En esta nueva entrada del blog nos gustaría compartir con vosotros un momento muy especial que se celebra cada 23 de marzo. En conmemoración a la creación de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) en 1950, toda la comunidad meteorológica celebra el Día Meteorológico Mundial. La OMM es el organismo principal que contribuye a velar por el bienestar de las personas y proteger sus bienes materiales ante amenazas meteorológicas y climáticas. Cada año, se celebra una temática en particular. Este año se resalta la importancia de los Sistemas de Alerta y Acción Temprana.

Previsión a corto plazo desarrollada en Meteoclim

Los fenómenos meteorológicos adversos (FMA) generan grandes impactos y pérdidas en los bienes materiales y personales. Estos fenómenos, como vientos muy fuertes, granizo grande, descargas eléctricas, etc. pueden llegar a provocar pérdidas económicas billonarias. En los últimos 40 años, las pérdidas económicas por FMA se han incrementado, alcanzando el medio trillón de euros (European Environment Agency). En Meteoclim conocemos la importancia de la información meteorológica en forma de previsiones. Estas previsiones meteorológicas deben contener información con el mayor grado de detalle posible para poder transmitir lo antes posible los posibles efectos de los fenómenos meteorológicos adversos.

Por ello, es necesario no sólo conocer las situaciones meteorológicas y los fenómenos que pueden afectar en gran medida a la población, si no disponer de las herramientas necesarias para generar y transmitir información meteorológica de calidad que llegue de manera rápida y efectiva tanto a las entidades gubernamentales, a los servicios de gestión de emergencias y a la población en general. Para cumplir con este objetivo, es imprescindible que todos los países dispongan de un Sistema de Alerta Temprana meteorológica. Un Sistema de Alerta Temprana consiste en una medida de adaptación a las amenazas meteorológicas que utiliza toda una cadena de transmisión rápida de información para reducir los posibles efectos adversos.

La base fundamental de un sistema con estas características no sólo debe tener sus raíces en la Meteorología como ciencia, sino en usar toda la tecnología disponible a nuestro alcance para generar los mecanismos necesarios que transmitan información meteorológica valiosa capaz de detectar, generar y distribuir previsiones en tiempo real de todas aquellas posibles amenazas meteorológicas que permitan una rápida acción por parte de los servicios de emergencia y la población en general para proteger los bienes materiales y personales.

Hemos mencionado que la base de un Sistema de Alerta Temprana meteorológica debe basarse en dos pilares: la meteorología como ciencia y la tecnología. La predicción meteorológica actualmente tiene su base en los modelos numéricos de predicción, que resuelven las ecuaciones de la dinámica atmosférica y los procesos de transferencia de calor y energía en la atmósfera. ¿Qué características deben tener estos modelos de predicción para generar un buen sistema de Alertas Tempranas?

La predicción meteorológica de alta resolución

Para poder generar un buen Sistema de Alerta Temprana, los modelos de predicción numérica del tiempo deben generar predicciones que permitan describir las variables meteorológicas con el mayor grado de detalle posible. De esta manera, se tiene una información precisa y de calidad que ayuda a emitir información meteorológica muy fiable. Para poder obtener el mayor grado de detalle posible, se deben resolver las ecuaciones que describen la dinámica atmosférica y los intercambios de calor y energía con el medio en el mayor número de puntos posible. De esta manera se construyen los modelos meteorológicos de alta resolución.

Los modelos meteorológicos de alta resolución permiten describir mejor los cambios en la circulación a pequeña escala. Estos cambios a pequeña escala pueden traducirse en tormentas intensas de área pequeña o rachas de viento localmente fuertes. Esto permite anticiparse a aquellas situaciones meteorológicas que puedan suponer un riesgo para la población. El hecho de disponer de más información en menos espacio permite tomar decisiones más rápido ante una situación meteorológica adversa.

La tecnología mejora los Sistemas de Alerta Temprana

Anteriormente hemos mencionado que los modelos meteorológicos deben generar la mayor cantidad de información en el menor espacio posible. Aunque esta fuente de información meteorológica es muy útil y describe correctamente las condiciones atmosféricas en la gran mayoría de ocasiones, los modelos meteorológicos no son perfectos, ¡incluidos los modelos de alta resolución! Esto provoca que, en ocasiones, el estado de la atmósfera actual no se corresponda con el estado previsto. Esto es debido principalmente a que la atmósfera es un sistema caótico, con lo que una pequeña variación de las condiciones meteorológicas altera en gran medida el resultado de la predicción.

Es por ello que, en ocasiones, la predicción meteorológica es insuficiente en determinadas situaciones para informar de manera adecuada sobre los peligros meteorológicos. Por ello, es necesario disponer de una fuente de información meteorológica alternativa a la habitual. En Meteoclim, trabajamos continuamente para integrar nuevas fuentes de información meteorológica innovadoras, como la predicción a corto plazo del movimiento de las precipitaciones (nowcasting de radar) o la creación de una red de pluviómetros virtuales con ayuda de la señal electromagnética emitida y recibida por las torres de telecomunicación.

Incorporar fuentes de información alternativas a las habituales es la base fundamental para construir un mejor Sistema de Alerta Temprana. Por ejemplo, es habitual que el radar meteorológico caiga en situaciones de precipitaciones intensas, con lo que disponer de una fuente de información alternativa en tiempo real es fundamental para mantenerse informado en todo momento ante una situación meteorológica delicada.

Referencias

• Organización Meteorológica Mundial
• Agencia Europea del Medio Ambiente
• Blog Meteoclim: la incertidumbre meteorológica
• Blog Meteoclim: DANAs y gotas frías: ¿qué son?
• Blog Meteoclim: Ecos en gancho
• Blog Meteoclim: el radar meteorológico
• Blog Meteoclim: Smartweather
• Blog Meteoclim: Meteorología para principiantes (I)

¿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.

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.

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.

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.

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

• Meteoglosario de AEMET: radar meteorológico
• Meteoglosario de AEMET: reflectividad radar
• Para saber más sobre el radar meteorológico: Trabajo de Fin de Máster de Iván Domínguez
• Centre de Recerca Aplicada en Hidrometeorologia

¿Por qué «Filomena»?

A las borrascas con alta probabilidad de impacto en forma de fuertes vientos, se les pone nombre por parte de los Servicios Meteorológicos Nacionales para facilitar la comunicación de los posible impactos que afecten a amplias áreas del territorio del que son responsables. Esto se ve reflejado en forma de avisos meteorológicos. Para que una borrasca pueda ser nombrada, es necesario que la predicción meteorológica sea tal que se deban emitir avisos de tipo naranja o rojo (importante o extremo, respectivamente, probabilidad entre 40-70 % de que ocurra) por rachas máximas de viento en amplias zonas del territorio. Esto no implica que otros fenómenos meteorológicos adversos (FMA de forma abreviada) puedan tener lugar, como fuertes precipitaciones o nevadas. Filomena forma parte de un ciclo anual de nombres de borrascas, consensuado entre diferentes organismos meteorológicos oficiales:

En este caso, Filomena es la sexta borrasca con gran impacto en el suroeste de Europa y el color violeta azulado indica que, efectivamente, se ha formado en el mes de enero. La próxima borrasca de gran impacto se llamará Gaetan.

Origen y evolución de Filomena

Los orígenes de esta potente borrasca radican en una interacción de masas de aire de muy distintas características: por una parte, una de características subtropicales, cálida y húmeda y por otra parte otra masa de aire polar de origen ártico, fría, aportando el contraste entre ambas más inestabilidad sobre la Península Ibérica y formación de nubes y precipitación.

Este choque de titanes se manifestó como una borrasca entrando por el estrecho desde Canarias, generando un temporal de viento fuerte y lluvias intensas en esa región, a la vez que una bolsa de aire muy frío a diferentes alturas permanecía sobre la Península desde días atrás.

A la vez que la borrasca iba avanzando hacia el noreste desde el sur de la Península, el aire frío que permanecía sobre la Península, en contraste con la inyección del aire cálido y húmedo provocó un desplome de la cota de nieve en el centro y noreste de la Península, generándose intensas nevadas en todas estas regiones y provocando muchos problemas: cortes de luz, agua, suspensión de medios de transportes, caídas de árboles por el peso de la nieve,… Sin embargo, la estampa que ha dejado en muchas localidades pasará a la historia: en Madrid capital se ha llegado a acumular entre 30 y 40 cm de nieve. En algunas zonas las acumulaciones se acercan al metro, debido a acumulación por transporte, ¡algo histórico en la ciudad!

Predicción de la borrasca

¿Se ha predicho bien el movimiento y los fenómenos asociados a Filomena? Esta pregunta quizá nos la hayamos hecho la mayoría de nosotros de una manera u otra. Lo cierto es que la atmósfera es un sistema caótico y su movimiento resulta difícil de predecir en según qué situaciones. Esto se debe a que los modelos meteorológicos tratan de resolver las ecuaciones de la dinámica y la física atmosférica de forma simplificada, lo que implica directamente decir que estos modelos no son perfectos y tienen que lidiar con todo tipo de fuentes de errores: numéricos, observacionales, computacionales,…que debemos tratar de entender. En nuestra entrada hablamos de los modelos meteorológicos y su funcionamiento.

En el caso de Filomena, las predicciones fueron consistentes. Desde el día 25 de diciembre los modelos meteorológicos ya empezaban a apuntar a una situación de nevadas generalizadas para la primera semana de enero, con ciertas variaciones en las predicciones consecutivas. A medida que se acercaba el inicio de la situación, la consistencia de los modelos fue de cada vez mayor, de manera que la predicción era suficientemente fiable como para asegurar que se iba a vivir un temporal histórico. A pesar del largo alcance de la predicción, la emisión de avisos meteorológicos con colores solo son útiles con 60 horas de antelación, según Protección Civil y meteoalerta.

¿Es Filomena consecuencia del cambio climático?

Cada vez se oye más en muchos medios y en las redes sociales que este tipo de eventos meteorológicos extremos son directamente consecuencia del cambio climático. En primer lugar, no debe confundirse la meteorología con el clima: en la primera, se estudia el tiempo en un plazo de tiempo relativamente corto (horas, días), mientras que en la segunda se estudia la tendencia de ciertos valores estadísticos asociados al tiempo (por ejemplo, la media mensual de temperatura) en un amplio período de tiempo (meses, años, décadas,…). Es decir, que una nevada intensa por sí sola no es consecuencia directa del cambio climático.

Sin embargo, la tendencia a que con los años se produzcan menos nevadas pero sean más intensas sí es una consecuencia del cambio climático. Este fenómeno, con los conocimientos que tenemos hoy en día, asegura que en el futuro es más plausible que vivamos eventos extremos (olas de calor, tormentas severas, temporales duros,…) . De hecho, todos los estudios indican que el calentamiento global producirá un aumento de la frecuencia de los fenómenos de carácter cálido, pero no excluye que siga habiendo fenómenos extremos fríos como este.

Referencias

• Borrascas con gran impacto. Temporada 2020-21
• Extreme Forecast Index (EFI), ECMWF
• Meteociel: observación y modelos de predicción meteorológica (en Francés)

Queremos agradecer profundamente los comentarios y sugerencias aportados por Romu Romero, catedrático de Física de la Tierra por la Universitat de les Illes Balears y Daniel Santos, responsable de sistemas de predicción y divulgador meteorológico para la elaboración de este artículo.