Radar meteorológico para niños
Un radar meteorológico es un aparato especial que usa ondas de radio para encontrar y estudiar la lluvia, la nieve o el granizo. También puede calcular hacia dónde se mueven y qué tan fuertes son. Además, con los datos que recoge en 3D, los científicos pueden entender cómo se forman las tormentas y si podrían causar daños. Este tipo de radar también ayuda a saber la dirección y velocidad del viento cerca del suelo.
A menudo, el radar meteorológico se usa junto con detectores de rayos para saber dónde está la parte más activa de una tormenta.
Contenido
¿Cómo funciona un radar meteorológico?
Un radar meteorológico envía pulsos de ondas de radio, como si fueran pequeños "gritos" de energía. Cuando estas ondas chocan con gotas de lluvia, copos de nieve o granizo en el aire, una parte de esa energía rebota y regresa al radar. El radar mide cuánto tiempo tarda la onda en volver y qué tan fuerte es el "eco" que recibe.
Envío y recepción de ondas
Los radares meteorológicos usan ondas de radio llamadas microondas, que tienen una longitud de entre 1 y 10 centímetros. Esta medida es importante porque es parecida al tamaño de las gotas de agua o partículas de hielo. Así, las ondas pueden rebotar bien en ellas.
Las ondas más cortas son buenas para detectar partículas muy pequeñas, pero se debilitan más rápido. Por eso, los radares que usan ondas de 10 centímetros son los preferidos, aunque son más caros. Los radares con ondas de 5 centímetros son más comunes y los de 3 centímetros se usan para distancias cortas.
El haz de ondas que envía el radar se va abriendo a medida que se aleja. Esto significa que el área que escanea es más grande lejos del radar que cerca. A unos 150-200 kilómetros, el volumen de aire que un solo pulso escanea puede ser de varios kilómetros cúbicos.
Medición de la distancia y altura
El radar calcula la distancia a la que está la lluvia midiendo el tiempo que tarda el pulso en ir y volver. Es como gritar en una montaña y calcular la distancia por el tiempo que tarda el eco en regresar.
Para escanear todo el cielo, la antena del radar gira y también cambia su ángulo de inclinación. Así, puede "ver" la lluvia a diferentes alturas y distancias. Este proceso suele tardar entre 5 y 10 minutos para cubrir un área de hasta 500 kilómetros y una altura de hasta 15 kilómetros.
Debido a la curvatura de la Tierra, el radar no puede ver lo que está muy cerca del suelo a grandes distancias. Es como si una persona de pie no pudiera ver una hormiga al otro lado de una colina.
Historia del radar meteorológico
La historia de los radares meteorológicos comenzó durante la Segunda Guerra Mundial. Los operadores de radar notaron que la lluvia y la nieve causaban "ruido" o interferencias en sus pantallas.
- Después de la guerra, científicos en Estados Unidos, Canadá y Gran Bretaña empezaron a investigar cómo usar esos "ecos" para estudiar el tiempo.
- En 1953, un ingeniero llamado Donald Staggs hizo las primeras observaciones de un "eco en cadena" relacionado con una tormenta que producía tornados.
- Entre 1950 y 1980, muchos países desarrollados construyeron radares que solo mostraban la posición y la intensidad de la lluvia. Los meteorólogos tenían que mirar las pantallas directamente.
- En los años 70, los radares se hicieron más avanzados. Se empezaron a usar más ángulos para ver la lluvia en 3D y se crearon los primeros sistemas para capturar imágenes de radar. También se empezó a experimentar con el Efecto Doppler, que permite medir la velocidad de la lluvia.
- Entre 1980 y 2000, los radares Doppler se hicieron comunes. Estos radares no solo muestran dónde está la lluvia, sino también cómo se mueve. En Estados Unidos, se instaló una red de radares llamada NEXRAD.
- Después del año 2000, se empezó a usar la "polarización dual", una tecnología que permite a los radares enviar ondas en dos direcciones (horizontal y vertical) para obtener más información sobre el tipo de precipitación (si es lluvia, nieve o granizo).
Tipos de información que ofrece un radar
Los radares meteorológicos recogen diferentes tipos de información que los meteorólogos usan para entender el tiempo.
Reflectividad (dBZ)
La reflectividad mide la intensidad de los ecos que regresan al radar. Cuanto más fuerte es el eco, más intensa es la precipitación. Se mide en unidades llamadas dBZ.
- Los colores en una imagen de radar suelen ir del azul o verde (para lluvia ligera) al rojo o magenta (para lluvia muy fuerte).
- Un retorno fuerte (rojo o magenta) puede indicar no solo lluvia intensa, sino también tormentas, granizo o vientos fuertes.
Niveles de reflectividad para aviación
Los pilotos y controladores aéreos usan tres niveles para describir los retornos del radar:
- Nivel 1 (verde): Lluvia ligera, poca o ninguna turbulencia.
- Nivel 2 (amarillo): Lluvia moderada, posible baja visibilidad y turbulencia moderada.
- Nivel 3 (rojo): Lluvia fuerte, posible tormenta y turbulencia severa que puede dañar un avión.
Los aviones deben evitar el Nivel 2 si es posible y siempre evitar el Nivel 3, a menos que sean aeronaves especiales.
Velocidad (Efecto Doppler)
Los radares Doppler pueden medir la velocidad a la que se mueven las gotas de lluvia o los copos de nieve. Lo hacen detectando pequeños cambios en la fase de las ondas de radio que regresan.
- Si la lluvia se acerca al radar, la frecuencia de la onda cambia de una manera.
- Si la lluvia se aleja, la frecuencia cambia de otra manera.
Esta información es muy útil para saber la dirección y fuerza del viento dentro de una tormenta.
Interpretación de la velocidad Doppler
Imagina que el viento sopla uniformemente hacia el este. Si el radar mira hacia el oeste, verá la lluvia acercándose. Si mira hacia el este, la verá alejándose. Si mira hacia el norte o el sur, no verá movimiento hacia o desde el radar, por lo que la velocidad será cero. Al combinar todas estas mediciones, los meteorólogos pueden saber la dirección y la fuerza real del viento.
Polarización
Los radares más modernos usan la polarización dual. Esto significa que envían ondas de radio en dos direcciones: horizontal y vertical. Las gotas de lluvia suelen ser más anchas que altas, y esta tecnología permite al radar "ver" la forma de las partículas.
Al analizar cómo las ondas rebotan en diferentes direcciones, el radar puede:
- Saber la forma de las partículas (si son redondas como gotas de lluvia o irregulares como granizo).
- Estimar la cantidad de lluvia que está cayendo.
- Distinguir entre lluvia, nieve, granizo y otros objetos que no son meteorológicos (como pájaros o insectos).
Esta tecnología ayuda a los meteorólogos a tener una imagen mucho más clara y precisa de lo que está sucediendo en el cielo.
Tipos de imágenes de radar
Los datos del radar se muestran de diferentes maneras para que los usuarios puedan entenderlos mejor.
Indicador de Plan de Posición (PPI)
El PPI es una imagen 2D que muestra los ecos del radar en un círculo alrededor de la estación. Es la forma más básica de ver los datos. Sin embargo, tiene un problema: la lluvia que está cerca del radar se ve a baja altura, pero la que está lejos se ve a mayor altura debido a la curvatura de la Tierra. Esto hace difícil comparar la intensidad de la lluvia a diferentes distancias.
Indicador de Plan de Posición de Altitud Constante (CAPPI)
Para solucionar el problema del PPI, se creó el CAPPI. Esta imagen muestra la lluvia a una altura constante sobre el suelo. Así, puedes comparar la intensidad de la lluvia a la misma altura, sin importar la distancia al radar. Es como cortar una "rebanada" horizontal de la atmósfera.
Acumulaciones de lluvia
Los radares también pueden calcular cuánta lluvia ha caído en un área durante un tiempo. Esto es muy útil para predecir inundaciones o para la gestión del agua.
Topes de ecos
Para la aviación, es muy importante saber la altura máxima de las nubes de tormenta. Los radares pueden mostrar los "topes de ecos", que son las alturas máximas donde se detecta precipitación. Esto ayuda a los pilotos a planificar sus rutas y evitar zonas peligrosas.
Redes de radares
Muchos países tienen redes de radares que cubren grandes áreas. Esto permite crear imágenes que muestran el tiempo en todo el país, combinando los datos de varios radares.
Animaciones
Las imágenes de radar se pueden animar para mostrar cómo evolucionan la lluvia y el viento con el tiempo. Esto ayuda a los meteorólogos a predecir hacia dónde se moverán las tormentas y si se harán más fuertes o se disiparán.
Limitaciones y problemas del radar
Aunque los radares son muy útiles, a veces pueden dar información engañosa debido a ciertos factores:
Propagación anómala
Normalmente, el haz del radar se curva ligeramente hacia arriba. Pero a veces, debido a cambios en la temperatura o humedad del aire, el haz puede curvarse más de lo normal hacia el suelo. Esto hace que el radar detecte objetos en el suelo (como montañas o edificios) y los muestre como si fueran lluvia, lo que se conoce como "ecos falsos".
Blancos no meteorológicos
El radar puede detectar cosas que no son lluvia ni nieve, como:
- Pájaros: Especialmente durante sus migraciones.
- Insectos: A bajas alturas.
- Objetos sólidos: Como montañas, edificios o aviones.
- Parques eólicos: Las aspas giratorias de los molinos de viento pueden reflejar las ondas del radar y aparecer como si fueran lluvia o incluso generar señales de viento falsas.
Los meteorólogos entrenados pueden identificar estos ecos falsos, y los radares modernos usan tecnologías como el Doppler y la polarización para filtrarlos.
Atenuación
Las ondas de radio pueden ser absorbidas por la lluvia, especialmente en tormentas muy fuertes. Esto significa que el radar puede subestimar la intensidad de la lluvia que está detrás de una tormenta muy fuerte. Los radares que usan ondas más largas (10 cm) son menos afectados por esto, pero son más caros.
Bandas de brillo
Cuando la nieve cae y se derrite al pasar por una capa de aire más cálido, las partículas de nieve cubiertas de agua pueden reflejar las ondas del radar de forma muy intensa. Esto crea una "banda de brillo" en la imagen del radar, que parece una zona de lluvia muy fuerte, aunque no lo sea tanto en realidad.
El futuro de los radares meteorológicos
Los radares meteorológicos están mejorando constantemente. Las nuevas tecnologías, como la polarización dual, ayudan a filtrar los ecos falsos y a distinguir mejor los tipos de precipitación.
También se está trabajando en mejorar la resolución de los radares, usando antenas más grandes o redes de radares más densas. Algunos proyectos están probando radares más pequeños y económicos en torres de telefonía para obtener más detalles en áreas específicas.
Otro objetivo es que los radares puedan escanear el cielo más rápido. Actualmente, un escaneo completo puede tardar varios minutos, y en ese tiempo, una tormenta puede cambiar mucho. Se están probando "radares de fase" que podrían adquirir datos mucho más rápido, lo que sería muy útil para seguir tormentas severas.
Galería de imágenes
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Radar meteorológico „Meteor 1500 S“ en Adelaida, sin su cúpula protectora.
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Mantenimiento de un radar en Adelaida.
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Meteor 1500S en Gwang-Deok, Corea.
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Meteor 1500S en Seongsanpo, Corea.
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Estación de radar meteorológico del Servicio Meteorológico Alemán en Dreieich DWD-Offenthal.
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Radar meteorológico en el edificio Rockefeller Plaza, Nueva York.
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Radar meteorológico finlandés en Utajarvi.
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Radar meteorológico en la parte delantera de un avión de investigación de la NASA.
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Cúpula de un radar de arreglo de fases en Norman, Oklahoma.
Véase también
En inglés: Weather radar Facts for Kids
