Radar do vento

2005/10/01 Imaz Amiano, Eneko - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia
• Klima

O Servizo de Climatoloxía e Meteorología do Goberno Vasco dispón dun radar moi especial paira coñecer, predicir e analizar a evolución dos episodios climáticos violentos: o radar de perfilado, que realiza perfís verticais de vento horizontal. Situada no cabo Galea, en Getxo, Bizkaia, mostra o perfil dos ventos que circulan sobre el a unha altitude de até 3.000 metros, é dicir, determina a súa dirección e velocidade.

A modo de exemplo, o 7 de febreiro de 1996, una depresión profunda provocou un forte vento en forma de galerna, con mesmo soplantes de 125 km/h. Os radares convencionais non poden rexistrar este tipo de sucesos, pero a través do radar de perfilado viuse moi ben como a fronte de vento achegouse á costa, e como aquela fronte en altitude descendeu de arriba a abaixo, e como ás 7 da mañá chegou ao nivel da terra.

Paira conseguilo, o radar de perfilado emite microondas, é direccional e mide o vento, é dicir, algo que non é sólido ou líquido. Con todo, os radares convencionais, os máis utilizados en estradas, aeroportos ou climatoloxía, ofrecen información sobre a presenza de obxectos a través de radioondas direccionales ou non direccionales.

Explorando vertical

A galea é un raro radar de perfilado situado no cabo, non só polo seu aspecto. De feito, paira obter os datos de vento, a antena do radar emite pulsos microondas cara ao ceo de 1.290 MHz en cinco direccións. Un pulso envíase en vertical, directamente ao cenit, e os outros catro puntos cardinales, cun ángulo de 15,5º. Envía pulsos de 700 e 1.400 x 10 -9 segundos de duración.

Radar de perfilado do cabo Galea. A antena central emite e recibe pulsos microondas; o catro claxones cilíndricos, ondas sonoras.

O radar aproveita a variación do índice de refracción. De feito, a refracción prodúcese entre dous medios: as ondas, ao pasar dun a outro, cambian de dirección. O exemplo máis claro prodúcese cando un pau se mergulla na auga; na zona que atravesa a superficie parece que o pau se torce porque a dirección das ondas de luz cambia ao pasar dun medio a outro.

Na atmosfera non hai cambios no medio, pero o vento provoca cambios no índice de refracción. Isto, á súa vez, provoca que algunhas destes microondas emitidas polo radar reflíctanse e volvan á antena. Agora ben, a frecuencia dos microondas que volven non é a mesma que a frecuencia das emitidas, polo que se aproveitan paira obter os resultados: a diferenza de frecuencia das ondas emitidas e as recuperadas é recollida polo computador, tratada e representada o perfil do vento cunha dirección e velocidade precisas. Con todo, a interpretación e conclusións destas imaxes e datos é obra de expertos.

Normalmente, co radar da Galea mídese un vento de até 3.000 metros de altura, pero varía en función das condicións, sobre todo da humidade. En días moi pouco húmidos pode chegar a medir até 5.000 metros de altitude. A resolución é de 100-200 metros, aínda que na actualidade traballa nunha resolución do 100%.

O radar de perfilado rexistrou o vento do 7 de febreiro de 1996. Na figura pódese observar a evolución do vento en función da súa altitude e a súa duración.

Pero ademais de medir o vento, o radar mide a temperatura. Paira iso utilízanse, por unha banda, as ondas recollidas polo radar e, por outro, os sinais acústicos emitidas especificamente paira iso, recollendo o seu reflexo. Catro claxons ao redor do radar emiten pulsos sonoros de 300-400 nanosegundos de duración, medidos a unha altitude de entre 700 e 1.000 metros.

O alcance das ondas sonoras é menor que o dos microondas, polo que as medidas realízanse a menor altitude. Ademais, as medidas de temperatura só se poden realizar durante o día. De feito, cando se instalou o radar non había casa cerca, pero hoxe en día si, polo que non se poden utilizar pola noite. As medicións de vento realízanse cada 25 minutos con radares e temperatura cada 30 minutos.

Múltiples usos dos datos

Todos os datos do radar recóllense na Dirección de Climatoloxía e Meteorología do Goberno Vasco. No entanto, tamén se recibiron na Escola de Enxeñaría da Universidade do País Vasco, no Grupo de Medio Ambiente Atmosférico.

Os datos recolleitos son moi versátiles. Segundo explica Lucio Alonso, da Escola de Enxeñaría, os datos utilízanse paira a investigación da parte baixa da atmosfera e paira os seus estudos meteorolóxicos: evolución do vento e a temperatura, formación de capas de aire, interaccións entre o vento e a topografía, dispersión de contaminantes atmosféricos, estudo de fenómenos meteorolóxicos extremos…

Na táboa represéntase o vento estratificado. O seu coñecemento é especialmente interesante paira os aeroportos.

Á súa vez, estas investigacións ou estudos teñen múltiples aplicacións. Poden utilizarse paira predicir e analizar o tempo a curto prazo, sobre todo cando se trata dunha tempestade ou choivas intensas. Os datos tamén son de interese paira os servizos de vixilancia meteorolóxica dos aeroportos. As curtas de vento son moi perigosas paira a aterraxe ou o despegamento, e os radares de perfilado son facilmente detectables.

Tamén é de gran interese paira os servizos de vixilancia ambiental, xa que os datos poden utilizarse paira predicir a dispersión dos contaminantes producidos por accidente ou pola actividade humana normal. En definitiva, os contaminantes atmosféricos son transportados polo vento.

Ozono de Bretaña a Bilbao

O grupo de Medio Ambiente Atmosférico da Escola de Enxeñaría levou a cabo, entre outros, estudos sobre o transporte de ozono a longa distancia.

Por exemplo, sábese que desde 1989 xéranse bolsas de ozono sobre Bilbao, pero a concentración destas bolsas é maior que a provocada polo ozono producido en Bilbao. En Bilbao acumúlase, por tanto, ozono procedente dalgún lugar.

A combinación dos datos obtidos a través do perfilador radar e os modelos de transporte e traxectoria meteorolóxica obtidos por outros métodos demostraron que o ozono se transporta a longa distancia en altitudes elevadas. Así souberon, en determinadas condicións meteorolóxicas, que o ozono medido no País Vasco é o procedente de Bretaña, ademais do producido no mesmo.

O ozono procedente de Bretaña fai dúas rutas antes de chegar a Bilbao: una é a corrente de aire que procede directamente de Bretaña e a outra, que tras pasar polo sur de Francia e Tarragona, entra polo val do Ebro. En ambas as zonas, ademais, increméntase a cantidade de ozono. Iso si, do mesmo xeito que chega o ozono exterior a Bilbao, o ozono creado en Bilbao esténdese a outros lugares.

Hai que ter en conta que cando o ozono está nas capas altas da atmosfera, axúdanos a protexernos da radiación solar, pero nas capas baixas da atmosfera é tóxico e a inhalación de moito ozono aféctanos. É moi importante coñecer este transporte.

Polo momento, hai uns 12 radares deste tipo en toda Europa, pero Lucio Alonso espérase que vaian crecendo aos poucos, sobre todo tendo en conta a dispoñibilidade dos aeroportos e da industria en zonas con gran cantidade de contaminantes.

Que é o radar?

Acrónimo de radio detection and ranging en inglés, é dicir, detección e localización por radio. É una ferramenta e un sistema que calcula a posición e distancia dun obxecto emitindo ondas de radio.

De feito, o radar baséase na emisión de pulsos curtos e estreitos das ondas electromagnéticas e na súa integración nun receptor despois de reflectirse nun obstáculo. Tendo en conta que as ondas se desprazan a unha velocidade de 300.000 km/s, permite medir a distancia exacta ao obstáculo. Ademais, se o obxecto está a moverse respecto da fonte de onda, tamén se pode medir a velocidade do obxecto mediante o cambio de frecuencia que se produce como consecuencia do efecto Doppler.

Marconi expuxo en 1922 as bases teóricas paira o desenvolvemento do radar. Durante a Segunda Guerra Mundial tivo especial importancia na detección de avións alemáns. Desde entón, os radares de vixilancia aérea, terrestre e marítima de uso militar desenvolvéronse e convertéronse en imprescindibles. Tamén se multiplicaron os usos civís: utilízanse radares paira controlar o tráfico aéreo, medir a velocidade da estrada, seguir os satélites ou o lixo do espazo, seguir con precisión as tormentas en meteorología, atopar obxectos enterrados… Tamén se utiliza un tipo de radar paira abrir automaticamente as portas das tendas.

O radar identifica calquera obxecto, porque as ondas de radio reflíctense en montañas, pontes, edificios, farois ou calquera outra cousa. Isto pode ser un problema nun aeroporto ou nun control de velocidade da estrada, pero nestes casos fíltrase o sinal que volve. Nos controis de velocidade, por exemplo, só identifica as ondas que o efecto Doppler transformou e non os obxectos inmóbiles.

O soar mariño é moi parecido ao radar, pero utiliza ondas sonoras en lugar de ondas de radio, polo seu mellor alcance baixo a auga.

Do mundo a Bilbao Os estudos realizados co radar de perfilado demostraron que o ozono producido en Bretaña e o Reino Unido transpórtase en capas altas da atmosfera, chegando a Bilbao, entre outras cousas.