the development of extreme weather events. The key lies in the combination of soil moisture and wind.

Se está formando una tormenta eléctrica. Las células de tormenta tienden a crecer particularmente rápida e intensamente donde las diferencias en la humedad del suelo generan vientos cercanos a la superficie, mientras que los vientos a mayores altitudes soplan en la dirección opuesta. Crédito y copyright de la imagen: TU Wien

Se sabe, indicó el artículo publicado por la TU Wien que las tormentas eléctricas se forman preferentemente en días cálidos y húmedos con aire inestable. Sin embargo, predecir dónde se desarrollará una tormenta ha sido extremadamente difícil hasta ahora. Las lluvias torrenciales suelen ocurrir de forma repentina y local, sin previo aviso, pero a menudo con graves consecuencias.

Un equipo de investigación británico-austriaco, con participación de la Universidad Técnica de Viena, ha analizado 2,2 millones de tormentas eléctricas en África. De esta forma, los investigadores lograron identificar una explicación física de por qué las tormentas eléctricas se forman en ciertos lugares y no se desarrollan en otros. La interacción entre las condiciones del viento en la atmósfera y las variaciones espaciales de la humedad del suelo es lo que determina si una nube inofensiva se convierte en una tormenta eléctrica peligrosa. El nuevo modelo físico del desarrollo de tormentas eléctricas se ha publicado en la revista Nature.

La humedad del suelo como factor desencadenante de tormentas eléctricas
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«Hoy en día, los movimientos de masas de aire a gran escala se pueden calcular muy bien», afirmó el profesor Wolfgang Wagner, del Departamento de Geodesia y Geoinformación de la Universidad Técnica de Viena. «Pero las tormentas eléctricas se forman a escalas espaciales intermedias, del orden de unos pocos kilómetros. Y es precisamente aquí donde los modelos actuales alcanzan sus límites».

Durante muchos años, la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) ha desarrollado métodos para obtener información sobre la humedad del suelo a partir de mediciones satelitales a escala global. Las mejoras en la resolución espacial y temporal de estos datos satelitales han permitido relacionar directamente las observaciones de tormentas con los patrones de humedad del suelo. Esto reveló una sorprendente relación:

Las células de tormenta tienden a crecer particularmente rápida e intensamente donde las diferencias en la humedad del suelo generan vientos cercanos a la superficie, mientras que los vientos a mayores altitudes soplan en la dirección opuesta.

Si el suelo de una región es más húmedo que el de sus alrededores, la evaporación enfría el aire cercano a la superficie. En zonas más secas, el aire se calienta con mayor intensidad y la presión superficial es menor. Como resultado, el aire cercano a la superficie fluye desde regiones más húmedas hacia regiones más secas. Sin embargo, las direcciones del viento a varios kilómetros de altura están determinadas en gran medida por sistemas meteorológicos a gran escala y son, en su mayoría, independientes de la humedad local del suelo.

Por lo tanto, puede ocurrir que las nubes a mayor altitud se muevan en dirección exactamente opuesta al flujo de aire cercano a la superficie. «Cuando esto ocurre, la velocidad relativa alcanza su máximo», explicó Christopher Taylor (Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido, UKCEH), científico principal y autor principal del estudio. «La nube entra en contacto con la mayor cantidad posible de aire nuevo cercano a la superficie por unidad de tiempo, y este aire alimenta la célula de tormenta desde abajo».

En estas condiciones, la convección es más intensa: el aire húmedo asciende desde abajo, se enfría al ascender y puede formar rápidamente grandes nubes de tormenta. Se desarrolla un movimiento ascendente que se retroalimenta: una inestabilidad local se convierte en una tormenta. Esta sensibilidad a las condiciones a pequeña escala es precisamente lo que dificulta la predicción de las tormentas.

Millones de tormentas eléctricas confirman el modelo
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El equipo de investigación validó el modelo utilizando conjuntos de datos independientes. Las imágenes satelitales muestran un rápido crecimiento de las nubes exactamente donde el modelo lo predice. Las observaciones de rayos confirman que las tormentas eléctricas más intensas se forman preferentemente sobre suelos relativamente secos cuando los vientos cerca de la superficie y los vientos a mayor altitud tienen direcciones opuestas.

Las mediciones satelitales de alta resolución de la humedad del suelo fueron cruciales para este análisis. Estos datos fueron desarrollados en la Universidad Técnica de Viena y proporcionados por EUMETSAT, la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos. El estudio utiliza datos del instrumento europeo ASCAT, que orbita la Tierra a bordo de los satélites Metop operados por EUMETSAT. Mediante sofisticados modelos físicos a medida, estas mediciones permiten estimaciones detalladas de las condiciones locales de humedad del suelo.

Se espera que los conocimientos adquiridos en este estudio permitan realizar evaluaciones más precisas del desarrollo de futuras tormentas eléctricas y mejorar nuestra comprensión de los vínculos entre el cambio climático y los fenómenos meteorológicos extremos.

Cita
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El estudio Wind shear enhances soil moisture influence on rapid thunderstorm growth (La cizalladura del viento aumenta la influencia de la humedad del suelo en el crecimiento rápido de las tormentas eléctricas) fue publicado en la revista Nature. Autores: Christopher M. Taylor, Cornelia Klein, Emma J. Barton, Sebastian Hahn & Wolfgang Wagner

Taylor, C.M., Klein, C., Barton, E.J. et al. Wind shear enhances soil moisture influence on rapid thunderstorm growth. Nature 651, 116–121 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10045-7

El artículo Thunderstorms don’t just appear out of thin air, say scientists, fue publicado en la sección de noticias del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido, UKCEH
El artículo Dangerous thunderstorms: better models through soil-moisture data (Tormentas eléctricas peligrosas: mejores modelos a través de datos de humedad del suelo) fue publicado en el sitio web de la Universidad Técnica de Viena