I. INTRODUCCIÓN

La estimilación de lluvias ha sido un propósito de muchos grupos técnicos y científicos desde hace mucho años, hay algunos métodos propuestos en el pasado, han demostrado cierta utilidad aunque con limitaciones el sembrado de nubes que requieren la existencia previa de las mismas.

La tecnología ELAT de ionización está basada en la teoría del campo eléctrico terrestre desarrollada por el Dr. Lev Pokhmelnykh en 1989, en la ex-Unión Soviética [5]. Una de las consecuencias de este modelo general es la existencia de un exceso de cargas negativas en la parte baja de la atmósfera. La segunda es que deformaciones locales del campo eléctrico y de la distribución natural de la carga eléctrica, pueden producir inestabilidades en la estructura de la atmósfera capaces de producie fenómenos atmosféricos de escala relevante [2], [3].

Fundado en los elementos teóricos anteriores el Dr. Lev Pokhmelnykh propuso en 1988 la idea plasmada en cuatro patentes de la Federación Rusa, [6], [7], [8] y [3], de utilizar antenas de hilo metálico delgado cargadas a alto voltaje que con diferentes polaridades permitan liberar iones a la atmósfera con la finalidad de afectar localmente el balance energético de la misma e influir sobre los fenómenos atmosféricos, tales como: sequías, nieblas , etc ..... y atemperar o prevenir sus efectos.

Las cargas eléctricas funcionan en la atmósfera como núcleos de condensación del vapor de agua: Con una estación emisora de iones, se puede modificar la cantidad de cargas eléctricas naturales de la atmósfera aumentando o reduciendo su número.

Si el número de cargas se aumenta de forma artificial se favorece la condensación de vapor de agua en partículas aerosólicas reduciendo la cantidad de vapor libre; este proceso libera una cantidad de calor latente proporcional al número de partículas y produce un calentamiento de la atmósfera.

Viceversa, si se neutralizan las cargas existentes de forma natural, emitiendo iones del signo opuesto, se inhibe el proceso de condensación y se aumenta la cantidad de vapor de agua libre en la atmósfera; al evitarse el proceso de condensación se limita la liberación de calor latente y se tiende a enfriar la atmósfera.

En los experimentos realizados hasta ahora, se ha visto que esta segunda modalidad de operación favorece la formación de nubes y la generación de precipitaciones.

Esta tecnología ha sido patentada en la ex-Unión Soviética, para diferentes modalidades de operación, entre 1991 y 1995.

Ha sido experimentada en territorio ruso en su modalidad de disolución de niebla y disminución del régimen de precipitaciones en los mismos años.

Dada la difícil situación económica y organizativa por la que atraviesa Rusia actualmente y el escaso interés que existe en ese país, de aumentar el régimen de lluvias, en los mismos años se realizaron dos experimentos: uno en Argentina y otro en Jordania para probar la tecnología con este propósito. Los resultados de estos experimentos fueron positivos.

Finalmente en 1995 el Dr. Pokhmelnykh padre de la tecnología, fue arraigado en México por una empresa mexicana con el propósito de realizar experimentos en nuestro territorio.

Los dos primeros se realizaron en Puerto Libertad entre el 1 de Junio y el 23 de Julio de 1996, con el propósito de aumentar el régimen de lluvia en el Estado de Sonora; y en el Estado de Chiapas, en el Aeropuerto de San Juán, Tuxtla Gutiérrez con el propósito de disolver neblinas.

En ambos casos, del análisis de los datos, nuestros resultados fueron positivos. Basta mencionar que en Julio de 1996 el régimen de lluvia, registrado por las estaciones de la Comisión Nacional de Agua en Sonora aumentó respecto al promedio del mismo mes en los años 1991-1997 un factor 2.5 (150 %).

La actividad continuó con un experimento de dos meses en el período Febrero-Abril de 1998 en el Parque Ecológico de Xochimilco con el propósito de dispersar los contaminantes del Valle de México y se espera poder continuarlo a fines del presente año.

Los resultados de este experimento fueron prometedores, y confirmaron la modificación de los parámetros atmosféricos en concordancia con la operación de la estación de ionización y acordes al esquema interpretativo básico propuesto para entender los fenómenos físicos asociados al estado de ionización de la atmósfera. La distancia a la cual se registran los cambios en los parámetros atmosféricos muestra que una sola estación de ionización pude influir sobre una área comparable al Distrito Federal o mayor como en el caso de Sonora en 1996.

Para continuar con la experimentación se propuso confirmar este año los resultados obtenidos en Sonora durante 1996. Volviendo a instalar la estación de ionización ELAT en Puerto Libertad, operándola ahora durante Julio y Agosto. Este reporte preliminar es el resultado de dicho experimento.
 
 

II. FUNDAMENTOS FÍSICOS

A continuación se describirán brevemente los fenómenos físicos esenciales que se espera se produzcan al poner en operación la estación ELAT. Como ya se describió parcialmente en la introducción, la expectativa de la actuación de la ionización sobre los parámetros atmosféricos está basada en los siguientes hechos conocidos:

1.1. Los movimientos verticales y horizontales de masas de aire están determinados, fundamentalmente, por variaciones en el espacio y el tiempo de la temperatura del aire.

1.2. La temperatura del aire refleja la acción simultánea de procesos de absorción de energía de la atmósfera.

1.3. Existen tres mecanismos esenciales a través de las cuales la atmósfera absorbe energía en forma de calor.

•  Por un proceso de condensación del vapor en partículas aerosólicas líquidas (P1= 88 W/m²).
•  Por absorción directa de la radiación solar (P2=80 W/m²).
•  Por intercambio convectivo con la superficie terrestre (P3=17 W/m²) [1].

 

 
 
 
 
 

1.4. El proceso de condensación del vapor en partículas aerosólicas, en las condiciones atmosféricas, ocurre solamente sobre núcleos o "centros de condensación".

La metodología de trabajo de las estaciones ELAT está basada sobre la hipótesis que son los iones de la corriente eléctrica que existe entre la superficie terrestre y la alta atmósfera, los centros de condensación dominantes [2], [3].

Bajo esta hipótesis la relación entre la densidad de la corriente eléctrica vertical  j   y la potencia   P1   que se libera en la atmósfera en forma de calor por el proceso de condensación de las partículas aerosólicas en una columna vertical de sección igual a la unidad es:
 
 





donde:

- calor latente de condensación (2.25 x 10⁶ x J/kg)

Ze  - carga de ion (1.6 x 10^-19 C)

ma - masa promedia de la partícula aerosólica resultado de la condensación (4 x 10^-12 kg) [16]

j    - 3 x 10-12 A/m² [17]
 

1.5. Si se produce artificialmente un cambio en el estado de ionización con un equipo de ionización atmosférica que opera con una corriente eléctrica   i,    la potencia liberada de baja forma de calor a la atmósfera será:

La potencia ligada a la corriente ionica I.

donde:

- diferencia de potenciales de ionización de las moléculas del aire (aprx 10 volts).

P     - consumo eléctrico total del equipo en W.

R     - coeficiente de eficiencia del equipo, dependiente de su construcción (para equipos ELAT: 10^-3 - 10^-4).

De las relaciones anteriores se obtiene que la relación entre la energía calorífica liberada en la atmósfera y el consumo eléctrico total del equipo es:

Sustituyendo valores, se obtiene:

La relación (4) confirma la posibilidad de influir en los procesos meteorológicos con gastos de energía desprendibles.
 
 

Debido a la escasez de fondos que provinieron básicamente de inversiones privadas y un muy limitado apoyo de Gobierno del Estado de Sonora, se tuvieron que destinar los recursos a la instalación y operación de la estación de ionización y limitar la recopilación de datos a los obtenidos por la intraestructura meteorológica existente de organismos oficiales, estatales o federales , cuya colaboración agradecemos, pero sin poder establecer, instrumentación más completa que permitiera un mejor seguimiento del experimento.

La Estación ELAT

La estación ELAT se localizó en Puerto Libertad, Sonora, a la orilla del mar.

La estación constó de 15 postes metálicos colocados alrededor de un poste central y cuyos vértices estaban unidos por un alambre metálico, el cual se aisló de la estructura de soporte.

El alambre se conectó a una fuente de alto voltaje (figura 1).

Datos Meteorológicos-Fuentes

Para el análisis de la influencia de la estación sobre el régimen de lluvias en el Estado de Sonora, se utilizaron los datos de la Comisión Nacional del Agua, a través del Servicio Meteorológico Nacional para las precipitaciones, y de la Gerencia Regional Noroeste para la información hidroclimatológica y de presas del Estado de Sonora. Así mismo, se utilizaron los datos pluviométricos recabados por los Distritos de Desarrollo Rural y que nos fueron proporcionados por la Secretaria de Fomento Agrícola del Estado de Sonora, así como los datos de las estaciones meteorológicas que el INIFAP tiene en ese Estado.

Por otra parte, se utilizaron imágenes satelitales de baja resolución de la estación receptora de DGSCA-UNAM y las de alta resolución del satélite meteorológico GOES 8, disponibles en internet.

También fueron utilizados los datos de la estación meteorológica que la Comisión Federal de Electricidad tienen instalada con la termoeléctrica de Puerto Libertad, Sonora, los datos de radiosondeos de Guaymas del Servicio Meteorológico Nacional y las diferentes cartas de vientos a diferentes alturas sobre el noroeste del país, del mismo servicio.

Un reconocimiento muy especial vaya a todos los responsables de las diferentes áreas de estas instituciones que cooperaron en la recolección de los datos que se presentan en este informe y dieron valiosas sugerencias en la interpretación de los mismos.

Experimento-Operación de la estación ELAT

Aparte de los principios físicos básicos sobre los cuales se fundamentan las hipótesis de trabajo de las estaciones ionizadoras, no existen en este momento modelos físicos detallados que permitan predecir el comportamiento de los parámetros atmosféricos como función de los parámetros de opearación de la estación y de las condiciones atmosféricas variables en las que estas operan. Como se mencionaba anteriormente los datos experimentales sobre la carga eléctrica promedia en la parte baja de la atmósfera son inciertos(referencia). El Dr. Pokhmelnykh opera la estación sobre la base teórica mencionada en la introducción [5], de una atmósfera baja cargada negativamente que contradice la visión más generalmente aceptada de una carga dominante positiva [17].

Dada esta incertidumbre en la base teórica y a la variabilidad natural en las condiciones atmosféricas durante el período de experimentación, se consideró prudente evitar al máximo posible la manipulación de la estación y establecer un patrón de funcionamiento fijo.

La estación ELAT adelantó el inicio de su operación para el día 23 de Junio y no hasta el 1º de Julio, debido a la falta de lluvia en el Estado de Sonora y con el propósito de lograr niveles de saturación de iones en la atmósfera para la fecha prevista. Esto permitió superar el período de inercia observado en el experimento realizado en Xochimilco, D. F.

Análisis de Datos

Por razones de tiempo y la dificultad inherente a la recolección de datos de las diversas fuentes consultadas, este informe sólo contempla el mes de Julio.

Los resultados preliminares hasta ahora registrados se condensan en los siguientes puntos:

• Gráfica de las precipitaciones en el Estado de Sonora entre los años 1991-1997, durante los meses de Junio, Julio y Agosto. Los datos fueron del Servicio Meteorológico Nacional de la Comisión Nacional del Agua, se elaboro tomando sólo aquellas estaciones que tenían continuidad durante los 7 años registrados (gráfica 1).
• Lista de estaciones pluviométricas para los cuales fue posible obtener datos históricos de los años comprendidos entre 1991 y 1997: En esta lista aparecen las precipitaciones registradas en Julio y Agosto de 1998; el promedio de cada estación para los meses de Julio, con excepción de 1996 en donde operó una estación ELAT. Las estaciones se listan por áreas geográficas de acuerdo a la descripción del punto siguiente (tabla 1).
• Mapa de Sonora en escala de las imágenes de alta rewsolución obtenidas por el satélite GOES 8. Dicho mapa se subdividió en regiones geográficas arbitrarias útiles para el análisis de datos. Los números romanos del I al V definen de norte a sur, a cada grado las regiones entre los paralelos 32 y 26 (figura 2).

 

 

Los números arábigos definen la región en longitud, siendo el criterio para los límites una mezcla de la posición geográfica oeste-este y las características orográficas de la región. Las regiones con el número 1, corresponden a la llanura costera, mientras que las regiones con el número 3 corresponden a la Sierra Alta. En este mapa aparece el cociente entre el promedio de las precipitaciones en las estaciones de cada región durante Julio de 1998 y el promedio histórico (1991-1997) para las mismas.

• Mapa donde aparece cada estación de la lista con los símbolos   +, 0, -,   en función del siguiente cuadro (figura 3):

 

 

+    Cuando las lluvias de la estación acumuladas en Julio de 1998, son mayores en 50 % o más al promedio del lugar entre 1991 y 1997.

0    Cuando las lluvias de la estación acumuladas en Julio de 1998, son menores a 50 % pero igual al promedio del lugar entre 1991 y 1997.

-     Cuando las lluvias de la estación acumuladas en Julio de 1998, son menores al promedio del lugar entre 1991 y 1997.
 

• Histograma de la Humedad Relativa Máxima en Puerto Libertad (gráfica 2).
• Histograma de la Temperatura Máxima en Puerto Libertad (gráfica 3).
• Histograma de la Humedad Relativa Máxima en la estación INIFAP Costa de Hermosillo, Sonora (gráfica 4).
• Histograma de la Temperatura Máxima en la estación INIFAP Costa de Hermosillo, Sonora (gráfica 5).
• Reporte de las diferencias positivas o negativas, en los aforos de las presas desde 1991 a 1998 durante el mes de Julio (tabla 2).
• Pronóstico de la anomalía de lluvias, elaborado por el Servicio Meteorológico Nacional para el mes de Julio de 1998 (anexo 1).

Tanto para la elaboración de esta gráfica (gráfica 1) como para nuestro trabajo, hemos encontrado dificultades para medir adecuadamente los efectos de la estación de ionización, pues existen limitaciones en el número de estaciones pluviométricas que tengan un registro continuo al menos de los años 1991 a 1997, y desde luego durante 1998. Por otra parte, se han encontrado contradicciones e incoherencias en los datos, sobre todo cuando se comparan con diferentes fuentes de información para un mismo lugar geográfico y presumiblemente para una misma estación.

Por lo anterior, los resultados presentados en los puntos 2, 3 y 4 de este reporte, son el resultado de los datos de aquellas estaciones cuyos registros históricos y actuales muestran mayor coherencia y completes, despreciándose aquellas que muestran gran disparidad entre las diferentes fuentes consultadas.

Como conclusión de esta primera parte del análisis de datos para el mes de Julio del período 1991-1997, las estaciones de las áreas I , II, III y IV, arrojan estos resultados:

Como se puede observar, excepto el extremo sur de Sonora (área V), nuestra predicción de que en Julio de 1998 se repetiría el nivel de precipitaciones del año 1996, se cumplió, superando las lluvias registradas en Julio de 1998 a la lluvia promedio del período 1991-1997, por un factor de 2.12 (112 %).

En relación con los puntos 5, 6, 7 y 8, es claro que desde el inicio de operación de la estación ELAT en Puerto Libertad el día 23 de Junio, se dá un aumento sustancial de la Humedad Relativa Máxima (gráfica 2), que a partir de esa fecha se mantuvo casi constante, cerca del nivel de saturación (100 %). Coincidentemente, la Temperatura Máxima local disminuye (gráfica 3), manteniéndose cercana a los 30 º C. Estos fenómenos no se presentaron ni en Hermosillo ni en la región cercana a la costa de Hermosillo (gráficas 4 y 5). Esto confirma las expectativas teóricas del funcionamiento de la estación de ionización,

En relación al punto 9, referente al agua captada por los sistemas de presas en el Estado de Sonora, se puede observar en la tabla 2 el comportamiento histórico del almacenamiento de las presas del Estado de Sonora para los meses de Julio y Agosto de los años 1991-1998. Los datos están medidos en millones de metros cúbicos.

Para las presas: Plutarco Elías Calles, El Molinito, Cuauhtémoc, I. L. Alatorre; se obtuvieron datos históricos solamente del período 1994-1997.

Por lo tanto, en la última columna que representa el incremento global de almacenamiento de todas las presas, para los años 1991, 1992 y 1993, los números representan el incremento global de solamente cuatro presas, siendo relevante la ausencia de datos de la Plutarco Elías Calles.

Con estas salvedades, se puede apreciar que en los meses de Julio de 1996 y 1998, período en que operó la estación de ionización, sobresalen por más de un factor tres, respecto al máximo de los incrementos de los otros años de la década.

Una vez más, con estos datos respecto al comportamiento de las presas, se confirma que en los períodos de operación de la estación de ionización, las precipitaciones superaron el promedio de los años noventa por un factor superior a dos (mayor al 100 %).

Es claro que el agua captada por las diferentes presas del Estado de Sonora, funcionan como una especie de pluviómetro y el incremento de la captación registrado está en concordancia con los datos de lluvia de las estaciones meteorológicas.

En relación al punto 10, en el que se anexa los pronósticos semanales para el mes de Julio de 1998 (anexo 1) elaborado por el Servicio Meteorológico Nacional, se puede ver que para el Estado de Sonora se esperaban lluvias muy cercanas al promedio, lo que nuevamente contrasta con los resultados obtenidos en coincidencia con la operación de la estación ELAT y los supuestos teóricos en que se basa su operación.

Adicionalmente, el análisis de las imágenes de satélite, tanto de baja como especialmente las de alta resolución, muestran una evolución de los nublados sobre el Estado de Sonora muy diferente antes, durante y después del experimento, lo que indica claramente que la operación de la estación ELAT favorece fuertemente la formación de nubes tal y como se plantea en la teoría. Los nublados de Julio y Agosto de 1998 fueron mucho más extensos y densos que en Junio y Septiembre.

Por otro lado, el análisis de las imágenes satelitales y de os mapas de vientos indican la dependencia de la efectividad de la estación de ionización, de la trayectoria de los iones emitidos determinadas por los vientos.

Esto indica la importancia de tener un número mayor de estaciones operando en paralelo para optimizar la cobertura geográfica de los efectos y la metodología de ionización.
 
 

De los datos antes discutidos es claro que en el presente año se repitieron los resultados de 1996, en que operó una estación de ionización ELAT en el Estado de Sonora, por lo que es una nueva demostración de que la ionización producida es capaz de modificar el comportamiento de la atmósfera y por lo tanto el régimen de lluvias; es también relevante señalar que la escala del fenómeno producido por una sóla estación afecta áreas equivalentes al Estado de Sonora.

Sin embargo, es necesaria una mayor cantidad de experimentos para considerar definitiva la demostración científica de esta tecnología, lo que requiere de una mayor cantidad de recursos para instrumentarla y probarla en diferentes condiciones geográficas y climáticas, por ejemplo: sobre las lluvias de invierno y con número mayor de estaciones que permitan una mayor saturación de iones sobre el área de interés, independientemente del arrastre debido a los vientos.

Esta tecnología novedosa y poco conocida, ha tenido varios éxitos que desde el punto de vista científico tienen que ser confirmados una y otra vez para transformarla en una tecnología definitivamente aceptada.

La tecnología de sembrado de nubes, con diferentes compuestos químicos, por ejemplo, ha pasado por más de 50 años de experimentación con suerte alterna y es ahora universalmente aceptada con sus limitaciones.

La tecnología ELAT es más incipiente pero tiene una potencialidad mucho mayor. La tecnología del sembrado de nubes depende de la formación natural de las mismas; mientras que la tecnología ELAT favorece la formación de nubosidad y por lo tanto puede permitir el aumento del régimen de lluvias en porcentajes mucho mayores.

Aunque esto tiene que ser confirmado, los experimentos de Puerto Libertad, Sonora y el del Parque Ecológico de Xochimilco, D. F., muestran que una sóla estación puede favorecer la formación de nubes a una distancia mayor a los 200 km.

Finalmente como consecuencia de esto y por ser una tecnología terrestre que no requiere vuelo de aeronaves especializadas, es una tecnología de menor costo.
 
 

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