Algunas consideraciones sobre la interpretación del echotop y posibles incertidumbres. Parte I

RAM
Palabras clave: echotop, altura de ecos, PPI, CAPPI, intensidad del eco, convección, apantallamiento, eco de niveles medios-altos, reflectividad.

Antes de leer estas notas se le remite al lector a otro artículo sobre la interpretación básica del producto echotop: “Nuevos productos radar regional de AEMET en Internet: el echotop”,

https://www.tiempo.com/ram/17598/nuevos-productos-radar-de-aemet-en-internet-el-echotop/

No se entrará en explicar qué son el PPI ni el CAPPI, que lo podrá encontrar en: “Algunas consideraciones básicas sobre falsos ecos detectados por los radares meteorológicos”
https://www.tiempo.com/ram/2093/algunas-consideraciones-bsicas-sobre-falsos-ecos-detectados-por-los-radares-meteorolgicos/

Introducción

El análisis fino de una imagen de echotop (altura máxima a la que llega un valor de reflectividad dado, para los radares de AEMET el valor es de 12 dBZ) requiere conocimientos de cómo explora el radar (exploraciones volumétricas), cómo trata las imágenes el sistema radar para generar un volumen en coordenadas cartesianas (x,y,z) y cómo se presentan ciertos productos de radar. Entrar en estos detalles finos se escapa de los objetivos de estas breves notas.

Lo que siempre se debe tener en mente es que las exploraciones radar son discretas en el tiempo y sobretodo en el espacio, esto es, el radar realiza exploraciones NO explora volúmenes 3D absolutamente en un periodo dado de 20 o 3 minutos. Por ejemplo, las exploraciones volumétricas polares se hacen mediante exploraciones o elevaciones, PPI, que van desde 0.5º hasta los 30º, no cubren todas las zonas potencialmente dentro de una semiesfera de 240 Km. de radio, por poner un ejemplo limitado a la distancia de 240 Km. De la misma manera los CAPPI horizontales a una altura contante, que se obtiene de una transformación del volumen polar al un volumen cartesiano son discretos y van desde una altura dada, digamos desde 0.5 Km. (CAPPI bajo) sobre, a lo sumo, a 16 Km. o 18 Km. Cada CAPPI está sobre el anterior separado a una altura 0.5 Km. o 1 Km. de altura. En otras palabras hay una parrilla de N CAPPIs uno sobre otro separado por una distancia discreta.

Si a esto le añadimos que puedan existir obstáculos y apantallamientos por montañas las antenas a la señal radar tendremos que existen zonas no iluminadas por un radar detrás de las montañas pero si están iluminadas sobre ellas, ya que alguna exploración a ángulos elevados podrá iluminar zonas por encima de la montaña.

Lo qué detecta el radar

De cualquier forma, y para un radar dado, la estructura de ecos de precipitación en reflectividad, Z, que detecta dicho radar es una representación aproximada de lo que ve ese radar en una posición dada, a una altura dada, con unas técnicas de exploración dadas. Si otro radar, situado a otra distancia y otra altura con otras zonas de apantallamiento, y con las mismas técnicas de exploración sincronizada con el anterior verá cosas parecidas pero algo diferentes al estar situado y ver con otra geometría a los blancos iluminados. Basta observar las señales del radar de A Coruña (relativamente bajo) y del de Asturias (relativamente alto) iluminando un frente con precipitación en la zona de Lugo, por ejemplo, para ver que ambos detectan y presentan estructuras algo similares pero, en el fondo, diferentes.

Además, y volviendo al echotop, ciertas incertidumbres y fallos de interpretación suelen aparecer cuando se compara un producto de alturas (echotop y en Km.) que utiliza datos del volumen 3D, con el PPI bajo, que es un producto de reflectividad (Z y dBZ), lo más próximo a lo que acontece a la superficie terrestre. Y aquí esta la clave, lo que ocurre en niveles altos no tiene que estar relacionado forzosamente con lo que ocurre en superficie. Para ver y explicar estas incertidumbres usaremos unas figuras.

Echotops sin precipitación cerca de superficie

Aunque esta imagen de corte vertical de reflectividad no está disponible para los radares de AEMET, la utilizaremos a modo conceptual para ayudar a interpretar el echotop y su relación con el PPI bajo, entre otros usos.

Si tomamos los puntos A y B podemos observar que el echotop de 12 dBZ estaría situado a la altura máxima a la que se alcanzan los colores azules, de 12 dBZ, y su lectura se vería en la parte izquierda con la escala de alturas. Al ser estructuras convectivas o de origen convectivo de niveles medios-altos sin reflejo en superficie, darán echotops en las alturas respectivas pero sin ecos de precipitación en superficie o en PPI bajo. Este hecho se da con la convección de niveles medios altos, frentes en altura, o cualquier estructura precipitante de ecos de 12 dBZ pero con la precipitación que no llega a superficie o que este debajo de los 12 dBZ. Por lo tanto, A y B darán señales en la imagen del echotop y no las darán en el PPI bajo.

C es un punto que en el PPI no posee señal pero en la vertical hay una zona completa de 12 dBZ y en muchos niveles. Su echotop será la altura máxima del último 12 dBZ detectado.

En D hay señal de reflectividad en el PPI, pero no se alcanza nunca 12 dBZ, pero en este caso la intensidad de la reflectividad es muy intensa y alta, la altura máxima de los últimos ecos detectados se corresponde a un verde claro (digamos 30 dBZ a una altura de 45 kft, unos 15 Km. aproximadamente). Ya que se supone que los 12 dBZ estarán por encima, pero el radar no lo detecta por sus medidas discretas, se asigna ese echotop de 15 Km. a dicho punto.

En la figura 2 las cosas cambian cuando hay un fuerte apantallamiento por un obstáculo o montaña. En D habría echotops muy elevados (señal de 12 dBZ a una altura muy elevada) pero no habría reflectividades en capas bajas, según el radar analizado y su corte vertical. Otro radar situado a la derecha podría cubrir la zona O y analizar los ecos ciegos del primer radar. Por lo tanto, se pueden encontrar en un punto echotop elevado sin señal en el PPI bajo.

Hay que hacer notar que algunos sistemas de presentación y tratamiento de la señal radar dejan sin datos las zonas ciegas o apantalladas pero otros extrapolan parcialmente hacia abajo la señal de reflectividad encontrada en un PPI superior para cubrir y rellenar fictísiamente lo que realmente el radar no puede "ver". Este relleno artificial y matemático puede influir en última instancia en los datos de reflectividad del PPI bajo.

Continuará