Polaridade, Intensidade de corrente e Multiplicidade

As descargas elétricas da atmosfera têm características próprias que as diferenciam em função do seu tipo (nuvem-solo, nuvem-nuvem e intra-nuvem), intensidade (em kA), polaridade (negativa ou positiva) e multiplicidade (nº de raios). Como já foi referido, neste estudo apenas são consideradas as descargas elétricas do tipo nuvem-solo registadas pelos nove detetores DEA da rede ibérica que cobre Portugal Continental.

Quanto à polaridade das DEA, verificou-se que as descargas elétricas foram maioritariamente de polaridade negativa, com 81% das ocorrências a revelarem carga negativa, enquanto apenas 19% foram de polaridade positiva. Soriano (2005), num estudo sobre as DEA de dez anos (1992-2001) que realizou para a PI, verificou que apenas 9% dessas descargas apresentavam polaridade positiva e que ocorriam preferencialmente nos meses frios (Novembro a Março). Importa assim conhecer qual a distribuição mensal das ocorrências de DEA por polaridade (positiva ou negativa).

A Figura 3.12 apresenta a distribuição da frequência mensal das ocorrências de DEA por polaridade. A distribuição bimodal da Figura 3.6 é agora discriminada quanto à polaridade das DEA. As duas séries representadas nesta figura também apresentam grande variabilidade na sua distribuição. As descargas de carga negativa mostram máximos de ocorrências nos meses de Setembro (20,2%) e Maio (14,1%) e mínimos de ocorrências nos meses de Janeiro (0,3%) e Dezembro (0,6%). Por outro lado, as descargas positivas, muito inferiores às negativas, apresentaram um máximo de ocorrências de 3,3% em Setembro e um mínimo de ocorrências de 0,1% em Janeiro.

Desta figura sobressaem também dois factos importantes: entre os meses de Abril e Outubro as descargas positivas constituem, em média, cerca de 2% da totalidade das DEA e durante o mês de Dezembro o número de ocorrências com polaridade positiva é idêntico ao verificado com polaridade negativa (0,6%).

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Fig. 3.12 – Distribuição mensal da frequência relativa (%) das ocorrências de DEA, por polaridade, entre 2003 e 2009.

Relativamente à intensidade de corrente das DEA, medida em amperes, pode apresentar polaridade positiva ou negativa. No período de estudo (2003–2009), a descarga de maior intensidade de corrente com carga positiva foi de 409,5 kA e ocorreu pelas 14h00 UTC do dia 26/02/2003, perto das Caldas da Rainha, distrito de Leiria, enquanto o pico máximo de corrente com carga negativa foi de 367,2 kA e ocorreu pelas 11h00 UTC do dia 03/01/2008, perto de Baião, distrito do Porto. Estes valores extremos de intensidade de corrente não ocorreram com regularidade.

A Figura 3.13 apresenta o histograma da frequência relativa da intensidade de corrente das ocorrências de DEA em intervalos de 15 kA, por polaridade.

Fig. 3.13 – Histograma da frequência relativa (%) das ocorrências de DEA, por intensidade de corrente (kA) e polaridade, entre 2003 e 2009.

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Como se pode verificar, as duas séries têm uma distribuição do tipo exponencial, em que a 1ª classe soma cerca de 52% de todas as ocorrências de DEA do período (39,1% negativas e 12,7% positivas). Se acumularmos as ocorrências de DEA que recaem sobre a 1ª e a 2ª classe temos que cerca de 81,8% do total das ocorrências de DEA apresentam intensidades de corrente inferiores a 30 kA. As ocorrências de descargas negativas com intensidade de corrente superior a 75 kA e de descargas positivas com intensidade de corrente superior a 45 kA apresentam valores residuais (abaixo de 1%).

Quanto à distribuição da frequência sazonal das ocorrências de DEA por polaridade e por intensidade de corrente, a Figura 3.14 ilustra a percentagem de ocorrências de DEA em três intervalos de intensidade de corrente e em cada estação do ano. Como é evidente, o tipo de distribuição é semelhante ao mostrado pela Figura 3.13, com o grosso das ocorrências de DEA negativas e positivas a apresentar uma intensidade de corrente inferior a 15 kA. A exceção verifica-se no Inverno para as descargas de carga positiva. Embora este tenha sido o período do ano que registou menor atividade elétrica da atmosfera (apenas 4% entre as quatro estações do ano), quando ocorreram descargas positivas tenderam a ter valores elevados de intensidade de corrente. Neste período, 16% das DEA foram positivas e com intensidade de corrente superior a 30 kA. Quanto às descargas negativas, também não se verificou neste período uma ocorrência superior de menores valores de intensidade de corrente como nas restantes estações do ano.

Fig. 3.14 – Histogramas da frequência relativa (%) das ocorrências de DEA por intensidade (kA), por polaridade e por estação do ano, entre 2003 e 2009.

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As descargas elétricas da atmosfera também se diferenciam em função do número de raios (strokes) que derivam do raio principal (first return stroke). Durante o período de estudo, a multiplicidade das descargas foi maior nas DEA de polaridade negativa do que nas DEA de polaridade positiva, como mostra a Figura 3.15.

Assim, 91 324 das descargas elétricas com carga negativa (cerca de 61,1%) manifestaram-se através de 1 raio, 20,0% apresentaram 2 raios e apenas 9,2% dessas descargas tiveram multiplicidade igual a 3. As descargas de polaridade negativa com multiplicidade superior a três raios foram pouco frequentes.

As descargas com polaridade positiva manifestaram-se maioritariamente (cerca de 89,2%) apenas com 1 raio, enquanto 8,4% tiveram 2 raios. Verifica-se também pela Figura 3.15 que as descargas de polaridade positiva com multiplicidade superior a 2 raios foram muito raras.

Fig. 3.15 – Distribuição da frequência relativa (%) do número de raios derivados (multiplicidade), por polaridade, entre 2003 e 2009.

Como já foi referido anteriormente, a rede nacional de DEA (LDN do IPMA) é composta por 4 detetores estrategicamente distribuídos pelo país e com o suporte da rede espanhola de DEA (LDN da AEMET), mais propriamente de 5 dos seus detetores mais próximos de Portugal, a cobertura de ocorrências de descargas elétricas em todo o país é cerca de 100%.

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Fig. 3.16 – Distribuição da frequência relativa (%) do número de detetores de DEA utilizados. A linha tracejada corresponde ao valor acumulado.

No entanto, para a deteção das DEA, a triangulação entre detetores não necessita da utilização em simultâneo de todos os detetores. A Figura 3.16 mostra a frequência (%) do número de detetores que foram utilizados em simultâneo para localizar as DEA. Cerca de 33,2% das descargas elétricas foram localizadas recorrendo apenas a 2 detetores, mas perto de 90% do total das ocorrências de DEA foram localizadas recorrendo a 5 ou menos detetores de DEA. Apenas 0,7% das descargas elétricas necessitaram da utilização de 8 ou 9 detetores em simultâneo para serem localizadas.

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CAPÍTULO

IV