Hombre, Ciencia y Tecnología ISSN: 1028-0871 Vol. 27, No. 2, abr-jun, p.18-25, 2023
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Comportamiento espacial de las tormentas eléctricas en la provincia Guantánamo
durante el periodo 1996-2022
Spatial behavior of electrical storms in Guantanamo province from 1996-2022
Autores:
Yanneyis Rojas-Díaz¹, https://orcid.org/ 0000-0002-8755-5441
Lourdes Álvarez-Escudero
2
, https://orcid.org/ 0000-0003-0663-914X
Israel Borrajero- Montejo
2
, https://orcid.org/ 0000-0002-8372-6864
Enrique Perigó-Roman¹, https://orcid.org/ 0000-0002-0916-0487
Organismo: ¹Centro Meteorológico Provincial Guantánamo, Cuba
2
Centro de Física de las
nubes, Insmet, Cuba.
E-mail: yanneyis.rojas@gtm.insmet.cu; lourdes.alvarez@insmet.cu;
israel.borrajero@insmet.cu; enrique.perigo@gtm.insmet
Fecha de recibido: 26 dic. 2022
Fecha de aprobado: 2 mar. 2023
Resumen
Se persigue determinar el comportamiento
espacial de las tormentas eléctricas en la
provincia Guantánamo, entre 1996 -2022
(27 años), a partir del modelo de fenómeno
de las cinco estaciones meteorológicas del
INSMET en la provincia, los cuales fueron
analizados y procesados con el uso del
Software SPSS 23 y la herramienta
Microsoft Excel 2007. Se muestra el
comportamiento mensual, por períodos y
promedios de tormentas para cada una de
las estaciones meteorológicas de la
provincia en general. Los resultados
arrojaron series homogéneas,
evidenciándose un máximo de ocurrencia
en el mes de septiembre y un mínimo en
enero (tanto en la provincia, como en las
estaciones). Se obtuvieron valores
mensuales por encima de la media
provincial en todas las estaciones. Esta
investigación permite adentrarse y conocer
las particularidades del comportamiento de
las tormentas eléctricas en la provincia
para elevar la efectividad de su pronóstico,
así como la mitigación de sus impactos.
Palabras clave: Tormentas eléctricas;
Estaciones meteorológicas
Abstract
The aim is to determine the spatial
behavior of electrical storms in the
Guantánamo province, between 1996-2022
(27 years), based on the phenomenon
model of the five INSMET meteorological
stations in the province, which were
analyzed and processed with the use of of
the SPSS 23 Software and the Microsoft
Excel 2007 tool. The monthly behavior is
shown, by periods and average storms for
each of the meteorological stations and for
the province in general. The results
showed homogeneous series, evidencing a
maximum occurrence in the month of
September and a minimum in January
(both in the province and in the seasons).
Monthly values above the provincial
average were obtained in all stations. This
investigation allows to enter and know the
particularities of the behavior of electrical
storms in the province, increase the
effectiveness of its forecast, as well as the
mitigation of its impacts.
Keywords: Thunderstorms; Weather
stations
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Introducción
Las tormentas eléctricas (TE) son las causantes de una parte considerable de los vientos y
las lluvias fuertes que se registran en Cuba, especialmente en localidades del interior durante
el período lluvioso (mayo a octubre) y hacia zonas de la costa norte, en el período poco
lluvioso (noviembre- abril), jugando un rol importante en la energética de nuestro planeta,
sobre todo en la zona tropical. La Organización Meteorológica Mundial (OMM, 1992) la define
como una descarga brusca de electricidad atmosférica que se manifiesta por un resplandor
breve (relámpago) y por un ruido seco o un estruendo sordo (trueno). Las tormentas
eléctricas se asocian a nubes convectivas (cumulonimbos) y suelen acompañarse de
precipitaciones en forma de chubascos, de lluvia, de hielo o en ocasiones de nieve, nieve
granulada, hielo granulado o granizo.
Diversas son las investigaciones realizadas a nivel internacional sobre las TE, destacándose
los estudios del Weather Research Center, del Buró del Tiempo de los Estados Unidos en
1942, donde abordó un estudio del tiempo y el clima para varias regiones del planeta que
contenía en su análisis el número de días con tormentas. Así se describen los resultados
para la región sur de China (WRC, 1942a); para las costas africanas, específicamente la
costa atlántica por encima del Ecuador (WRC;1942b); y para las Islas Británicas
(WRC,1942c). Byers y Rodebush (1948) encontraron la relación estrecha entre las brisas
costeras y las tormentas eléctricas en la Florida. Byers y Braham (1949) describieron el papel
que desempeña el calentamiento diurno en la formación de las turbonadas. E. M.
Rasmussen (1971), Kessler (1981) encontraron la frecuencia media horaria de ocurrencia de
tormentas con un máximo en el Sudeste de los Estados Unidos y en las Montañas Rocosas,
asociado con la fuerte tendencia que presentan las tormentas en esas zonas al ocurrir en
horas de la tarde. Mientras que, en las planicies de la zona central del país, la tendencia es
que la mayoría de las tormentas ocurran en horas de la noche. Manohar y Kesarkar (2004)
realizaron un estudio de la distribución espacial del número de días con tormentas sobre la
India para 4 estaciones durante las situaciones pre-monzónica, post-monzónica e invernal.
Dai (Dai, 2001a; Dai, 2001b) trabajó la distribución mundial de tormentas y lluvias. Otros
abordan el uso de satélites y dispositivos detectores de descargas en la realizaciónón de
estudios climáticos (Orville et al., 2002; Virts et al., 2013; Cecil et al., 2014; Albrecht et
al.,2016). Todos estos estudios coinciden que la mayor ocurrencia se corresponde con los
veranos de cada hemisferio.
En Cuba se resaltan los trabajos de (Alfonso, 1980), (Alfonso y Florido, 1993) y (Lecha et al.,
1994) que recoge un estudio detallado sobre las TE en Cuba. En la actualidad mención
especial en las investigaciones de las TE referente a estudios climáticos basados
mayormente en los registros de código de estado de tiempo presente son los de (Álvarez et
al., 2006 a,b,c; Álvarez et al., 2013; Álvarez et al., 2016; Álvarez et al., 2019; Álvarez et al.,
2020 y Álvarez et al., 2021), en éstas últimas incluye las observaciones de tiempo pasado.
El conocimiento que la Defensa Civil, los órganos de dirección y la población en general
tengan sobre el comportamiento de la actividad eléctrica es de vital importancia en la toma
de decisiones en aras de lograr la reducción de sus efectos, ya sea mediante medidas de
protección, como el permanente perfeccionamiento de los sistemas de avisos anticipados
debido a la incidencia negativa que estas tienen desde el punto de vista económico-social.
Los resultados obtenidos resaltan su importancia en la labor básica de la Vigilancia
Meteorológica Provincial, ya que todo conocimiento que se tenga acerca de su oportuna
predicción constituye una herramienta de trabajo de gran valía para la Defensa Civil y los
órganos decisores del partido y el gobierno en aras de la aplicación de medidas preventivas
encaminadas a la reducción del riesgo y los daños ocasionados por estos desastres
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naturales, pero además, este fenómeno tiene un efecto adverso en múltiples sectores de la
economía; de ahí lo novedoso del tema investigado, toda vez que en las literaturas utilizadas
para el estudio y análisis científico, solo se han encontrado investigaciones similares para el
territorio por (Rojas et al., 2008).
El objetivo del presente trabajo es determinar el comportamiento espacial de las tormentas
eléctricas en la provincia Guantánamo en el período 1980-2022, lo cual permitirá contribuir a
mitigar su impacto social, pues las mismas son capaces de producir daños considerables a la
población y a la economía en general.
Materiales y métodos
Los datos que se emplearon en el presente trabajo para el análisis de la cantidad de TE
fueron extraídos del modelo de fenómeno, del Libro de Asentamiento de las Observaciones
de las 5 estaciones meteorológicas del INSMET en la provincia Guantánamo, para un
período de 27 años (1996 – 2022), abarcando una muestra de 19 361 tormentas eléctricas
de 315 meses con datos.
En uno de los trabajos iniciales sobre días con TE en los Estados Unidos (Evans y
McEachron, 1938) criticaron el problema de la forma de definir el día con tormenta a partir de
escuchar el trueno en la estación, porque planteaban “que todas las estaciones no tienen la
misma capacidad para oír el trueno, lo que puede introducir cierto sesgo en la distribución de
frecuencia”. En el caso de los datos tomados para este estudio no cabe la posibilidad de este
error, pues fueron tomados de las 5 estaciones de la provincia, las que tienen posibilidad de
observar la nubosidad y escuchar el trueno en todas las direcciones a su alrededor.
Se optó por trabajar con los datos mensuales, a los cuales se le eliminó la estacionalidad y
se le aplicaron los estadígrafos de tendencia. Partiendo de la serie de datos de “Cantidad de
Tormentas Eléctricas”, se determinó la “Cantidad de días con Tormentas”. Con la finalidad de
determinar las características de cada serie, se le eliminó primero a ambas la estacionalidad
con ayuda del sistema SPSS, versión 23, y luego se le aplicaron los test de Wald-Wolfowitz,
de Spearman, de Mann- Kendall- y Pettit a un nivel de significación de 0,05. Estos test se
encuentran en el software WINSTAT (Borrajero, comunicación personal) en base al trabajo
de Sneyers (1990).
Con el uso del SPSS 23 y el Excel 2007 se ordenó una base de datos del período estudiado,
con los cuales se elaboraron los resultados de la investigación, lo que permitió mostrar
mediante tablas y gráficos el comportamiento de su distribución anual, mensual y promedio
de las TE en la provincia y por estaciones meteorológicas.
Resultados y discusión
Los resultados de la aplicación de las pruebas no paramétricas para la homogeneidad de la
serie, arrojaron que no existen evidencias significativas de tendencias crecientes o
decrecientes, ni puntos de cambio en las series, para ninguna de las estaciones durante los
años tomados para el estudio; por lo que el comportamiento de las series puede
considerarse homogénea. Los resultados muestran la anomalía para la cantidad de TE en
el período 1996 – 2022 para el total de la provincia, permitiendo visualizar el carácter
oscilatorio de la misma para el período de estudio, lo que tiene como base la falta de
tendencia en la serie.
Distribución de las Tormentas Eléctricas en el período 1996-2022.
La media anual de TE en el período 1996 – 2022 para toda la provincia Guantánamo fue de
717. Si se compara la distribución anual de TE en la provincia con la del resto del país, no es
de sorprender que sea menor, ya que en general se puede apreciar que aumentan a medida
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que se avanza de oriente a occidente del territorio cubano, resultado que coincide con lo
señalado por Lecha et al., (1994).
En el análisis de la distribución por años de estas tormentas se resalta que 27 años
estuvieron por encima de la media para la provincia, sobresaliendo los años 2007 y 2005
como los de mayor actividad eléctrica, mientras que los de menor incidencia fueron 1996 y
2022.
Distribución de la cantidad de tormentas eléctricas por meses y por períodos.
La distribución de la cantidad de TE en la provincia Guantánamo durante los años del
período 1996 - 2022, muestra que durante el período de gran actividad ocurren el 86.8%,
mientras que el 13.2% se produce durante el período de poca actividad. Además, durante el
período activo ocurren como promedio 20.8 TE mes-1, mientras que durante el período poco
activo ocurren sólo 3.2 TE mes-1.
La distribución de TE por meses y por períodos no es similar para todas las estaciones, como
puede apreciarse en la Fig. 1. Se pueden distinguir dos aspectos significativos: primero, que
en la estación 334 y 368 y la 356, ocurrieron la mayor cantidad de TE. Segundo, que, si se
compara el período activo con respecto al total de TE ocurridas en el período de estudio, en
estas estaciones ocurrieron el 85.8, 86.1 y 86.5%, respectivamente; mientras que en la
estación 319 y la 369 del extremo oriental, ocurrieron con mayores frecuencias (89.0 y
87.1%, respectivamente).
Fig.1 Distribución mensual de tormentas eléctricas para cada estación meteorológica de la
provincia, en el período 1996 – 2022.
En el análisis mensual de la distribución de TE, se puede apreciar que para la estación 368,
los meses de mayor ocurrencia de TE son los correspondiente al período activo, con un 24.4
de TE como media mensual (86.1%), destacándose los meses de septiembre, agosto y julio.
Mientras que para el poco activo corresponde sólo 3.9 de TE como media mensual (13.9%),
siendo febrero, enero y diciembre los meses de menor afectaciones.
Al compararse la estación 368 con la 319, se evidencia que esta última presenta una
frecuencia de ocurrencia mayor (89.0%), pero con 19.9 tormentas como media, siendo
septiembre, agosto y octubre los meses de mayor frecuencia. En el período poco activo sólo
ocurre el 11.0 %, para una media de 2.5 tormentas.
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Para la estación 356 los meses de mayor ocurrencia de tormentas son: septiembre, octubre y
agosto (86.5% del período lluvioso), representando una media mensual de 22.6 de
ocurrencia de TE, mientras que el 13.5% restante (3.5 de ocurrencia de TE como media
mensual) corresponde al período poco activo. En la estación 334 también se aprecia que los
meses de septiembre, agosto y julio son los de mayor ocurrencia de tormentas (85.8% de
todo el período activo y con 25.5 tormentas por mes), mientras que en el período poco activo
se produce el 14.2% restante, representando el 4.2 de ocurrencia de tormentas.
Los meses de máxima actividad de TE en la estación 369 se produce en septiembre, octubre
y agosto (87.1% del período activo, lo que representa una media de 11.8 de ocurrencia de
TE, mientras que en el período poco activo se produce el 12.9% restante, representando el
1.8 de ocurrencia de tormentas.
Al compararse los resultados anteriores se evidencia una desigual distribución mensual de
las TE en la provincia, presentándose el mayor número de ocurrencia de TE como media en
la estación 334, mientras que el valor más bajo de toda la provincia se produce en la estación
369.
Al calcular la relación entre el total de TE con respecto a la cantidad de días con TE, se
aprecia que a pesar de que la estación 334 tiene la mayor cantidad de TE y número de días
con tormentas, su relación es de 1.29, mientras que en la estación 356 dicha relación es de
1.61. Esto puede deberse a dos causas: 1) que ocurren mayor cantidad de TE al día; 2) que
estas TE tienen mayor duración. Las relaciones del período activo, se mantienen similares al
valor anual, sin embargo, durante el período poco activo disminuyen significativamente, lo
que pudiera implicar que para dicho período las TE tuvieran un tiempo de duración menor
sobre la estación.
Si se analiza el peso (en %) que cada estación posee con respecto al total de TE en la
provincia de Guantánamo (19361 casos) en el período de 27 años, se puede observar que el
24.9% ocurrieron en estación 334, el 23.2% en la 368 , el 21.9% en la 356, el 18.0% en la
319, mientras que en la 369 sólo el 11.4% como se observa en la tabla 1. En la distribución
por períodos del año ocurre algo similar con los valores extremos en las mismas estaciones,
ya que, durante el período activo, la mayor cantidad de TE ocurren en la estación 334 con el
21.4% y en la 369 sólo el 9.9%, mientras que durante el período poco activo en la estación
334 ocurren 3.5% y en la 369 es de 1.5%.
Tabla 1. Distribución (%) de Tormentas Eléctricas por Estaciones en cada Período contra el
total de la provincia.
Estación
Período Activo
Período Poco Activo
Total
356
18.9
3.0
21.9
334
21.4
3.5
24.9
319
16.7
1.3
18.0
369
9.9
1.5
11.4
368
20.0
3.2
23.2
Distribución de días con tormentas eléctricas por estaciones meteorológicas durante el periodo 1996-
2022.
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De los 14078 días con TE ocurridos en toda la provincia en 27 años, el 85.8% se presentaron
en el período activo y 14.2 % en el poco activo. En la distribución de los días con TE por
meses, septiembre presenta el mayor número de días con 17.9, y enero el mínimo de días
con tormentas con 0.9.
En la distribución promedio de días con TE al año la estación 334 (Palenque de Yateras) es
la que mayor número presenta (138.6); siguiéndole en orden decreciente la estación 368
(Guantánamo) con 128.0, la estación 319 (Valle de Caujerí) tiene 102.9 y 97.0 la 356
(Jamal), y por último la 369 (Punta de Maisí) refleja el valor mínimo con 54.8.
En el número medio de días con TE separado por período de gran y de poca actividad, para
cada estación, se resaltan las estaciones 334 como la de mayor número de días con TE en el
período activo y la 369 como la de menor número de días con TE en el período poco activo.
Distribución mensual de días con tormentas eléctricas por estaciones.
El comportamiento de días con TE para la estación 368 muestra que durante el período
activo ocurren el 84.6%, mientras que solamente el 15.4% corresponde al período poco
activo. El mes con mayor número de días con TE es septiembre (575), siguiéndole agosto
con (540) y julio con (498) siendo el mes de febrero el de menor cantidad con 27 días
(período poco activo).
El comportamiento de días con TE para la estación 319 refleja que durante el período activo
ocurren el 87.9%, mientras que solamente el 12.1% corresponde al período poco activo. El
mes con mayor número de días con TE es septiembre con (511), siguiéndole agosto con
(450) y junio con (407), siendo el mes de enero el de menor cantidad con 20 días (período
poco activo).
El comportamiento de días con TE para la estación 356 arroja que durante el período activo
ocurrieron el 85.6%, mientras que sólo el 14.4% corresponde al período poco activo. El mes
con mayor de días con TE es septiembre con 445, siguiéndole octubre con 382 y agosto con
375 días, siendo el mes de enero el de menor cantidad con 18 días (período poco activo).
El comportamiento de días con TE para la estación 369 evidencia que durante el período
activo ocurren el 86.5%, mientras que el 13.5% corresponde al período poco activo. El mes
de mayores días con TE es septiembre, con 274 días, seguido de octubre con 258 y agosto
con 210 días, siendo el mes de enero el de menor cantidad con 13 días (período poco
activo).
El comportamiento de días con TE para la estación 334 se puede apreciar que durante el
período activo ocurren el 85.4%, mientras que el 14.6% corresponde al período poco activo.
El mes con mayor de días con TE es septiembre con 600, siguiéndole agosto con 562 y julio
con 535 días, siendo el mes de enero el de menor cantidad con 32 días (período poco
activo). En esta estación, al igual que en las demás, la cantidad de días con tormentas para
cada mes siempre sobrepasa la media de la provincia.
En resumen, en el comportamiento descrito anteriormente de días con TE para las cinco
estaciones meteorológicas de la provincia, puede apreciarse que durante el período activo
todas las estaciones presentan su máximo en el mes de septiembre; mientras que en el
período poco activo todas presentan su mínimo en el mes de enero. En cuanto al análisis de
los meses que están por encima o por debajo de la media de la provincia, en todas las
estaciones sus valores mensuales son superiores a la media provincial.
Conclusiones
Los resultados de la aplicación de los test no paramétricos para la homogeneidad de las
series desde 1996-2022, arrojaron que no existen evidencias significativas de tendencias
creciente o decreciente, ni puntos de cambio en las series para ninguna de las estaciones
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durante los años que abarca el estudio, por lo que el comportamiento de las series puede
considerarse homogéneo.
La cantidad media anual de TE en el período 1996 – 2022 para la provincia Guantánamo fue
de 717; siendo septiembre el mes donde ocurre mayor cantidad de TE y días con TE;
mientras que en el mes de enero se produce el mínimo de ocurrencia tanto en la provincia,
como para todas las estaciones excepto en la 368 que presenta su menor valor en febrero.
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