D3 Radares Meteorológicos

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Los radares meteorológicos son sistemas de teledetección activa: a diferencia de un satélite que solo recibe la radiación que la atmósfera ya emite o refleja por sí sola, el radar meteorológico emite sus propios pulsos de radiación de microondas, con una longitud de onda de entre tres y diez centímetros, y luego mide la energía que esos pulsos le devuelven al retrodispersarse en los hidrometeoros que encuentran en el camino —gotas de lluvia, cristales de hielo, granizo—. La intensidad de esa energía retrodispersada es lo que el radar meteorológico llama reflectividad, y cuanto mayor es la reflectividad que mide el radar meteorológico en un punto, mayor es, empíricamente, la tasa de precipitación que cae en ese mismo punto.

Los radares meteorológicos no operan de forma aislada, sino organizados en redes que cubren regiones enteras: una red de más de ciento sesenta radares Doppler cubre la totalidad del territorio de Estados Unidos, y otra red de alrededor de doscientos radares cubre de manera equivalente buena parte de Europa, actualizando sus mediciones cada cinco a diez minutos en ambos casos.

Dentro de esta misma familia de radares meteorológicos, el radar Doppler añade una capacidad adicional: mide el desplazamiento de frecuencia que sufre la onda retrodispersada respecto a la frecuencia que el radar emitió originalmente —el efecto Doppler— y de ese desplazamiento de frecuencia infiere la velocidad radial de los hidrometeoros, es decir, qué tan rápido se acercan o se alejan del radar a lo largo de la dirección del rayo. Como los hidrometeoros se mueven arrastrados por el viento, esa velocidad radial permite, por extensión, inferir el viento en la dirección del rayo.

Un solo radar Doppler, sin embargo, solo ve la componente del viento que apunta directamente hacia él o se aleja de él, nunca el viento completo. Para reconstruir el viento horizontal tridimensional hacen falta técnicas adicionales: la técnica de doble Doppler combina las mediciones de dos radares que observan la misma región desde ángulos distintos, y una técnica alternativa combina las mediciones de un único radar Doppler tomadas en distintos ángulos de barrido para lograr un resultado equivalente.

Dentro de esta misma familia de radares meteorológicos, los radares de polarimetría dual resuelven una limitación distinta a la del radar Doppler simple: en vez de emitir el pulso de microondas en una sola orientación, lo emiten tanto en horizontal como en vertical, y comparan cómo responde el hidrometeoro a cada una de las dos orientaciones. De esa comparación obtienen variables adicionales que describen si el hidrometeoro es más ancho que alto, cuánto retrasa la señal al atravesarlo, y qué tan uniforme es su forma; con esas variables adicionales, el radar de polarimetría dual puede clasificar el tipo de hidrometeoro —lluvia, granizo, nieve o una mezcla de ellos— y, a partir de esa clasificación, calcular una tasa de precipitación más precisa que la que obtiene un radar convencional que solo mide reflectividad.

El radar de nube lleva el principio del radar meteorológico a frecuencias mucho más altas que las de un radar de precipitación convencional, cercanas a los noventa y cuatro gigahercios. Esa frecuencia mucho más alta lo hace sensible a partículas mucho más pequeñas que las gotas de lluvia o los granizos: las gotitas diminutas que forman las nubes y los cristales de hielo más pequeños, que un radar convencional de precipitación simplemente no alcanza a detectar. Gracias a esa sensibilidad adicional, el radar de nube revela la estructura interna de las nubes que los radares convencionales de precipitación dejan invisible.

El resultado conjunto de toda esta familia de radares meteorológicos —desde el radar convencional que mide reflectividad hasta el radar Doppler, los radares de polarimetría dual y el radar de nube— es un conjunto de campos de reflectividad tridimensionales que revelan la estructura completa de los sistemas de precipitación: permiten identificar la banda brillante, la capa donde la nieve que cae se funde y se convierte en lluvia, y producen vectores de viento Doppler que describen cómo se mueve el aire dentro de esos mismos sistemas de precipitación. Así, los radares meteorológicos convierten la energía que ellos mismos emiten y que los hidrometeoros les devuelven en una imagen tridimensional y en constante actualización de cómo está lloviendo, nevando o granizando en cada punto del territorio que cubren.

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