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Observaciones de teledetección terrestre

Entre los programas de medidas más relevantes de AEMET se encuentran los realizados con sistemas de teledetección en superficie de volúmenes de la atmósfera distantes. Los datos del sistema nacional de observación radar y de la red de detección de rayos de AEMET son esenciales para, entre otros, las actividades de observación y predicción inmediata y a muy corto plazo de fenómenos meteorológicos adversos y las aplicaciones operativas con fines hidrológicos. La reciente instalación y puesta en funcionamiento operativo del primer perfilador operado por AEMET es de utilidad para diferentes fines.

El sistema nacional de observación radar

AEMET desplegó en la década de los 90 y opera en la actualidad un sistema de observación radar (SOR) compuesto por quince sistemas regionales (SRR) y un sistema nacional (SNR).

Cada SRR consta de una estación radar y un centro regional. En la estación, situada en un emplazamiento remoto, se ubican el equipo radar meteorológico, una unidad de control local, y los sistemas auxiliares necesarios. El sensor opera en la banda C (entre 5,6 y 5,65GHz) y está dotado de capacidad Doppler. A partir de la exploración del volumen de atmósfera al alcance del radar, en la estación se realiza el procesado principal, obteniéndose datos de distintos parámetros físicos (reflectividad, velocidad radial y turbulencia) en cada punto de ese volumen (datos radar base). El centro regional radar (CRR) es el sistema donde se recibe la información de estado recogida por los diferentes sensores, y se controla de forma remota el funcionamiento de la estación radar. En el CRR se transforman los datos radar base en productos radar regional, listos para su explotación y distribución. El sistema nacional radar permite la concentración de productos radar de los SRR y genera una serie de nuevos productos agregados, así como mosaicos nacionales. También se reciben los productos radar procedentes de Portugal, con los que se construyen algunos mosaicos de ámbito ibérico.

Instalaciones de la estación radar situada en el Pico Mijas (Málaga)
Instalaciones de la estación radar situada en el Pico Mijas (Málaga)

Entre los años 2006-2008 se llevó a cabo un proyecto de modernización de la red original de radares meteorológicos de AEMET. En este proyecto se han incorporado un procesador de datos de nueva generación y un nuevo receptor digital y se han renovado totalmente los sistemas de control y generación y distribución de productos. Ello ha repercutido en la calidad de los datos base y ha permitido duplicar su resolución hasta 1 y 0,5km (modos largo y corto).  Además de ello el nuevo sistema nacional recibe y utiliza también información y productos del sistema HIRLAM de predicción numérica del tiempo, de las observaciones pluviométricas de las estaciones meteorológicas automáticas y de los productos implementados en AEMET del Nowcasting Satellite Application Facility para la elaboración de estimaciones de precipitación acumulada.

 

Observación de una tormenta en Elche el 23 de septiembre de 2008 con el nuevo sistema de observación radar
Observación de una tormenta en Elche el 23 de septiembre de 2008 con el nuevo sistema de observación radar

En los años 2010-2011 AEMET ha llevado a cabo un nuevo proyecto de innovación en las infraestructuras del SOR con objeto de mejorar el funcionamiento del transmisor de las unidades radar mediante la puesta en funcionamiento de un nuevo modulador de tecnología de estado sólido, y de sustituir completamente los motores de la antena y su sistema de control. Ello ha repercutido de forma sustancial en el mantenimiento de la red de radares. Este proyecto está beneficiando también de forma importante a las propias observaciones radar como consecuencia de la mayor flexibilidad para definir los ciclos de exploración y de la mayor calidad y versatilidad de los pulsos transmitidos. La renovación supone asimismo un aumento de la calidad de productos finales tales como el filtrado de ecos no meteorológicos, la estimación de la precipitación y los perfiles verticales de viento.

Detección de un mesociclón al sureste de Mérida el 1 de octubre de 2007 con el nuevo sistema de observación radar
Detección de un mesociclón al sureste de Mérida el 1 de octubre de 2007 con el nuevo sistema de observación radar

Además de los proyectos de mejora de las infraestructuras de la red de radares, en AEMET se realizan otras actividades de I+D+i relacionadas con la obtención de los propios productos meteorológicos. Entre las llevadas a cabo más recientemente está la generación de información sobre diferentes aspectos de calidad del producto de estimación cuantitativa de la precipitación, que son utilizados tanto para la generación de las composiciones nacionales como para constituir en sí mismos productos de calidad asociados al de precipitación acumulada en diferentes intervalos temporales. También cabe señalar los estudios y desarrollos encaminados a la comprensión e identificación de ecos no meteorológicos debidos a la presencia de las turbinas de los parques eólicos.

 

Estimación radar de la precipitación acumulada a nivel nacional (izquierda) y producto asociado referente a su calidad (derecha). Arriba: con cobertura de todos los radares de la red. Abajo: en caso de fallo del radar de Palencia
Estimación radar de la precipitación acumulada a nivel nacional (izquierda) y producto asociado referente a su calidad (derecha). Arriba: con cobertura de todos los radares de la red. Abajo: en caso de fallo del radar de Palencia

Los datos de la red de radares de AEMET son introducidos en las estaciones de trabajo meteorológicas de la Agencia donde se combinan con otras fuentes de información, siendo especialmente relevantes para las tareas de vigilancia y predicción inmediata y a muy corto plazo de fenómenos meteorológicos adversos. También son utilizados en el ámbito hidrológico para suministrar estimaciones de precipitación de alta resolución espacial y temporal. En predicción numérica del tiempo, se están efectuando desarrollos para asimilar los perfiles de viento  y más recientemente las reflectividades que proporcionan con objeto de mejorar la descripción del estado inicial atmosférico. Los datos de la red de radares son también intercambiados a escala europea para su utilización en programas conjuntos de desarrollo en los que, entre otros, se combinan y procesan para generar productos de ámbito continental.

Equipo detector de descargas eléctricas
Equipo detector de descargas eléctricas

La red de detección de rayos

La red de detección de rayos (REDRA) de AEMET está compuesta por tres subsistemas encargados respectivamente de la detección de descargas eléctricas (SDDE), el control de los equipos, el análisis y localización de sus medidas (SCAL) y la explotación de estos datos. El SDDE está formado por veinte equipos detectores de descargas eléctricas distribuidos por el territorio peninsular y los archipiélagos balear y canario. Estos detectores captan, analizan y discriminan la radiación electromagnética generada en las descargas eléctricas atmosféricas ocurridas dentro de su alcance. El SCAL recibe los datos, localiza en el espacio y en el tiempo las descargas y determina sus características físicas, permite el control y configuración de los equipos detectores etc.

Además de los equipos de la red de AEMET, REDRA recibe datos de una red de cuatro equipos de detección de Portugal, para cubrir de forma óptima toda la península Ibérica y los mares circundantes. Asimismo, en virtud de un acuerdo de cooperación con el Servicio Meteorológico francés, AEMET también recibe información proveniente de diez equipos de la red francesa.

Entre los actuales proyectos de innovación tecnológica llevados a cabo por AEMET está el referente a la renovación de la red REDRA. Con este proyecto se pretende asegurar la operación continuada de la red de rayos y mejorar la explotación de sus datos. En el marco del proyecto se están sustituyendo algunos de los equipos detectores por otros con tecnología superior, se está dotando de un sistema SCAL adicional que permita actividades de desarrollo sin comprometer la operación y se está implementando un nuevo sistema de explotación más moderno que el utilizado hasta el momento.

 

Mapa con la distribución de los detectores de los rayos recibidos en AEMET de las redes española (azul), portuguesa (amarillo) y francesa (rosa)
Mapa con la distribución de los detectores de los rayos recibidos en AEMET de las redes española (azul), portuguesa (amarillo) y francesa (rosa)

Perfilador y sistema RASS

Un perfilador de viento es un radar Doppler que opera en aire claro y cuyo fin es proporcionar estimaciones del viento a distintas alturas sobre el emplazamiento en el que se encuentra ubicado. Estos instrumentos utilizan una longitud de onda más larga que los radares meteorológicos. Entre las ventajas que ofrece su utilización cabe resaltar el bajo coste por observación y su capacidad de operar sin intervención en casi todo tipo de condiciones meteorológicas.

Perfilador y sistema RASS desplegados por AEMET en el aeropuerto de Madrid-Barajas
Perfilador y sistema RASS desplegados por AEMET en el aeropuerto de Madrid-Barajas

AEMET ha finalizado hace poco tiempo un proyecto de innovación en sus infraestructuras de observación consistente en la instalación y puesta en operación en el aeropuerto de Madrid-Barajas de un perfilador de viento. Este instrumento, que opera a una frecuencia de 1290MHz, permite obtener de forma continua perfiles verticales de velocidad y dirección de viento con una alta resolución espacial y temporal en la capa superficial hasta una altura aproximada de 3000m, dependiendo de las condiciones atmosféricas existentes.

 

Medidas de viento efectuadas por el perfilador de AEMET situado en el aeropuerto de Barajas
Medidas de viento efectuadas por el perfilador de AEMET situado en el aeropuerto de Barajas

AEMET participa en actividades europeas de I+D relativas a instrumentos de teledetección en superficie, como la Acción COST ES0702. El principal objetivo de esta Acción COST es la especificación, desarrollo y estudio de la viabilidad económica de la integración de sistemas de detección remota en superficie que sean adecuados para futuras redes, proporcionando observaciones atmosféricas esenciales para el clima y el tiempo con una alta resolución espacial y temporal. La acción coordina el despliegue y desarrollo de un sistema integrado remoto para suministrar variables atmosféricas clave como nubosidad, viento, temperatura y humedad. La participación de AEMET trata fundamentalmente de la incorporación del nuevo perfilador y la evaluación de sus medidas.

Los datos de viento del perfilador son utilizados para las actividades de observación y vigilancia de la Agencia, en particular con fines aeronáuticos. También son intercambiados a nivel internacional en el marco de las actividades de colaboración con la red de Servicios Meteorológicos europeos, EUMETNET, y sirven para alimentar los modelos numéricos de predicción meteorológica.

Los radares perfiladores de viento pueden ser adaptados para medir perfiles de temperatura cuando se utilizan conjuntamente con sistemas RASS (Radio-Acoustic Sounding System). En el mismo proyecto de innovación se instaló y puso en funcionamiento un equipo RASS para obtener de modo frecuente perfiles verticales de temperatura virtual hasta una altura de 1000m.

Perfiles observados de temperatura virtual a diferentes horas del día (entre las 16h y las 24h) proporcionados por el sistema RASS de AEMET situado en el aeropuerto de Barajas
Perfiles observados de temperatura virtual a diferentes horas del día (entre las 16h y las 24h) proporcionados por el sistema RASS de AEMET situado en el aeropuerto de Barajas
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