Los últimos 100 años se han caracterizado por la sinergia entre las necesidades de las observaciones meteorológicas por parte de la sociedad y de la investigación meteorológica. En la segunda mitad del siglo XX y principios del siglo XXI, el desarrollo de los sistemas de observación se ha visto impulsado por la creciente demanda de datos de mayor resolución para los modelos numéricos, la necesidad de mediciones a largo plazo y de una cobertura más extensa. Esto ha dado lugar a la integración de los datos de una variedad cada vez más amplia en cuanto a distintos tipos de redes de observación. Y todo apunta a que estas tendencias continúen.
En las entradas anteriores abordamos temas relacionados con la pregunta “¿Cómo evolucionará el tiempo?” y ahora enfocándonos a la forma presente de la misma pregunta, intentaremos hacer zoom sobre algunas piezas del mosaico enorme del mundo de las observaciones meteorológicas.
El concepto del sistema de observación
Al menos a partir del siglo XVIII ya no cabe duda de que la ciencia moderna de la meteorología tiene sus raíces en el desarrollo de la instrumentación básica cuyo objetivo es medir las propiedades fundamentales de la atmósfera, como la temperatura, la presión, la humedad, velocidad del viento, etc. En la época de la invención del telégrafo, a mediados del siglo XIX, quedó muy claro que las observaciones puntuales y “personalizadas” tenían que estar organizadas y estandarizadas a nivel internacional, por lo que se puede afirmar sin exageración que con ese invento la meteorología llegó a otro punto de inflexión. Nacieron los primeros sistemas de observación atmosférica que, según su definición, son grupos de instrumentos que pueden utilizarse para generar un conjunto de datos de observación conectados entre ellos.
La salida de los sistemas de observación son componentes esenciales de la mayoría de las áreas de la meteorología, y su desarrollo está ligado a varias necesidades: en primer lugar, la investigación de los procesos atmosféricos, en segundo lugar, la meteorología operacional que abarca los sistemas predictivos, en tercer lugar, muchas industrias (aviación, agricultura, hidrología, calidad del aire, etc.) dependen en gran medida de sistemas de observación especiales, impulsando así el desarrollo de ellos. Y por último, la climatología está fundamentalmente vinculada a los sistemas de observación que se aplican en escalas de tiempo prolongadas y en grandes zonas geográficas.
Observaciones terrestres
Los sistemas más antiguos son las redes de observaciones terrestres. Ellos permiten la medición de parámetros físicos que afectan el estado de la atmósfera que nos rodea directamente, por lo que el volumen de esos datos es sólo una pequeña fracción del número total de observaciones utilizadas por ejemplo en los modelos de predicción numérica. Sin embargo, su importancia es fundamental a la hora de analizar la situación meteorológica en la superficie, hacer pronósticos a corto plazo. Partiendo de las variables de estado del suelo, se puede sacar conclusiones incluso a más largo plazo ya que los meteorólogos siempre tenemos en cuenta que el suelo es la memoria de la atmósfera.
Sistemas de observación de la capa límite
A pesar de su proximidad a la superficie terrestre, los sistemas de observación diseñados para describir el estado de la capa límite, no se remontan a mucho tiempo. Ya sean fijos o móviles, el requisito fundamental para los estudios de la capa límite es la medición de las variables de turbulencia, siendo una característica fundamental de la misma. Las mediciones “in situ” tienen importantes limitaciones de las que se destaca el impacto del sensor y su estructura asociada en las propiedades que se están midiendo. Por otra parte, el número de puntos de observación también son limitados. Un enfoque para obtener observaciones simultáneas a lo largo de trayectos largos, consiste en utilizar técnicas de teledetección, que incluyen tanto las técnicas activas (radar, lidar, tomografía acústica, etc.), como las pasivas, como la radiometría de microondas y la espectroscopia.
Información sobre capas altas de la atmósfera
Hasta finales del siglo XIX, las observaciones atmosféricas se habían realizado en gran parte desde la superficie, salvo algunas ocasiones con globos de aire caliente tripulados. Es bastante interesante que uno de los primeros impulsos era el hecho de que los océanos representan el área que carecen de más información en cuanto al estado de la atmósfera. El lanzamiento de los sondeos in situ sobre el mar era notoriamente difícil debido a razones logísticas y especialmente en casos de tiempo severo. Sin embargo, justamente esas situaciones impulsaron el desarrollo de los primeros sistemas de observación de capas altas, ya que estas mediciones son más necesarias cuando esas tormentas lejanas sobre el mar llegan a amenazar regiones pobladas en tierra. En 1943, el coronel Joe Duckworth voló en el ojo de un huracán cerca de Houston, iniciando una nueva era en la investigación de los ciclones tropicales. No obstante, como volar en medio de tormentas severas es intrínsecamente peligroso para las aeronaves, agregar mediciones mediante el lanzamiento de instrumentos desde las aeronaves era cada vez más frecuente.
Las observaciones in situ de la atmósfera superior mediante globos (de diferentes tamaños) siguen desempeñando un papel importante para la investigación atmosférica, el pronóstico del tiempo y los estudios sobre el cambio climático. En particular, en el caso de los globos de sondeo pequeños, durante los últimos 60-70 años se han llevado a cabo varios cambios en la tecnología de los sensores, el procesamiento de datos y los procedimientos operativos para no repercutir las series temporales de temperatura, humedad y ozono. La normalización de los procedimientos y una cuantificación detallada de la incertidumbre de las mediciones son elementos esenciales para alcanzar una calidad suficientemente alta para detectar señales pequeñas pero muy pertinentes de cómo está cambiando nuestro clima.
En una próxima entrada continuaremos con otros elementos de los sistemas de observación, hablaremos sobre la teledetección y las mediciones aerotransportadas.
Fuentes:
https://public.wmo.int/en/programmes/global-observing-system
http://www.cas.manchester.ac.uk/resactivities/cloudphysics/methods/aircraftstudies/
https://amt.copernicus.org/articles/10/3021/2017/amt-10-3021-2017.pdf
