Radar meteorológico


El radar meteorológico , también llamado radar de vigilancia meteorológica ( WSR ) y radar meteorológico Doppler , es un tipo de radar utilizado para localizar precipitaciones , calcular su movimiento y estimar su tipo (lluvia, nieve, granizo , etc.). Los radares meteorológicos modernos son en su mayoría radares de pulso Doppler , capaces de detectar el movimiento de las gotas de lluvia además de la intensidad de la precipitación. Ambos tipos de datos se pueden analizar para determinar la estructura de las tormentas y su potencial para causar condiciones meteorológicas adversas .

Durante la Segunda Guerra Mundial, los operadores de radar descubrieron que el clima estaba causando ecos en su pantalla, enmascarando posibles objetivos enemigos. Se desarrollaron técnicas para filtrarlos, pero los científicos comenzaron a estudiar el fenómeno. Poco después de la guerra, se utilizaron radares excedentes para detectar precipitaciones. Desde entonces, el radar meteorológico ha evolucionado por sí solo y ahora lo utilizan los servicios meteorológicos nacionales, los departamentos de investigación de las universidades y los departamentos meteorológicos de las estaciones de televisión . Las imágenes sin procesar se utilizan de forma rutinaria y el software especializado puede tomar datos de radar para hacer pronósticos a corto plazo de posiciones e intensidades futuras de lluvia, nieve, granizo y otros fenómenos meteorológicos. La salida del radar incluso se incorpora a la predicción meteorológica numérica .modelos para mejorar los análisis y pronósticos.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los operadores de radares militares notaron ruido en los ecos devueltos debido a la lluvia, la nieve y el aguanieve . Después de la guerra, los científicos militares regresaron a la vida civil o continuaron en las Fuerzas Armadas y prosiguieron su trabajo en el desarrollo de un uso para esos ecos. En los Estados Unidos, David Atlas [1] trabajando primero para la Fuerza Aérea y luego para el MIT , desarrolló los primeros radares meteorológicos operativos. En Canadá, JS Marshall y RH Douglas formaron el "Grupo Stormy Weather" en Montreal. [2] [3] Marshall y su estudiante de doctorado Walter Palmer son bien conocidos por su trabajo sobre la distribución del tamaño de las gotas .en la lluvia de latitudes medias que condujo a la comprensión de la relación ZR, que correlaciona una reflectividad de radar dada con la velocidad a la que cae el agua de lluvia. En el Reino Unido, continuaron las investigaciones para estudiar los patrones de eco del radar y los elementos meteorológicos, como la lluvia estratiforme y las nubes convectivas , y se realizaron experimentos para evaluar el potencial de diferentes longitudes de onda de 1 a 10 centímetros. En 1950, la empresa británica EKCO estaba demostrando su 'equipo de radar de búsqueda de advertencia de nubes y colisión' aerotransportado. [4]

Entre 1950 y 1980, los servicios meteorológicos de todo el mundo incorporaron radares de reflectividad, que miden la posición y la intensidad de la precipitación. Los primeros meteorólogos tenían que observar un tubo de rayos catódicos . En 1953, Donald Staggs, un ingeniero eléctrico que trabajaba para Illinois State Water Survey, realizó la primera observación de radar registrada de un " eco de gancho " asociado con una tormenta eléctrica tornádica. [5]

El primer uso del radar meteorológico en la televisión de los Estados Unidos fue en septiembre de 1961. Cuando el huracán Carla se acercaba al estado de Texas, el reportero local Dan Rather , sospechando que el huracán era muy grande, viajó a la Oficina Meteorológica de los EE. UU . WSR-57 sitio de radar en Galveston para tener una idea del tamaño de la tormenta. Convenció al personal de la oficina para que lo dejaran transmitir en vivo desde su oficina y le pidió a un meteorólogo que le dibujara un contorno aproximado del Golfo de México.en una hoja de plástico transparente. Durante la transmisión, sostuvo esa superposición transparente sobre la pantalla de radar en blanco y negro de la computadora para darle a su audiencia una idea tanto del tamaño de Carla como de la ubicación del ojo de la tormenta. Esto convirtió a Rather en un nombre nacional y su informe ayudó a que la población alertada aceptara la evacuación de unas 350.000 personas por parte de las autoridades, que fue la evacuación más grande en la historia de los Estados Unidos en ese momento. Solo 46 personas murieron gracias a la advertencia y se estimó que la evacuación salvó varios miles de vidas, ya que el huracán Galveston de 1900 más pequeño había matado a unas 6000-12000 personas. [6]


Radar meteorológico en Norman, Oklahoma con rainshaft
Plato de radar meteorológico (WF44)
Radar meteorológico polarimétrico de banda C OU-PRIME de la Universidad de Oklahoma durante la construcción
Typhoon Cobra como se ve en la pantalla de radar de un barco en diciembre de 1944.
La tecnología de radar de la década de 1960 detectó supercélulas productoras de tornados sobre el área metropolitana de Minneapolis-Saint Paul .
NEXRAD en Dakota del Sur con una supercélula al fondo.
Un haz de radar se expande a medida que se aleja de la estación de radar, cubriendo un volumen cada vez mayor.
La trayectoria del haz del radar con la altura.
Volumen escaneado usando múltiples ángulos de elevación
Escala de color NWS de reflectividades.
Ejemplo idealizado de salida Doppler. Las velocidades de acercamiento están en azul y las velocidades de retroceso están en rojo. Observe la variación sinusoidal de la velocidad al recorrer la pantalla en un rango particular.
Rango máximo de reflectividad (rojo) y rango de velocidad Doppler inequívoco (azul) con frecuencia de repetición de pulso
Componente radial de vientos reales al escanear a través de 360 ​​grados
La focalización con doble polarización revelará la forma de la gota
Línea de tormenta vista en reflectividad (dBZ) en un PPI
Ángulos típicos escaneados en Canadá. Los zigzags representan ángulos de datos utilizados para hacer CAPPI a 1,5 km y 4 km de altitud.
PPI base versus compuesto.
Acumulación de lluvia de 24 horas en el radar de Val d'Irène en el este de Canadá. Observe las zonas sin datos en el este y suroeste causadas por el bloqueo del haz de radar de las montañas.
Sección vertical.
Imagen de un RHI.
Radar Berrimah en Darwin, Territorio del Norte de Australia
El cuadrado en esta imagen Doppler ha sido colocado automáticamente por el programa de radar para detectar la posición de un mesociclón . Observe el doblete de entrada/salida (azul/amarillo) con la línea de velocidad cero (gris) paralela al radial del radar (arriba a la derecha). Cabe mencionar que el cambio de dirección del viento aquí ocurre en menos de 10 km.
Bucle de reflectividad PPI (en dBZ) que muestra la evolución de un huracán
Mapa de la presentación RIDGE del tornado Joplin 2011 . [40]
Vista de alta resolución del perfilador de una tormenta eléctrica (arriba) y de un radar meteorológico (abajo).
Una tormenta supercélula vista desde dos radares casi colocados. La imagen superior es de un TDWR y la inferior de un NEXRAD .
Distribución de energía idealizada de un haz de radar (lóbulo central en 0 y lóbulos secundarios a cada lado)
Difracción por una rendija circular que simula la energía vista por objetivos meteorológicos
Los ecos fuertes son retornos del pico central del radar desde una serie de pequeñas colinas ( píxeles amarillos y rojos ). Los ecos más débiles a cada lado de ellos son de lóbulos secundarios (azul y verde)
Reflectividad (izquierda) y velocidades radiales (derecha) al sureste de un radar meteorológico NEXRAD. Los ecos en círculos son de un parque eólico.
Ejemplo de fuerte atenuación cuando una línea de tormentas pasa sobre (imágenes de izquierda a derecha) un radar meteorológico de 5 cm de longitud de onda (flecha roja). Fuente: Medio Ambiente Canadá
1,5 km de altitud CAPPI en la parte superior con fuerte contaminación de la banda brillante (amarillos). El corte vertical en la parte inferior muestra que este fuerte retorno solo está por encima del suelo.
Imagen de radar de reflectividad con muchos ecos no meteorológicos.
La misma imagen pero limpiada usando las velocidades Doppler.
Radar meteorológico Phased Array en Norman, Oklahoma
Radar meteorológico Global Express con radomo levantado
Pronóstico inmediato de una línea de tormentas desde el sistema AutoNowcaster
Imagen de radar NOAA NEXRAD de Park Forest, IL, caída de meteorito del 26 de marzo de 2003.