Algunas aplicaciones prácticas de imágenes radar en Google Earth

1.- Introducción

Disponer de las imágenes de los radares en Google Earth, GE, tanto a nivel nacional como a nivel individual ofrece la posibilidad de analizar algunas aplicaciones que vamos a resumir, junto con otras que son inherentes a la apropia aplicación GE. Como referencia tomaremos la situación de lluvias generalizadas y persistentes del 10 de mayo de 2008 a primeras horas de la mañana. Unas secuencias de imágenes VIS se pueden apreciar en el Anexo de este artículo. La lluvia se extendía como un manto líquido por gran parte de la parte norte y este peninsular. En la Comunidad de Madrid llovía generosamente. Por otra parte puedes descargarte este fichero kmz de las imágenes de los radares tanto a nivel regional y nacional del día 10 de mayo. Desactiva todas las capas de tu GE que tengas activas y que se actualicen en el día de hoy. Recuerda que la AEMET no distribuye actualmente la imagen radar del PPI de las Islas Baleares.

Se supone que el lector está familiarizado con la aplicación GE y los conceptos básicos de capas, transparencias, etc., de la aplicación asociada. Debes tener un tú PC descargado la aplicación GE. Puedes hacerlo y usando la última versión, que está disponible en:

http://earth.google.com/download-earth.html

En la RAM de mayo se trató cómo descargar los ficheros en tiempo real. Ver Referencias finales.

2.- Aplicaciones

¿Llueve en mi zona o en carretera por donde voy a circular?: georefencnciación

Referenciar geográficamente una o varias imágenes es fundamental para saber dónde estamos respecto a una imagen base de alta resolución espacial, como son las imágenes de radar que están disponibles a 2x2 km ó 1x1 k de resolución. A la pregunta de si llueve o no llueve en tu zona, el radar te puede dar una respuesta parcial y muy aproximada a la realidad (hay que recordar los potenciales usos de los datos de radar respecto a la estimación de la precipitación y sus limitaciones, que no se discutirán aquí.). Si a la imagen del radar la superponemos la imagen de satélite y datos complementarios, podemos tener una idea más aproximada si llueve o no en la zona de interés. Recuerda que el radar estima la precitación de lo que “ve o ilumina” pero no de lo que no ve o se el oculta.

Puedes llevarte una sorpresa cuando al analizar la imagen radar en GE sobre tu zona o población veas que no hay señal radar pero está lloviendo. Hay motivos para que no de señales de estimación de la precipitación (capacidad de detección, ocultaciones, la iluminación del radar sobre una zona en superficie se hace a una altura sobre ella que aumenta con la distancia al radar, atenuación, etc.).

Figura 1. Imagen del radar nacional del INM sobre GE. Llueve continuamente sobre la Comunidad de Madrid pero la zona de la sierra aparentemente no llueve cuando lo hacía. Ciertas zonas del área de Madrid no son iluminadas por el radar al estar apantalladas por las montañas. Los conductores de la A-6 deben tenerlo en cuanta: la imagen puede engañar. Fuente: AEMET & Google Earth.Pinche sobre la imagen

PPI nacional vs PPI regional: no son lo mismo

A fecha de 10 de mayo de 2008, las imágenes PPI nacionales se servían a una resolución de 2x2 km por parte de la AEMET, mientras que los radares modernizados, como los de Madrid y Valencia, se hacía a 1 x1 km. Los detalles y diferencias son llamativos en la siguiente figura 2. Por otra parte, la imagen nacional PPI se obtiene al combinar de forma apropiada y con una técnica determinada, los PPI regionales primando una información de unos sobre otros. Basta pensar que una misma zona puede estar iluminada por uno, dos o tres radares a la vez: ¿qué valor se toma de reflectividad?. Para más detalles de cómo se realiza la composición nacional de los diferentes PPI regionales vaya al Anexo I, texto tomado de la página del a AEMET.

a)

b)

Figura 2. Imágenes de la situación del 10 de mayo de 2008. a) La primera se ha obtenido al visualizar sólo la imagen radar nacional a 2x2 y b) la imagen mostrada se ha obtenido apagando/desactivando la imagen radar nacional y activando la de los radares regionales modernizados de Madrid y Valencia a 1x1. Nótese las diferencias de detalles en la zona de cobertura de ambos radares. Fuente: AEMET & Google Earth.Pinche sobre la imagen

Movimiento y evolución de estructuras precipitantes radar

Las imágenes PPI regional y nacional no se sirven a la misma hora, de tal manera que si en tiempo real se actualizan las imágenes es posible encontrar que en los pies de figuras aparezca minutos diferentes nominales de las regionales y nacionales. Es normal que este desfase sea de entre 10 y 20 minutos. Este hecho, que parece una desventaja, puede transformarse en una ventaja ya que imágenes temporales diferentes nos pueden dar una idea sobre el desplazamiento de las estructuras. En el ejemplo mostrado se usan las imágenes PPI del radar nacional y PPI del radar de Barcelona separadas por 10 minutos.

Nótese el desplazamiento de las estructuras más significativas en la figura 3. La resolución originaria es diferente en cada tipo de imagen.

a)

b)

Figura 3. Desplazamientos de estructuras precipitantes a partir de dos imágenes separadas 10 minutos: a) PPI radar mosaico nacional de las 16:40 y b) Ídem pero del PPI de Barcelona a las 16:50 UTC. En este último caso se ha “apagado” capa del PPI radar nacional y se ha “encendido” la referente al PPI de Barcelona. Fuente: AEMET y GE.Pinche sobre la imagen

El lector podrá observar cómo evolucionan y se desplazan las estructuras en las cercanías de las islas Baleares y en la zona de Barcelona para este caso. Estos hechos se ponen de manifiesto en el ejemplo considerado inicialmente y abriendo el fichero referido: este fichero kmz

Otras capas de GE

Como ya se ha comentando con anterioridad GE permite superponer más capas como carreteras, fronteras, etc. Desde el punto de vista meteorológico es posible superponer dos capas muy importantes: la imagen IR global de satélite y la de radar en algunas zonas de Europa y América (Canadá y EEUU). Este hecho nos permite completar los datos radar nacional de España con las estructuras nubosas y de otras redes de radares en formato imagen que proporciona GE. Lástima que no se sepa la fecha y hora de dichos datos, pero hay que utilizarlos.

Veamos un ejemplo en la figura 4. En ella se ha jugado con el grado de transparencia de las capas, para dejar ver lo que hay debajo.

Figura 4. PPI mosaico nacional del 10 de mayo de 2008, donde se han superpuesto dos capas: la imagen de satélite IR y otra relativa a los radares de Europa, donde sólo se ven las señales del sur de Francia. Nótese que se han aplicado grados de transparencia para hacer visible todas las capas. Fuente: AEMET y GE.Pinche sobre la imagen

Moviendo Capas: de “Capa Tiempo” a mis “Lugares”

Una forma de aplicar transparencia a la Capa de Nubes (seleccionar en Capas > Tiempo > Nubes) es pasarla directamente al menú desplegable "Lugares" o "Mis lugares". Lo que se puede hacer es ir sobre "Nubes" (dentro de "Tiempo"), botón derecho del ratón sobre "Nubes", en el menú que se despliega elegir "copiar", subir a "Radares" en "Mis lugares", botón derecho y pegar. Nos aparece la capa "Nubes" ya en "Mis lugares" (junto con los radares). Seleccionando esa capa de "Nubes" ya podemos variar su transparencia usando el botón deslizante que hay abajo de "Mis Lugares", siempre que la capa de Nubes esté seleccionada.

Incluso poniendo al mínimo la transparencia de "Nubes" se siguen viendo bastante bien y tenemos más visibilidad sobre las capas de radar que no hemos modificado. Todo esto se puede ver en la figura 5.

Figura 5. Es posible copiar y pegar capas para utilizar de forma más realista las opciones de transparencia de capas, como se muestra en esta figura. Fuente: AEMET-GE. Pinche sobre la imagen

Una línea de turbonada afectó a Cataluña el día 22 de mayo de 2008. Así se vio desde el punto de vista radar y usando GE. Se han marcado los desplazamientos subjetivamente en la figura 6.

Figura 6. Imágenes radar superpuestas, usando GE, del PPI compuesto nacional (reflectividades menos detalladas) y regional del radar de Barcelona (pixels más finos) de la AEMET, tomadas de su página externa (www.aemet.es) para el 22 de mayo de 2008 sobre las 15:50 UTC. Las imágenes están separadas alrededor de 20 minutos. Fuente: AEMET – GE.Pinche sobre la imagen

Figura 7. Ídem que en el caso anterior pero las imágenes base están separadas por casi una hora. Nótese el posible desplazamiento “estático” y arqueamiento de la línea de turbonada discontinua que está sobre Cataluña. Fuente: AEMET-GE.Pinche sobre la imagen

3.- Conclusiones

En este breve artículo se ha hecho un repaso de las potencialidades que ofrece la aplicación GE cuando se utiliza junto con los datos de radares en formato apropiado. Posiblemente haya muchas más. Podrás estimar si en una zona determinada llueve, está nublado o despejado, pero siempre con las limitaciones lógicas de los datos disponibles.

Te dejamos que practiques con datos en tiempo real (ver referencias) o bájate este fichero kmz a tu ordenador del 10 de mayo de 2008 con datos sólo radar de un momento determinado, donde deberás tener instalado la aplicación Google Earth, GE. Realiza las actividades que te hemos propuesto en los diferentes apartados. Mira el Anexo II donde podrás encontrar secuencias VIS del 10 y 11 de mayo de 2008 del portal SAT24.com.

Agradecimientos. A Francisco Martín León de la AEMET por los comentarios e ideas sugeridas.

Referencias

- Fichero KMZ de radares de la Península y Canarias para su visualización en Google Earth. RAM

http://www.tiempo.com/ram/1845/fichero-kmz-de-radares-de-la-pennsula-y-canarias-para-su-visualizacin-en-google-earth/#more-1845

Desde dicho artículo podrás bajarte el fichero KMZ necesario para disponer de las imágenes de radar nacional y de los radares regionales en tiempo real de la AEMET y SMC.

Anexo I

Ayuda: Radar

Este mosaico radar se ha generado componiendo las imágenes PPI de reflectividad (dBZ) de los radares de la red del INM, excepto el de Canarias. Aunque su proyección original es la conforme cónica Lambert, al igual que las imágenes de los radares regionales, la imagen que aquí se presenta ha sido remapeada a proyección estereográfica polar. Las coordenadas del centro de la imagen son 40º N y 3º W, y su resolución original es de 2 x 2 Km.

La magnitud representada es la reflectividad, que es proporcional a la potencia dispersada, por unidad de volumen, por las gotitas de precipitación cuando éstas son iluminadas por el haz radar. Físicamente, la reflectividad se define como el sumatorio de los diámetros de las gotitas elevados a la sexta potencia, por unidad de volumen, por lo que está muy condicionada por la distribución de tamaños de las gotitas que componen la precipitación. Al tener cada tipo de precipitación su propia distribución de tamaños no existe, por tanto, una relación biunívoca entre reflectividad y contenido acuoso, ya que éste es proporcional al cubo de los radios de las gotitas. Se puede decir que, para el mismo contenido acuoso por unidad de volumen, la reflectividad sobreestima las precipitaciones en las que predominan las gotitas más grandes, es decir, las de tipo chubasco.

Tampoco existe relación biunívoca entre reflectividad e intensidad de precipitación. En esta última interviene además la velocidad de caída de las gotitas. Sin embargo, conociendo el tipo de precipitación (lluvia, chubasco, nieve seca, etc.) podríamos llegar a convertir el dato de reflectividad a intensidad de precipitación (mm/h) mediante unas relaciones específicas, obtenidas empíricamente, que denominamos relaciones Z/R. Si aplicásemos una de estas relaciones con carácter general estaríamos cometiendo un error cuando el tipo de precipitación no fuera aquel para el que dichas relaciones está indicado, por eso se considera más apropiado representar en las imágenes radar la reflectividad. Empleamos la escala decibélica (dBZ) para representar la reflectividad, se trata de una escala logarítmica, hay que tener en cuenta que en esta escala un aumento de tres decibelios supone duplicar el valor lineal.

Respecto al producto radar que se compone, el PPI, básicamente representa la proyección de la elevación más baja (0.5º) sobre la horizontal, se trata pues del dato radar más cercano al suelo y es, por tanto, el más apropiado para estimar la precipitación. Sus principales fuentes de error son debidas, precisamente, a la escasa elevación sobre la horizontal con la que parte el haz: por una parte, el haz puede quedar parcial o totalmente bloqueado por la orografía del terreno y, por otra, es más proclive a presentar ecos de tierra. Hay que tener en cuenta que para los ecos de tierra orográficos se aplica una máscara, de modo que los datos allí los toma de elevaciones más altas, si bien dicha máscara también genera zonas ciegas cuando las precipitaciones son bajas.

En la imagen de composición radar se corrigen, en parte, los inconvenientes ya referidos en las imágenes PPI de un radar regional, así como el efecto de la elevación del haz con la distancia. Esto es así debido al ángulo de visión más favorable, o a la menor distancia, que puedan tener otros radares respecto al fenómeno que se está observando. Por ello es crucial establecer un criterio de composición adecuado, que en aquellos píxeles cubiertos por dos o más radares asigne el valor del radar que mejores condiciones de visibilidad ofrezca.

El criterio aplicado en la imagen de composición de PPI, que denominamos “óptimo”, se basa en establecer, por medio de procedimientos estadísticos sobre situaciones pasadas, cuál es el radar que mejor ve en cada píxel teniendo en cuenta la precipitación estimada en ese periodo. Hemos de tener en cuenta que no siempre el radar que más ecos da en un píxel o que los da con más intensidad es el que mejor ve, pues puede que buena parte de ellos se deban a propagación anómala. Lo que se obtiene finalmente es una matriz de asignación consistente, para cada píxel, en una lista de los radares lo cubren ordenada según su calidad de visión. Cuando en un determinado píxel el radar prioritario no ha entrado se hará uso del radar que figura a continuación en la lista de radares, y así sucesivamente.

Fuente: AEMET

Anexo II

Secuencia de imágenes VIS tomadas del portal SAT24.com

Secuencia I VIS del 10 de mayo de 2008: 07:15-09:00 UTC

Secuencia II VIS del 10 de mayo de 2008: 15:15-17:00 UTC

Secuencia III VIS del 11 de mayo de 2008: 05:45-07:30 UTC