Nuevos productos radar de AEMET en Internet: las imágenes de acumulación regional de 6h. Parte I
AEMET ha puesto a disposición en su portal de Internet desde inicios de noviembre de 2011 dos nuevos productos derivados de radar a nivel regional: el echotop y la acumulación en 6 h
RAM
Palabras clave: convección, radar, estimación, precipitación, estratiforme, ecos anómalos, teledetección, limitación, nevada, echotop, lluvia cálida.
AEMET ha puesto a disposición en su portal de Internet desde inicios de noviembre de 2011 dos nuevos productos derivados de radar a nivel regional: el echotop y la acumulación en 6 h. Ya que a nivel regional los radares realizan exploraciones volumétricas (tridimensionales) de reflectividad, Z, es posible obtener productos e imágenes derivadas de dichos volúmenes, como es el echotop. Por otra parte, la buena resolución espacial del radar, con exploraciones cada 10 min., lo hacen buenos candidatos para estimar la precipitación en zonas donde las medidas en superficie son escasas o limitadas.
Este mes analizaremos el producto de acumulación en 6h, o simplemente ACC6.
Las imágenes de echotop fueron analizadas en la RAM de noviembre de 2011.
Ver: https://www.tiempo.com/ram/17598/nuevos-productos-radar-de-aemet-en-internet-el-echotop/
Imágenes de acumulación en 6 horas: ACC6
Una de las potencialidades del radar meteorológico es su capacidad de detectar (pero no de medir) zonas de precipitación con una alta resolución espacial y temporal. Esta información suele ser complementada con la información de las observaciones en superficie que miden realmente lo qué precipita en el suelo con una densidad que muchas veces no es la adecuada, y en especial en zonas deshabitadas y montañosas.
El radar meteorológico en sí mismo NO mide precipitación, solo muestra señales de la cobertura de ecos ligados a la precipitación y a otros ecos no meteorológicos. En cierta manera, y de forma resumida, los radares meteorológicos muestran en sus imágenes de reflectividad, Z, la capacidad que poseen los blancos iluminados de reflejar la energía que le envía el radar. En la mayoría de los casos los ecos suelen ser meteorológicos ligados a zonas de precipitación, pero otras veces estos ecos provienen de obstáculos cercanos, redes inalámbrica, inversiones de temperatura y humedad,el mar, pájaros, etc.
Ya que las imágenes de acumulación se derivan de las exploraciones más bajas, PPI, repasaremos algunas ideas sobre ellas
Sobre el PPI más bajo
Queda fuera de este tema hablar sobre el uso y limitaciones del radar meteorológico en la estimación de la precipitación. Indicar dos elementos fundamentales como son los productos de PPI y CAPPI, junto con las figuras adjuntas.
El radar meteorológico suele explorar con elevaciones superiores a 0º, normalmente la primera es a 0.5º, y todo ello para evitar obstáculos cercanos. Y esto tiene, de entrada, un inconveniente ya que a medida que nos alejamos del radar y en condiciones normales, el haz se eleva sobre el terreno, tanto más cuanto más no alejemos del propio radar.
Desde el punto de vista de la estimación de la precipitación, a distancias inferiores a los 120 Km. suelen ser útiles los datos de los radares para dichos fines. Hay que pensar que a 200-240 Km. de distancia del haz del radar, y bajo una elevación del 0.5º, se encuentra a 4-6 Km. de altura sobre el terreno. Los ecos detectados a distancias superiores a 120 Km. poco tienen que ver con lo que ocurre en superficie en la mayoría de los casos.
Los radares situados alturas muy elevadas por la complejidad orográfica o para evitar obstáculos y montañas cercanas, detectan la precipitación en niveles superiores, sumándose este hecho a los inconvenientes anteriores.
PPI
El PPI es la exploración realizada por el radar a una elevación dada alrededor de su eje unos 360º. El PPI más bajo suele ser de 0.5º. Radares muy altos pueden explorar a ángulos negativos. Una vez realizada una exploración dada y a un ángulo dado, la antena realiza otra exploración completa a un ángulo superior hasta un valor dado de ángulo máximo. Todos los PPIs realizados conforman el llamado volumen polar de una exploración radar. Este proceso se suele repetir cada 5 o 10 min., según como este conformada la tactica de exploración de una red de radares sincronizados.
El volumen polar se puede transformar matemáticamente a un volumen cartesiano (x, y, z). A partir del volumen cartesiano se puede presentar la reflectividad u otra magnitud radar, a un altura, h, constante: 0.5, 1, 1.5, 2,… 16 Km. El CAPPI a un nivel dado puede presentar los valores de Z u otra magnitud radar, siendo más fácil de interpretar que cualquier PPI. El CAPPI más bajo suele estar a 0.5 Km. sobre el nivel del radar.
Los productos de ACC6 heredan las potencialidades y limitaciones del PPI, del cual se derivan, pero de forma realzada u aumentada.
Producto de ACC6 de AEMET
Según aparece en el portal de AEMET, subrayado lo que deseamos resaltar tenemos:
Las imágenes que se muestran son de dos tipos:
1º.- Las que aparecen en la pestaña Radares Regionales abarcan una zona geográfica definida por un círculo centrado en el radar de 240 Km. de radio. Las imágenes están en proyección conforme cónica Lambert, constan de 480 x 480 píxeles con una resolución espacial de 1 x 1 Km.
De radares individuales se pueden consultar la imagen de PPI de reflectividad, la de tope de altura de ecos (echotop) y la de datos de precipitación acumulada en 6 horas.
La imagen que muestra el PPI más bajo de reflectividad, expresado en dBZ., representa la proyección sobre la horizontal del barrido que realiza el radar en azimut mientras mantiene el eje de la antena elevado 0.5º sobre la horizontal. Se trata del dato radar más cercano al suelo y es, por tanto, el más adecuado para estimar la precipitación que cae en el suelo, aunque también es el más afectado por los bloqueos orográficos.
También a la hora de interpretar la imagen hay que tener en cuenta el efecto de la elevación del haz con la distancia al radar, que puede ocultar las precipitaciones bajas.
……………
La imagen de acumulación de precipitación cada seis horas, en mm, representa la suma de todos los productos de precipitación horaria del periodo, que a su vez se obtienen sumando los datos de reflectividad recogidos cada diez minutos. Sobre cada punto, se convierte la reflectividad a cantidad de precipitación aplicando la relación de Marshall Palmer de lluvia (ver más abajo)
Factor de reflectividad Z en decibelios (dBZ).- La magnitud representada (Z) es el llamado factor de reflectividad, que es lo que en realidad mide un radar.
Este factor de reflectividad es la suma de la sexta potencia de los diámetros de las gotas contenidas en la unidad de volumen, por lo que su valor depende fuertemente de la distribución de las gotas según su tamaño.
Las unidades dBZ para la reflectividad a que se refieren los intervalos de color de las imágenes corresponden a:
Z (dBZ) = 10 x log (Z)
donde el valor de Z de la derecha viene expresado en unidades lineales de mm 6/m 3.
Al tener cada tipo de precipitación su propia distribución de tamaños no existe, por tanto, una relación biunívoca entre reflectividad y contenido acuoso. Tampoco existe relación biunívoca entre reflectividad e intensidad de precipitación pues aquí interviene, además, la velocidad de caída de las gotitas. Por eso es preferible representar en las imágenes la reflectividad, que es lo que en realidad detecta el radar, en lugar de la intensidad de precipitación.
Relación Marshall-Palmer: Z=aR b
Donde Z es el factor de reflectividad, a y b son constantes que dependen del tipo de precipitación. Para lluvia toman los valores de: a=200, b=0.6.
La relación Z/R de Marshall- Palmer no deja de ser una relación única y grosera entre Z y R. Las relaciones reales entre Z y R varían tanto espacial como temporalmente pero su dificultad de obtenerlas hace que se deba emplear una única, para la precipitación convectiva, estratiforme, sólida, líquida, nieve, etc. Todo ello redunda en las fuentes de error e incertidumbre en la medida y estimación de la precipitación por radar. No se va a seguir en cómo mejorar dichas estimaciones mediante calibraciones por observaciones en superficie.
Interpretación de los productos ACC6
Se han tomado como referencia las imágenes de ACC6 que estaban disponibles en la página web de AEMET durante los días 2-5 de noviembre de 2011 cuando activos sistemas frontales con precipitaciones abundantes y generalizadas regaron la Península y las Islas Baleares de forma abundante y continua. Al ser sistemas amplios y generalizados, las señales radar fueron bastante elocuentes y generosas con lo acontecido. Se registraron precipitaciones de tipo estratiforme y de tipo convectivo (especialmente en Baleares y Cataluña). Casi todos los radares funcionaron y de una u otra manera y sus imágenes de acumulaciones fueron muy elocuentes y útiles para poner de manifiesto lo que acontecía. La utilización de imágenes de otro día será indicado oportunamente.
Zonas de ecos de precipitación
El radar se suele usar para estimar la precipitación acumulada dentro de unos 120 km de radio o menos. Más allá de esta distancia su utilidad se ve mermada por la ganancia de la altura del haz del radar, llegando a esta a 4-6 km de altura a unos 240 Km a una elevación de 0.5º. Solo los focos convectivos profundos, convección elevada, nubosidad media espesa o frentes con ecos elevados darían señales de ecos a dichas alturas. A todo ello hay que sumar la elevación de radar que merma la calidad de las estimaciones.
Cuando se analizan señales amplias de ecos de precipitación se observa que en general la precipitación estimada disminuye con la distancia al radar ya que proviene de zonas más altas y en general menos intensas. Por dicho motivo y normalmente, no suele existir información en la imagen de la ACC6 en zonas alejadas al radar, salvo para casos de convección profunda en los extremos del círculo. Cuando hay señales de precipitación acumulada en la periferia del radar, es señal de que ha habido algún tipo de ecos convectivos profundos en determinados periodos de las 6 h.
Más que prestar atención a los valores cuantitativos de la precipitación hay que analizar las “formas” y zonas de la acumulación en un radio del orden de 120 Km. Más allá puede haber habido acumulaciones de precipitaciones de varias decenas de mm y el radar no las ha captado. Por otra parte, es muy conveniente conocer la situación sinóptica y regional acontecida 6 o más horas anteriores, para analizar correctamente las imágenes y productos de acumulación. Veamos algunos ejemplos.
Para una zona determinada, las estimaciones finales de precipitación radar se deberían complementar con los datos de observación en superficie y obtener una idea más realista de la distribución de la precipitación.
La utilización de una ÚNICA relación Z/R de tipo estratiforme es recomendable para situaciones de lluvia continua y de tipo frontal. Cuando los focos convectivos están presentes la relación generalista a aplicar sería diferente y particularizada a cada a cada foco convectivo, situación que no es posible en tiempo real; aún así, lo errores de estimación de la precipitación serían muy altos. Otro caso especial lo constituyen las situaciones de nevadas donde la Z de la nieve es muy baja y las ACC6 también lo serían. Las lluvias cálidas de topes poco profundos poseen características especiales; normalmente las reflectividades más intensas quedan por debajo del haz del radar en el PPI bajo, siendo infravaloradas en los productos de reflectividad y en las acumulaciones. Po último, pueden existir lluvias persistentes y orográficas de bajos niveles que “no” son detectadas o estimadas bien por el radar y que no dan señales o son muy bajas en las acumulaciones con registros reales importantes.
Los productos de ACC6 son muy útiles si se les da el uso adecuando con las limitaciones adecuadas, y siempre complementándolos con la información de las observaciones en superficie.
Como la altura del radar es fundamental para una mejor estimación de la precipitación, damos en la siguiente lista dónde y a que altura están situados los radares de AEMET, además de otras características.
DATOS DE LA RED DE RADARES DE AEMET DE ABRIL-2009
Nota: La Altitud del emisor es el resultado de sumar (Altitud Terreno + Atura Torre + 2.75 m). Fuente: AEMET.
Se pasará a analizar algunas singularidades observables que limitan el uso de las imágenes de ACC6 en algunos radares. Posteriormente se analizarán las imágenes de los radares de forma individualizada.
Continúa en:
Parte II