D5 Teledetección Activa Avanzada

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La teledetección activa avanzada reúne a los sistemas lidar y al radar de nube, dos familias de instrumentos que complementan a los radares meteorológicos convencionales allí donde estos últimos no alcanzan: tienen mayor sensibilidad a las partículas pequeñas, como los aerosoles y las gotitas de nube, y logran una resolución vertical mucho más fina. El lidar de retrodispersión es el instrumento más básico de la teledetección activa avanzada: emite pulsos de luz láser en dos longitudes de onda distintas, una cercana al verde visible y otra en el infrarrojo cercano, y luego mide cuánta de esa luz le devuelven los aerosoles y las nubes que atraviesa. De esa luz devuelta, el lidar de retrodispersión obtiene perfiles verticales del coeficiente de retrodispersión y del coeficiente de extinción de la atmósfera, además de la altura exacta de las nubes y de la capa límite, todo con una resolución vertical de entre diez y treinta metros.

El lidar Doppler parte del mismo lidar de retrodispersión, pero añade la misma idea que ya usa el radar Doppler: mide la diferencia de frecuencia que sufre la luz retrodispersada por las moléculas de aire y las partículas de la troposfera, y de esa diferencia de frecuencia Doppler deriva el viento vertical con una precisión de entre una y cinco décimas de metro por segundo, en cuestión de segundos y hasta un alcance de entre cinco y quince kilómetros.

Cuando el lidar y el radar de nube vuelan juntos en un mismo satélite, se complementan todavía más: una misión satelital pionera combinó por primera vez ambos instrumentos, y su sucesora más reciente perfeccionó esa combinación, permitiendo caracterizar al mismo tiempo los aerosoles, las nubes delgadas y la precipitación que un solo instrumento no podría distinguir por separado. El radar de nube que vuela en estas misiones opera a una frecuencia mucho más alta que la de un radar meteorológico convencional, cercana a los noventa y cuatro gigahercios, lo que lo hace sensible a las gotitas de nube y a los cristales de hielo que un radar convencional no logra detectar.

El mismo principio del lidar de retrodispersión, simplificado y abaratado, da origen a los ceilómetros: lidares de bajo costo que se instalan en redes densas —cerca de mil ceilómetros cubren Europa— y que, sin necesitar la sofisticación de un lidar de investigación, miden la altura de la base de la capa límite y de las nubes en cada estación de la red.

Todos estos instrumentos, desde el lidar de retrodispersión de investigación hasta el ceilómetro más simple, dependen de la misma relación fundamental, conocida como la ecuación lidar: la potencia que el instrumento recibe de vuelta depende de cuánto retrodispersa la atmósfera la luz que le llega y de cuánto la extingue en el camino de ida y vuelta, de modo que cuanto mayor es el coeficiente de retrodispersión de una capa de la atmósfera, más potencia devuelve esa capa, y cuanto mayor es su coeficiente de extinción, menos potencia le queda a la señal para seguir penetrando hacia capas más profundas.

El resultado esperado de toda la teledetección activa avanzada es un conjunto de perfiles verticales de aerosoles y de nubes con una resolución temporal y espacial mucho más alta que la de cualquier radar meteorológico convencional, capaz de ver justamente donde el radar meteorológico convencional se queda ciego: las nubes delgadas que no logran saturar su señal, o que son demasiado tenues para producir suficiente retrodispersión de microondas. Así, la teledetección activa avanzada no reemplaza al radar meteorológico convencional, sino que completa la imagen que este deja incompleta.

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