METEOROLOGÍA (XIII)

OBSERVACIONES EN ALTURA, UNA AYUDA IMPRESCINDIBLE EN LA PREDICCIÓN METEOROLÓGICA

 

 

 

Fernando Llorente Martínez
fthorll@yahoo.es
Instituto Nacional de Meteorología
http://www.rumtor.com/meteorologia.html

INTRODUCCIÓN

Las predicciones meteorológicas comienzan con la observación en superficie a unas horas fijas, cada media hora en los aeropuertos más importantes y cada tres horas en los demás puntos sinópticos de la red de control mundial, de los meteoros y variables meteorológicas más importantes. Todos estos valores se canalizan a través de los distintos Institutos y Servicios Meteorológicos mediante una red mundial de comunicaciones meteorológicas.

Pero toda esta información que sucede en la superficie terrestre, sólo nos aporta una visión pequeña de la situación atmosférica que se está produciendo en dicho nivel. Para completar el análisis de la atmósfera son necesarios datos en la vertical; para este menester se utilizan principalmente globos sonda y satélites meteorológicos.

RADIOSONDAS

Con los globos sonda o radiosondas se realizan los sondeos aerológicos cuyo objetivo es determinar un conjunto de mediciones sobre la temperatura, presión y humedad relativa a distintas alturas o niveles atmosféricos, además de informar de la dirección y velocidad del viento. Estos aparatos constan de unos sensores que miden las variables anteriormente citadas y de una pequeña emisora de radio para transmitir los datos a la estación de lanzamiento. Todo esto, que se le llama radiosonda, va dentro de una pequeña caja protectora de poliestireno, de apenas algo más de 200 gramos de peso; muy alejada de las primeras que se lanzaron en la década de los años 30 del siglo pasado y que llegaban a pesar algo más de un kilo.

Ilustr. 1. Sonda meteorológica. Cortesía: Ramón Baylina Cabré, http://www.meteosort.com/meteosort/cas/estacioradiosondatge.htm

También ha evolucionado notablemente el método de seguimiento de la radiosonda, que en la actualidad se realiza mediante la red de navegación de satélites, GPS; mientras que, hasta no hace muchos años, debía de llevarse a cabo mediante el teodolito meteorológico, instrumento que permitía conocer la posición del globo mediante la medida de ángulos con respecto al horizonte y con respecto a los puntos cardinales.

Ilustr. 2. Determinación de la posición del globo sonda mediante el uso de un teodolito meteorológico. Cortesía: NOAA en la página: http://www.nssl.noaa.gov/projects/pacs/salljex/archive/manuals/manual-teodolitos-v1.2.html

Para elevar la radiosonda se utiliza en la actualidad un globo de goma natural, inflado con un gas con fuerza ascensional, normalmente helio, con un peso aproximado de medio kilo y con un diámetro inflado que ronda el metro. El material del que está hecho debe tener una gran capacidad de expansión, ya que el globo se irá estirando a medida que asciende y disminuye la presión atmosférica, pudiendo llegar a aumentar hasta 3 y 5 veces su tamaño inicial. Antes de explotar puede alcanzar altitudes cercanas a los 30.000 metros, siendo la máxima altura a la que ha llegado un globo de estas características los 51.850 metros. Con la explosión se inicia la caída de la sonda, que va provista de un pequeño paracaídas para evitar que pueda provocar daños al llegar al suelo.


Ilustr. 3. Globo sonda. (El diámetro de este globo es mayor que el normal, debido a que se utiliza en los sondeos de ozono y está preparado para alcanzar alturas más grandes). Fuente: Fernando Llorente Martínez.

Pero en los inicios de los sondeos aerológicos, a finales del siglo XIX, no se utilizaba un globo, se usaban cometas. En el año 1894 se consigue elevar un termógrafo -aparato registrador de la temperatura- a 430 metros y sólo seis años más tarde, se alcanza la nada desdeñable altura de 7000 metros, siendo el récord de altitud los 9740 metros alcanzados el 1 de agosto de 1919; como muy bien recoge D. Juan Miguel Suay Belenguer en su artículo "Sondeos de la atmósfera con globos y cometas a principios del siglo XX", que se puede leer en el enlace al pie de la siguiente fotografía. Por esa época, el aparato que se izaba no tenía nada que ver con la actual sonda meteorológica, se trataba del meteorógrafo, instrumento que registraba simultáneamente en un tambor la temperatura, la presión y la humedad.


Ilustr. 4.Método de las cometas para elevar un meteorógrafo. Cortesía: D. Juan Miguel Suay Belenguer, en la página: http://personales.ya.com/casanchi/fis/suaybelenguer01.htm

Ilustr. 5. Meteorógrafo. Cortesía: D. Juan Miguel Suay Belenguer, en la página: http://personales.ya.com/casanchi/fis/suaybelenguer01.htm

En la actualidad los lanzamientos se efectúan a intervalos regulares de 12 horas, a las 0 y 12 hora solar, y se realizan en más de mil observatorios repartidos por todo el mundo. El Instituto Nacional de Meteorología los realiza desde La Coruña, Santander, Madrid, Murcia, Palma de Mallorca, Santa Cruz de Tenerife y Zaragoza.

SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Aún con los datos obtenidos en los sondeos aerológicos, la visión del conjunto para el predictor todavía no es completa; pero gracias a la llegada de la Astronáutica con los satélites artificiales, la predicción meteorológica ha dado un paso de gigante hacia adelante. Con ellos se intenta observar el conjunto tierra-atmósfera y mediante el estudio de las imágenes que nos proporcionan ver la clase y evolución de las capas nubosas, observar el vapor de agua existente en distintas zonas de la atmósfera y conocer la temperatura de la superficie terrestre y de la superficie del mar, etc. Muchos de estos datos se introducen como una información más en la cadena de predicción de los modelos numéricos, dando lugar a mejores análisis de partida para toda la atmósfera con la que el modelo hará sus predicciones.

Los satélites meteorológicos se pueden clasificar en dos grandes grupos según el tipo de órbita que sigan en su movimiento alrededor de la Tierra:

a) Los polares o heliosincrónicos. Son satélites que están sincronizados con el Sol y compensan la translación de la tierra independientemente de su rotación o en palabras de más fácil comprensión, son los que orbitan nuestro planeta de polo a polo. En la actualidad los satélites de este tipo son los TIROS, cuyos nombres figuran como NOAA, en estos momentos el NOAA-14 y el 15, y el QuikSCAT, todos de EEUU; el METEOR 3-5, operado por Rusia y los satélites chinos de la clase FY-1. Europa no posee en la actualidad satélites polares estrictamente meteorológicos pero sí de tipo medioambiental (ENVISAT).
Sus características principales son:

– Órbita baja, entre los 800 y 1.200 kilómetros de altura. Lo que permite muy buena resolución, destacando los satélites de la serie TIROS que pueden alcanzar los 1.100 metros en la vertical del satélite.
– No rotan sobre su eje y su sensor barre línea por línea la superficie de la Tierra a medida que el satélite se desplaza; explorando una anchura aproximada de 2.600 a 3.000 kilómetros; con la excepción del satélite chino que sólo explora una banda de 300 kilómetros.
– Pasan dos veces al día por el mismo punto y a la misma hora, realizando 14 órbitas al día.
– Con un sólo satélite se puede obtener la cobertura global del planeta.
– Vida operativa relativamente corta, unos dos años o tres años.
– Suelen llevar varios sensores y canales para analizar la Tierra. Los de la serie TIROS, por ejemplo, poseen 5 canales, dos en el espectro visible y tres en el infrarrojo.


Ilustr. 6. TIROS-1. Primer satélite meteorológico de órbita polar. Cortesía: http://www.islandnet.com/~see/weather/graphics/photos/tiros1.jpg

b) Los geoestacionarios o geosincrónicos. Están sincronizados con el movimiento de rotación de la Tierra; es decir, tienen la misma velocidad de rotación que la Tierra y por eso se encuentran siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre y por tanto su campo de visión siempre es el mismo. Los satélites de este tipo operativos en este momento son, el GOES-8 y 9 que pertenecen a los EEUU, situados a 75º O y 135º O, respectivamente; METEOSAT-5, 6 y 7, estando el 8 en pruebas, que son gestionados por un consorcio europeo, EUMETSAT, y situados respectivamente a 63º E, 10º E y 0º E; el INSAT-2E, satélite indio, situado a 74º E; el satélite ruso GOMS, a 76º E; el FY-2B que pertenece a China y que está colocado a 105º E y finalmente el GMS, satélite japonés, situado a 140º E.
Sus características principales son:

– Tienen una órbita mucho mayor, estando situados aproximadamente a 36.000 kilómetros sobre la superficie terrestre.
– Exploran tres canales, visible, infrarrojo y vapor de agua. Su resolución depende del canal utilizado; por ejemplo, en el visible va de 1.000 metros de los GOES hasta los 2,5 kilómetros de la serie METEOSAT.
– Las imágenes generales del globo se toman cada 30 minutos y cada satélite ve una porción aproximada del 42% de la superficie de la tierra.
– Se encuentran situados sobre el ecuador de la Tierra.
– Rotan sobre su eje con una velocidad de giro de 100 revoluciones por minuto.
– Se necesita una red de 5 o 6 satélites para poder cubrir toda la superficie terrestre, ya las zonas externas de la visión del satélite son demasiado oblicuas para un útil y nítido seguimiento. Además las zonas polares no son observables.
– Mayor vida útil del satélite, unos 5 años.


Ilustr. 7. METEOSAT. Satélite europeo geoestacionario. Cortesía: http://www.chmi.cz/meteo/sat/meteosat.jpg

El primer satélite verdaderamente meteorológico fue lanzado el 1 de abril de 1960, era el TIROS-1 y era de órbita polar, ya que los medios de la época no permitían elevar cargas pesadas a alturas muy grandes. Con el avance de la "carrera espacial" se consiguen cada vez motores más potentes y en el año 1966 se lanza el ATS-1 que corresponde a una nueva generación de satélites artificiales, los geostacionarios. La actual red de satélites meteorológicos utiliza ambos tipos para poder obtener una imagen global de todo nuestro planeta.
Cada nueva generación de satélites va incorporando nuevas mejoras que nos permiten una mejor visión de la atmósfera. Por ejemplo, si comparamos el nuevo METEOSAT 8 de segunda generación, con el modelo anterior, podremos darnos cuenta de todos estos avances:

MODELO
METEOSAT
Número de CANALES
Tiempo entre IMÁGENES
Resolución máxima
IR
VIS
WV

7

 

3
30 min
5 km
2,5 km
5 km
1-IR;1-VIS;1-WV
8
11
15 min.
3 km
1 km
3 km
7-IR;2-VIS;2-WV

También nos aporta un nuevo canal de IR, podemos considerar que el número de canales es de 11+1, y una serie de productos derivados.

La nueva serie Meteosat/MSG aporta más canales, 11+1, mejor resolución espacio-temporal y una serie de productos derivados, obtenidos en tierra por un consorcio de países, y que no existían en los modelos de la primera generación.

Para poder obtener todos estos datos, los satélites meteorológicos disponen de unos sensores que nos proporcionen imágenes en longitudes de onda distintas; siendo las más conocidas por el público en general las que corresponden al espectro visible (VIS), al infrarrojo (IR) y al vapor de agua (WV). A continuación realizo una breve introducción, recomendando la lectura de los artículos "Interpretación y uso de las imágenes visibles (VIS) e infrarrojo (IR) tomadas desde satélites meteorológicos (PARTE I y II)", para ampliar los conocimientos que aquí se dan, y que se pueden consultar en la página: http://www.meteored.com/articulos/articulointersat.htm.

Visible (VIS): Como ya vimos en el capítulo 2, RAM nº 7 de enero del 2002, "la radiación que emite el Sol tiene un espectro que va desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, estando centrada en la parte visible. Parte de este flujo lo absorben o reflejan los componentes atmosféricos -ozono, vapor de agua, nubes, etc.- y otra parte llega a la superficie de la Tierra, donde también se produce absorción y reflexión". Es precisamente toda la radiación reflejada, que depende de la capacidad reflectora de los objetos o de su albedo, lo que "ve" el satélite; es decir, en la banda visible vemos la capacidad reflectora de las superficies que son iluminadas por el Sol. Es lo que, a grandes rasgos, veríamos nosotros si estuviéramos en el espacio.

Las zonas de mayor poder reflectante serán blancas, por ejemplo nubes, nieve y zonas desérticas; mientras que las menos reflectantes aparecerán oscuras (mares, océanos, lagos, zonas arboladas, etc.). Con esto obtenemos una gama de colores blanco-gris-negro que nos sirve para interpretar las imágenes obtenidas por el satélite en el visible, VIS. Por ejemplo, la nieve y las nubes aparecen con distintas tonalidades de blanco o gris; mientras que la tierra será más o menos grisácea y el mar la zona más obscura.

Pero aunque la fotografía obtenida es muy real, tiene un problema, el satélite sólo capta imágenes de la superficie cuando están iluminadas por el Sol; es decir, de día. Esta limitación es muy importante en la vigilancia de los fenómenos atmosféricos.

Ilustr. 8. Imagen visible del satélite METEOSAT. Cortesía: http://www.allmetsat.com/es/i_europe.html

Infrarrojo (IR): También sabemos que una vez que la energía entrante que llega del Sol es absorbida por el sistema terrestre de atmósfera-superficie, se transforma en energía calórica, que a su vez también es reenviada al espacio, la mayoría como radiación infrarroja y esta emisión es la que captan los sensores del satélite. Podemos decir que el canal IR registra las temperaturas de emisión de las superficies que componen el sistema tierra-atmósfera, y como siempre hay alguna energía emitida, no es necesario que estén iluminadas por el Sol, por lo que la obtención de información se puede realizar en todo momento.

Para poder interpretar las imágenes captadas por el satélite en este canal, se ha tomado el convenio de utilizar una escala de grises, donde los puntos cálidos aparecen oscuros -suelo y agua- y los fríos blancos -nubosidad-, de manera que su interpretación es más lógica e inmediata.

Ilustr. 9. Imagen infrarroja del satélite METEOSAT. Cortesía: http://www.allmetsat.com/es/i_europe.html

Vapor de agua (WV): Refrescando un poco la memoria de lo que vimos en el capítulo 2, RAM nº 7 de enero de 2002, "parte de la radiación en forma de onda larga que emite la superficie terrestre y las nubes hacia el espacio, es absorbida a su vez por algunos componentes atmosféricos, como el vapor de agua". Esta situación es la que recoge el sensor del satélite cuyo canal está en la banda de absorción del vapor de agua, indicándonos la humedad media existente en la troposfera. En esta banda las señales que vemos provienen mayoritariamente de los niveles medios-altos de la troposfera y casi nada de niveles bajos.
Igual que sucedía en los otros dos casos, también se utiliza una escala de grises para poder interpretar las imágenes recogidas. Ahora, las tonalidades más claras coinciden con zonas donde la humedad es alta, existan o no nubes; mientras que las zonas oscuras son las más secas o las que menos humedad poseen.

Ilustr. 10. Imagen de vapor de agua del satélite METEOSAT. Cortesía: http://www.allmetsat.com/es/i_europe.html

Las imágenes de vapor de agua son parecidas a una radiografía de Rayos X, donde las señales que vemos se corresponden con los niveles de humedad y sequedad de la media-alta troposfera (500-300 hPa).

Algunos de los nuevos satélites meteorológicos llevan sistemas sondeadores incorporados. Este hecho permite disponer de datos en la vertical de muchos puntos de la tierra. Los analistas predictores y los modelos numéricos de predicción disponen en la actualidad de una ingente cantidad de información que, en cierta medida, repercute en una mejor calidad de las predicciones meteorológicas.

9 pensamientos en “METEOROLOGÍA (XIII)

  1. Wilber Varela

    Me gusto su portal, muy interesante.
    Estare leyendo un poco más acerca de los temas publicados.

  2. amadeus salas

    muchas gracias por la informacion pero me podrian decir cuantas radiosondas hay en el peru y como se llama el satelite meteorologico para sudamerica

  3. juan escobar

    deseo elevar la estrella de belen iluminada con flachez a una altura de unos 30 metros sobre la casa y creo que podria ser con un globo con aire y una piola para elevarse unos 60 metros anclado a la casa y asi elevar esta estrella para ser vista por los transeuntes en plena noche . La estrella es a 12 volts

    se podra realizar este inquietud………

  4. josu

    -Hola nose si alguien“IMPORTANTE´´ vera esto, pero ((hoy 3o/o1/2o12 a las 13:15 del mediodia)) ha aparecido sobre guernica 1 objeto bastante peculiar, estaba quieto y no presentaba ningun movimiento. Mas o menos a una altura de 3 o 4 mil pies brillante como 1 estrella…..¿efecto optico….globo metereologico…estrella? si algien sabe algo….. 1 saludo. Gora Euskadi.

  5. Jesús Cedrun

    Estimado señor, Su información nos ha parecido de lo mas interesante Desearía contactar con usted por que vamos a iniciar un proyecto amateur de envío de un globo sonda a la estratosfera para tomar fotografias del planeta. Hemos visto en Internet que esto no es la primera vez que se realiza. Y si nos gustaría contar con su experiencia , para resolver ciertas dudas que tenemos. Somos bastante noveles en estos temas pero nos encantan los proyectos de este tipo , y tenemos un montón de ilusión. Si es tan amable nuestra dirección de correo para contactar con nosotros es: Muchas gracias

    RAM. Te recomendamos que veas también: http://www.meteored.com/ram/7126/entrevista-del-mes-de-la-ram/  Entrevista a los responsables del protecto Meteotek 08

  6. eduardo estrada canosa

    Considero muy importante el trabajo y me gustaria mas información relacionado con temas de sondeos en especial estudios realizados con los indices de estabilidad atmósfericas, por lo demas agradecerle toda esta información y aqui un amigo, saludos.
    Eduardo.

  7. Carlos Herrera E.

    Hola Fernando, estamos tratando de cambiar nuestras estaciones generadoras de Hidrógeno para efectos de carga y lanzamiento de globos meteorológicos por Helio debido a las características de inflamabilidad de este gas y por la seguridad de nuestro personal, sin embargo al no ser técnico en la matería específica de las mediciones que realizan estos globos en la atmosfera me nacen una serie de dudas respecto de la factibilidad de este proyecto empezando por que la fuerza ascencional del Helio es menor que la del Hidrógeno, esto afecta en términos practicos el objetivo de la medición del globo sonda?
    Si tienes mas información respecto a lo que te planteo , te agradecería pudieras compartirla para tener mas antecedentes al respecto.

    Gracias,

    Carlos Herrera E.
    Prevención de Riesgos
    DGAC-CHILE

  8. Juan Martínez Pomares

    Queridos amigos: Por suerte me he encontrado con vuestra pág. y me ha parecido bastante interesante, me hubiese gustado contactar con vosotros este verano pues nos ocurrió algo muy curioso. Este pasado agosto nos encontramos colgando de un pino, de nuestra propiedad, un radio sonda, nos pareció extraño y decidimos investigar. Nos pusimos en contacto vía e-mail con la empresa Vaisala (en Finlandia) y no nos dieron ninguna información sobre el aparato. Después decidimos consultar con algún meteorólogo de nuestra ciudad, al ser de la TV local dieron la noticia de lo que nos había caído del cielo. Pero a nosotros nos sigue quedando la duda ¿de donde se lanzo? ¿Cuándo? ¿Cómo ha llegado allí? Si queréis ver la noticia esta en Youtube: Globo sonda infoexpres, o también en la pág. MATOLA.ES,ir a últimas noticias, GLOBO ÁTMOSFERICO CAE EN MATOLA. Os agredeceremos cualquier información. GRACIAS. Un saludo. Atentamente. Juan Martínez Pomares.

     

    RAM. Te hemos enviado un email privado respondiendo a tu pregunta.

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