El radar meteorológico: ¿cómo funciona?

La tecnología actual permite tener a nuestra disposición muchas herramientas para el seguimiento meteorológico. Existen infinidad de aplicaciones para móvil que permiten consultar la predicción meteorológica y hacer seguimiento meteorológico. Muchas de estas aplicaciones tienen integrada la herramienta de radar meteorológico pero, ¿te has preguntado alguna vez qué es y cómo funciona? En esta nueva entrada del blog te explicamos en qué consiste este instrumento, fundamental para la monitorización y seguimiento de las precipitaciones.

¿Qué es el radar meteorológico?

El radar meteorológico es un instrumento de grandes dimensiones que consta de una torre de entre 5 y 10 metros de altura en la cual hay acoplada una cúpula esférica cubierta de color blanco. Dentro de esta cúpula se encuentran varios elementos (antena, conmutador, emisor, receptor,…) que conforman el propio radar.

En esta imagen, de J. V. Albero, se muestra el radar de Málaga propiedad de AEMET en un paisaje completamente nevado. Fuente: Meteoglosario AEMET

El propio circuito de funcionamiento del radar permite conocer de forma estimada la distribución e intensidad de las precipitaciones, ya sean en forma sólida (nieve o granizo) o en forma líquida (lluvia). Esto es fundamental para la monitorización y vigilancia meteorológica, sobre todo en las situaciones más delicadas, tales como tormentas muy intensas o situaciones de lluvias torrenciales, en las cuales existen bandas de lluvia muy intensa y estacionaria, es decir, cuando se acumula mucha cantidad de precipitación en muy poco tiempo en un mismo lugar.

¿Cómo funciona el radar meteorológico?

El principio de funcionamiento del radar meteorológico se basa en disparar haces de radiación de tipo microondas. Estos haces o pulsos de radiación se emiten en forma de varios lóbulos que viajan a través del aire. Cuando el pulso encuentra un obstáculo, parte de la radiación emitida se dispersa en todas direcciones (scattering) y parte de ella se refleja en todas direcciones. La parte de radiación que se refleja y viaja en dirección al radar es la señal final que recibe.

Esquema de funcionamiento del radar meteorológico en el que se muestra la distribución de los pulsos electromagnéticos emitidos. La radiación emitida por el radar no se puede contener en una sola dirección, de modo que acompañado al lóbulo principal del haz del radar surgen lóbulos secundarios. Fuente: CRAHI

El proceso anterior se repite siguiendo un recorrido. Dicho recorrido consiste en realizar varios pulsos de radiación situando en primer lugar la antena del radar a un determinado ángulo de elevación. Una vez fijado el ángulo de elevación de la antena, ésta comienza a girar sobre sí misma. A medida que la antena gira sobre sí misma, se van lanzando pulsos de radiación. Una vez la antena ha finalizado el recorrido, se procede a realizar el mismo procedimiento elevando la antena un determinado ángulo y así seguido para un determinado número de ángulos de elevación. Así se obtiene el denominado volumen polar de datos de radar: un conjunto de datos de radar tanto en superficie como en altura.

El resultado de todo este proceso se denomina escaneo del espacio y tarda aproximadamente 10 minutos en completarse. Los pulsos de radiación emitidos tienen la particularidad de que es necesario que sean muy energéticos, ya que la gran mayoría de la energía emitida se pierde y sólo se recibe señal de una muy pequeña parte de ésta.

En cada escaneo del espacio se obtiene una imagen que debe procesarse para poder utilizarse de forma operativa. Este procesamiento de imagen incluye varias correcciones, entre ellas, la eliminación de la señal espúrea producida por la orografía, es decir, la eliminación de señal falsa (no correspondiente a precipitación) originada por las cadenas de montañas. De todo el proceso explicado anteriormente se genera una imagen que muestra el campo de la reflectividad del radar. La reflectividad es la magnitud que mide la contribución de energía electromagnética en dirección al radar de cada una de las gotitas de agua.

En el ambito operativo, las imágenes de radar suelen consistir en un panel con los contornos de territorio de color blanco en el que se muestran diversas bandas de varios colores, asociados a la reflectividad de radar. El fondo circular de color negro tiene su centro en la posición del radar. Fuente: Meteoglosario de AEMET

Traducir el radar

Probablemente el punto anterior haya generado algo de confusión. Si el radar sólo mide la reflectividad, ¿cómo se mide toda la lluvia que cae? ¿El radar meteorológico no mide lluvia?

La respuesta a la última pregunta es no. El radar meteorológico no mide la lluvia de forma directa. Este instrumento hace una medida indirecta de la intensidad de precipitación. La intensidad de precipitación es la cantidad de precipitación que se produce durante un intervalo de tiempo determinado. Cuando el haz del radar (pulso electromagnético) interacciona con las gotitas de lluvia, nieve o granizo, parte de la radiación emitida se refleja en dirección al radar. Cuanto más grandes son las gotitas de agua, mayor radiación (o señal) recibe el radar.

En esta imagen, compartida por Tomeu Mir el 6/11/2016 se puede apreciar una contundente cortina de precipitación que tapa completamente el fondo del paisaje. Se puede confirmar la intensa cortina de precipitación con ayuda del radar meteorológico, que seguro que en este caso ofrecería valores muy elevados de reflectividad, indicando que el tamaño de las gotas de lluvia son grandes.

A través de diversas aproximaciones matemáticas, se puede estimar una relación que traduce la señal del radar meteorológico (reflectividad) a intensidad de precipitación. Esta relación matemática se conoce como relación Z-R.

Algunos problemas del radar meteorológico

El radar meteorológico es un instrumento muy delicado y necesita un mantenimiento especial muy costoso. En Meteoclim, hemos desarrollado algoritmos que tratan la mayoría de problemas de señal del radar, además de un sistema de predicción del movimiento de la reflectividad, denominado nowcasting de radar. A pesar de que el mantenimiento ayuda mucho a reducir errores, pueden surgir otros problemas que afectan a su buen funcionamiento. En nuestra entrada La propagación anómala del radar encontrarás los posibles problemas que suele tener el radar meteorológico. ¡Échale un vistazo!

Referencias

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