Temario 1.Motivación 2.Observaciones in-situ vs de precepción remota 3.Plataformas usadas comúnmente: fijas, móviles y de satélite 4.Funcionamiento del radar meteorológico 5.Relación entre reflectividad e intensidad de lluvia 6.Coordenadas, geometría y variaciones del haz de radar 7. Productos de radar 8.Técnicas de análisis de datos 9.Usos comunes del radar: acumulación de lluvia y rastreo de sistemas 10.Dimensión vertical de reflectividad y velocidad radial: información microfísica y dinámica 11.Fenómenos meteorológicos en radar 12. Usos especializados de los datos de radar 13. Usos del radar en modelos y predicciones 14. Ejercicio práctico de obtención, visualización e interpretación

10. Dimensión vertical de reflectividad y velocidad radial: información microfísica y dinámica

Estructura vertical de reflectividad – Hay dos tipos que se observan frecuentemente Convectiva -Celdas o núcleos de reflectividad intensa muy localizados en la horizontal -En los cortes verticales aparece como una columna profunda y delgada de reflectividad intensa Estratiforme -Horizontalmente homogénea -Capas o estratos en los cortes verticales -En alguna ocasiones exhibe una zona de reflectividad intensa llamada “banda brillante” Height  Houze (1997)

Despliegue en altura y tiempo de reflectividad En ocasiones se observa un aumento en la intensidad del eco en una zona franja estrecha de altitud Fabry y Zawadzki (1995) Banda brillante

Adaptado de Houze (1993) Perfil vertical de reflectividad esquemático C Banda brillante 0ºC

Adaptado de Houze (1993) Perfil vertical de reflectividad esquemático C Banda brillante 0ºC Difusión de vapor

Adaptado de Houze (1993) Perfil vertical de reflectividad esquemático C Banda brillante 0ºC Difusión de vapor, agregación y “riming”

Adaptado de Houze (1993) Perfil vertical de reflectividad esquemático C Banda brillante 0ºC Agregación y fusión

Encontramos que: P r = (C |K| 2 / r 2 ) Σ D i 6 donde |K| 2 = 0.93 para agua o para hielo  Z = P r r 2 / C |K| 2 y definimos el factor de reflectividad equivalente asumiendo que la precipitación estaba formada por agua: Z e = P r r 2 / C (0.93) De manera que: Z e = Z |K| 2 / (0.93)  Z e va a aumentar cuando un agragado grande se comienza a fundir. Estos agragados se comienzas a fundir en el exterior pero sus tamaños se mantienen relativamente grandes durante el proceso (antes de que se colapsen completamente y formen gotas de lluvia) ¿Porque ocurre la “banda brillante”?

Adaptado de Houze (1993) Perfil vertical de reflectividad esquemático C Banda brillante 0ºC Colapso de las gotas, aumento de las velocidades de caída y disminución en el numero de partículas por unidad de volumen

Rosengaus (1995) Banda brillante RHIPPI Diagrama esquemático de la banda brillante – región de reflectividad amplificada

Austin and Bemis (1950) Origen del termino “banda brillante” Ejemplo de un RHI de reflectividad desplegado en un tubos de rayos catódicos usado inicialmente en para indicar ecos de radar

Ejemplo de un PPI de reflectividad con banda brillante Fuente: Java NEXRAD viewer

Nos dan una indicación de las corrientes verticales y de los procesos microfísicos (es decir como se forman, crecen, decrecen, se rompen y caen la partículas de precipitación) Importancia de las estructuras verticales de reflectividad

Relación entre los procesos microfisicos/corrientes verticales y la estructura vertical de la precipitación Houze (1997)

CFAD de reflectividad en (a) convección vigorosa (b) convección intermedia y (c) precipitación estratiforme Houze (1997)

Radar convencional – mide reflectividad Radar Doppler - mide reflectividad y velocidad radial Ejemplo idealizado Velocidad radial = La componente de la velocidad a lo largo de la dirección radial (donde el radar esta en el origen) Por convención, valores negativos indican que la velocidad radial es en la dirección acercándose al radar y valores positivos indican que la velocidad radial se esta alejando del radar Fuente: Brown and Wood

Medición de la velocidad Radial Es necesario considerar los cambios en el tiempo en la fases de las ondas retrodispersadas Rinehart (1991)

Medición de la velocidad Radial Un pulso emitido por el radar y retrodispersado por el blanco recorre una distancia total = 2 r Esta distancia se puede medir en términos de los números de onda que caben desde el radar al blanco y de regreso) –Distancia en números de onda = 2r/λ –En radianes la distancia es (2r/λ)2π = 4πr/λ r

Medición de la velocidad Radial –En radianes la distancia es (2r/λ)2π = 4πr/λ –Si la señal transmitida tenia una fase = φ 0  la fase de la señal retrodispersada es: φ = φ 0 + 4πr/λ -Derivando esta ecuación respecto al tiempo: dφ/dt = (4π/λ) dr/dt = (4π/λ) V donde V = velocidad en la dirección radial considerando que dφ/dt = ω = 2πf = frecuencia angular  f = 2V/λ f = frecuencia de corrimiento Doppler V es proporcional a dφ/dt

Partes básicas del radar convencional Yuter 2003

Partes básicas del radar Doppler

Velocidad Radial - Ejemplo idealizados 1.Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección es constante con la altura, la magnitud aumenta con la altura 1 nudo (kt) = 0.5 m/s 20 kt = 10 m/s 1 kilo pie (K ft) = 0.3 km 12 K ft = 4 km

PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados 1.Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección es constante con la altura, la magnitud aumenta con la altura Fuente: Brown and Wood

Velocidad Radial - Ejemplo idealizados 2. Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección es constante con la altura, la magnitud es máxima a niveles medios 1 nudo (kt) = 0.5 m/s 20 kt = 10 m/s 1 kilo pie (K ft) = 0.3 km 12 K ft = 4 km

PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados 2. Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección es constante con la altura, la magnitud es máxima a niveles medios Fuente: Brown and Wood

PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados 3. Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección varia linealmente con la altura, la magnitud es constante

PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados 3. Viento espacialmente uniforme descrito por los perfiles en la figura: La dirección varia linealmente con la altura, la magnitud es constante Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Tomar un punto que tenga velocidad radial igual a cero Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Tomar un punto que tenga velocidad radial igual a cero Considerar la radial (línea del punto al radar) Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Tomar un punto que tenga velocidad radial igual a cero Considerar la radial (línea del punto al radar) La perpendicular a esa línea indica la dirección del viento en ese punto Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Tomar un punto que tenga velocidad radial igual a cero Considerar la radial (línea del punto al radar) La perpendicular a esa línea indica la dirección del viento en ese punto Para determinar el sentido hay que considerar que los valores negativos son hacia el radar y viceversa Fuente: Brown and Wood

¿Como se va de un PPI de velocidad radial a obtener información sobre los vientos? Tomar un punto que tenga velocidad radial igual a cero Considerar la radial (línea del punto al radar) La perpendicular a esa línea indica la dirección del viento en ese punto Para determinar el sentido hay que considerar que los valores negativos son hacia el radar y viceversa Fuente: Brown and Wood

Para obtener información sobre la velocidad Se asume que los vientos son uniformes a una distancia determinada del radar Se determina cual es la velocidad máxima a esa distancia Fuente: Brown and Wood

Diagrama de velocidad y azimut (VAD= Velocity and Azimuth Display) Ejemplo muy simple: asumir que el viento es uniforme en la horizontal Determinar la máxima magnitud de la velocidad radial a una distancia fija del radar Esta será la velocidad del viento horizontal a la altura correspondiente a esa elevación y distancia Fuente: Brown and Wood

Diagrama de velocidad y azimut (VAD= Velocity and Azimuth Display) Ejemplo muy simple: asumir que el viento es uniforme en la horizontal Determinar la máxima magnitud de la velocidad radial a una distancia fija del radar Esta será la velocidad del viento horizontal a la altura correspondiente a esa elevación y distancia La dirección a esa altura esta dada por la perpendicular al contorno de 0 m/s a la distancia fija Fuente: Brown and Wood

Diagrama de velocidad y azimut (VAD= Velocity and Azimuth Display) Digamos que este es el PPI = 1 grado de elevación, que el circulo esta a un radio de 50 km del radar y que la velocidad máxima a ese radio = 20 m/s Fuente: Brown and Wood

Diagrama de altura y distancia del radar para diferentes ángulos de elevación Rinehart (1997)

Diagrama de velocidad y azimut (VAD= Velocity and Azimuth Display) Digamos que este es el PPI = 1 grado de elevación, que el circulo esta a un radio de 40 km del radar y que la velocidad máxima a ese radio = 20 m/s La altura correspondiente es ~ 1 km A esta altura la magnitud del viento horizontal es 20 m/s y la dirección es de oeste-suroeste Fuente: Brown and Wood 1 km

Diagrama de velocidad y azimut (VAD= Velocity and Azimuth Display) De esta manera se puede construir un perfil vertical de vientos horizontales Hay técnicas mas complejas que no necesitan asumir que los vientos son espacialmente uniformes para obtener un perfil Fuente: Brown and Wood 1 km

Ejemplo de perfiles verticales de velocidad del viento usando la técnica VAD Fuente: Java NEXRAD viewer