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lunes, 11 de junio de 2012

EL RADAR METEOROLOGICO  ( II )

Dentro del RADOMO (la esfera situada en la parte superior) se sitúa la antena del radar, la cual gita 360º variando la inclinación en cada vuelta, desde un ángulo inicial que puede variar entre 0,5 y 1º, hasta unos 25º de inclinación máxima en el último barrido de la antena; en total, 20 elevaciones. Cuanto más se aleja el haz emitido desde el emplazamiento de radar, más se eleva, de manera que, en principio y, si la primera elevación del barrido fuera de 0,5º a 200 kilómetros de distancia, el haz del radar llegaría hasta unos 4000 metros. De todas formas esto no deja de ser una idealización, por que hay algunos elementos que influyen directamente en la inclinación del haz, como por ejemplo el índice de refracción de la masa de aire que atraviesa el pulso de energía. A la izquierda y en la parte media se sitúa la antena de retransmisión de los datos.

Radar meteorológico de Asturias

 Cuando el radar funciona, el sistema transforma la energía eléctrica que recibe en energía electromagnética, la cual se libera  en forma de pequeños pulsos. Como lo que interesa es detectar hidrometeoros, el sistema emite un haz con una longitud de onda que sólo éstas partículas sean capaces de devolver, en parte, al sistema que, con la información recibida y mediante un proceso adecuado, las trasnforme en datos últiles para el seguimiento meteorológico.

El radar puede trabajar en dos modos de operación: Normal y Doppler. En el primero de los casos, el radar llega hasta los 240 km de radio, con una resolución de 2x2 kilómetros. En el modo Doppler el alcance máximo es la mitad del alcance anterior, pero con una resolución de 1x1 kilómetro. Cuando el radar trabaja en modo Doppler, puede medir desplazamientos del blanco meteorológico, basándose para ello en ése efecto (alteración de la frecuencia -o la longitud de onda- prodicida por el movimiento relativo entre la fuente emisora y el detector).
 
Productos de radar más utilizados


PPI (Plan Position Indicator)
Es uno de los productos más utilizados. Permite visualizar la áreas en donde se está produciendo precipitación y, muchas veces, si ésta es intensa. Es el que da los datos más cercanos al suelo y trabaja tanto en modo normal como Doppler.

Radar PPI del País Vasco  (Vizcaya)
 
CAPPI (Constat Altitude Plan Position Indicator)
Existen CAPPI,s a diferentes alturas. El CAPPI 0, se utilizaba para calcular el producto de acumulación. El CAPPI 1, se utiliza para elaborar los productos de predicciones (Forecast). Cuando se visualizan las imágenes de los distintos CAPPI,s aparece un círculo blanco (que no aparece en la imagen del PPI). Esto significa que, fuera de ése círculo, los datos que aparecen no corresponden a la altura del CAPPI en cuestión, sino que pertenecen a datos del PPI. En la práctica sólo se utiliza en modo normal, el cual proporciona 12 CAPPI,s, que van desde el nivel del suelo hasta unos 16 kilómetros de altura.

ECHOTOP
Este producto indica la altura a la que se han podido detectar ecos con un valor superior a 12 decibelios. Cuanto más alto sea el ECHOTOP significa que, en ése punto, la nube está muy desarrollada y tiene partículas capaces de producir precipitación. Existe sólo en modo normal.

Radar ECHOTOP del País Vasco  (Vizcaya)

PERFIL VERTICAL
Esta imagen es una de las más utilizadas en la vigilancia operativa, dando información sobre el desarrollo que presenta un sistema, su contenido en partículas de precipitación, forma de los ecos (importante para conocer el tipo de convección que está teniendo lugar). Sólo funciona en modo normal. Al igual que en el caso de ECHOTOP, también es posible obtener un perfil vertical en modo Doppler, pero no se utiliza en predicción operativa.

Perfil vertical del radar del País Vasco  (VIzcaya)


ACUMULACION
Este producto representa la acumulación media por kilómetro cuadrado de cada cuenca en el periodo de tiempo que se especifique: Cada hora, cada 24 horas, de 00Z a 00Z, ó de 07Z a 07Z. Este producdto es un cálculo a partir del producto radar (del ENS, que es la estimación de reflectividad al nivel del suelo). Básicamente es el PPI en modo normal, al que se le aplica una corrección basada en el perfil vertical de reflectividad calculado cerca del radar. Es decir: No es un dato pluviométrico medido realmente  con un pluviómetro y da mejores resultados en áreas llanas y zonas próximas al radar.

Acumulación en el radar del País Vasco  (Vizcaya)
 
El modo DOPPLER

En los radares actualmente operativos de AEMET, cuando el radar trabaja en modo Doppler, lo hace con una resolución de 1 x 1 Km., y un radio de alcance de 120 kms, con ocho elevaciones que van desde un ángulo de 0,5º a un máximo de 11º en la última elevación o "pasada". Aunque existen más productos, los más utilizados son el PPI y el WINR (datos de viento).

Modo normal el PPI del radar de Asturias
Modo PPI en Doppler del radar de Asturias
 
Imágenes de viento (WINR) en modo Doppler

Las imágenes de viento en modo Doppler indican la velocidad y dirección del viento en la radial del radar. Para su representación en imágen se considera que, los valores negativos de ésta componente radial de viento indican acercamiento del blanco hacia el radar, representándolos con unos colores de la gama azul al verde; los valores positivos de la componente radial indican alejamiento del blanco con respecto al radar y son representados en la gama de colores marrón-naranja-amarillo.

Imagen en Doppler de viento en el radar de Asturias

 
VIL (vertical Integrated Liquid)
El VIL es un producto que mide en Kg/metro cuadrado los valores de la masa de agua líquida que contendría una columna de un mero cuadrado de sección y 16 kms de altura. Para su cálculo el sistema radar realiza la integracion CAPPI a CAPPI del contenido en agua líquida por unidad de volumen, calculada a partir de la reflectividad de cada CAPPI. No tiene en cuenta el contenido en vapor de agua, pues éste no da reflectividad en el radar. A distancias alejadas del radar (100 a 150 kms), no da valores fiables.

VIL en el radar del País Vasco  (Vizcaya)

La densidad del VIL se define como el valor del VIL en un punto del Grid (malla), dividido por el valor del ECHOTOP en ése punto de grid, y viene dado en gramos por metro cúbico. este producto se utiliza en la aplicación YRADAR.

VIL y perfil vertical en un caso de convección severa en el radar del País Vasco  (VIzcaya)

 
VAD: Velocity Azumut Display
Se trata de un sondeo de vientos realizados en un cilindro (imaginario) de unos 20 kms en torno al emplazamiento del radar. Para ello el sistema calcula las características de viento horizontal partiendo de los datos de viento radial obtenidos por el radar trabajando en modo Doppler. El VAD se realiza cada media hora.

Imagen del perfil de viento ó VAD
 
La altura a la que aparecen datos va desde los 600 hasta los 3400 metros de altura. Se añade el ploteo de viento a cada nivel asi como la altura del nivel. 

Los valores de velocidad horizontal se interpretan con facilidad por que pueden compararse con los que aparecen en el radiosondeo más próximo y en los modelos numéricos.

Perfil de viento (VAD)

 
V.VVER, indica la velocidad vertical del viento en m/segundo. No representa corrientes ascendentes sino sólo valores promedio en el nivel considerado.  DIVER, da valores positivos y negativos de la divergencia de la velocidad horizontal, de manera que cuando el dato sea positivo habrá divergencia y si es negativo, convergencia. La interpretación de los datos de ésta columna no debe hacerse a cada nivel, sino entre nieveles.  RMS es la desviación cuadrática media de la velocidad en cada nivel. Es un parámetro de control de calidad de los datos VAD. Cuanto mayor es éste valor, peor es la calidad de los datos.

Composición del radar nacional (STAP)
 
La aplicacion YRADAR

Esta aplicación ha sido desarrollada por el STAP (Francisco Martín León), con el fin de realizar un análisis de las estructuras y células convectivas mediante los datos de los radares regionales. En esencia consiste en una combinación de datos radar y datos del modelo HIRLAM, que  permite calificar, cuantificar y preveer la situación actual y la evolución de las células tormentosas.

Se utiliza en la predicción operativa diaria de los GPV (Grupos de Predicción y Vigilancia).

Aplicación YRADAR

 
Fiabilidad de los productos radar

Hay que tener en cuenta que el haz del radar, en su desplazamiento, puede atravesar zonas de la atmósfera con distinto nivel de refracción, lo cual tiene como resultado una inclinación del haz hacia arriba o hacia abajo. Un caso muy típico es cuando existe una inversión térmica en la zona por donde atraviesa el haz de ondas del radar. este hecho hace que el haz se incline hacia abajo respecto al índide de refracción normal y por tanto chocará con obstáculos que se encuentren a mas baja altura.

El tamaño de las gotas de precipitación es determinante en la señal del radar. Si las gotas son pequeñas, la imagen devuelta es menor que si se trata de gotas grandes, por lo cual, en el caso de una lluvia continua o llovizna,  el radar subestimará la cantidad de precipitación.

También hay casos de sobreestimación de la precipitación por ejemplo, cuando debajo de la capa de nubes existe una zona cálida y seca, ya que la precipitación puede evaporarse en parte al atravesar ésa capa. Otro caso de sobreestimación de la precipitación es lo que se conoce con el nombre de "banda brillante" que consiste en la aparición en imagen de una banda donde la señal aumenta bruscamente (PPI en modo Doppler), debido a que el haz ha detectado una zona en la que coexisten cristales de hielo fundido rodeados de gotitas de agua. Esta señal aparece a unos 300 metros por debajo de la isoterma de 0ºC, lo cual, si se identifica correctamente, puede servir para conocer la altura real de dicha isoterma.

Los ecos de tierra delimitan zona en las que el radar no da datos fiables. Un ejemplo práctico sería el del efecto que los Picos de Europa tienen en las imagenes del radar de Asturias. Por ésta razón, el radar del País Vasco "vería" mucho mejor, puesto que no tiene obstáculos orográficos tan altos en el camino del haz.

Efecto de los "lóbulos laterales"

Para comprender qué significan hay que tener en cuenta que cuando la antena emite un pulso de energía, ésta energía no se emite en su totalidad en la dirección del eje de la antena, sino en todas direcciones, de manera que, además de un lóbulo principal, que contiene casi toda la densidad de potencia, aparecen también uno lóbulos laterales de mucha menos densidad de potencia. Estos lóbulos laterales también pueden chocar con obstáculos en las proximidades del radar y dar ecos no deseados que tienen el aspecto de  ecos concéntricos con el radar y no corresponden a blancos meteorológicos.

CURSO DE OBSERVADORES
SANTANDER, 2006









EL RADAR METEOROLOGICO ( I )

Un radar meteorológico es un tipo de dispositivo utilizado en meteorología para localizar precipitaciones, calcular sus trayectorias y estimar sus tipos (lluvia, nieve o granizo). Además los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y su potencial de trayectoria y de daño. Por último, los ecos de las precipitaciones y de atmósfera clara del radar meteorológico permiten estimar la dirección y la velocidad del viento en las zonas bajas de la atmósfera.

Su utilización comenzó en la Segunda Guerra Mundial, cuando los operadores de radar notaban ruidos en ecos de retorno debido a elementos meteorológicos. Después del conflicto los científicos militares volvían a la vida civil o continuaban en las Fuerzas Armadas investigando el desarrollo de uso para aquellos ecos.

La red de radares de AEMET.

 Seleccione radar regional

En la actualidad la Agencia Estatal de Meteorología dispone de 15 radares meteorológicos repartidos entre la Península, Baleares y Canarias, que cubren todo el territorio nacional, tal y como podemos ver en la imagen siguiente:

Imagen de radar de Península y Baleares: lunes, 11 junio 2012 a las 11:00

Modos de operación del radar

La forma en que la antena se mueve, condiciona el modo de operación de un radar. La antena puede moverse en azimut (dirección, medida en grados, en el sentido de las agujas del reloj, respecto al Norte), en elevación y además puede emitir en dirección radial. 
La antena del radar funciona manteniendo fija una o dos coordenadas y variando las otras.
Los radares del INM funcionan de manera que la antena realiza un barrido completo para un azimut determinado y variando la elevación del haz en cada barrido: Modo de operación PPI (Plan Position Indicator).
Otros modos de la forma que opera la antena son:
RHI
Range Heigh Indicator:  La antena en este caso funciona fijanzo un azimut y haciendo un barrido en elvación desde el límite inferior al superior.
HTI
Heigh Time Indicator: La antena fija la elevación y el azimut y emite ecos en la dirección radial.
RTI
Range Time Indicator: Es similar a la anterior, con la antena apuntando horizontalmente, de manera que en la representación en vez de alturas aparecen distancias.
HARPI
Heigh Azimut Range Position Indicator: La antena realiza un barrido en azimut para cada elevación, pero sólo toma datos a una distancia determinada. Al cambir la elevación, el barrido se realiza en una dirección paralela a la anterior.