Meteorological radars and his application in Colombia.

Radares Meteorolgicos y su aplicacin en Colombia.

Juan Sebastian xxxx xxxxx xxxx994

Universidad Santo Tomas de Villavicencio, Programa de Ingeniera Civiljxxxxxoa@usantotomas.edu.co

Abstract: Radar technology appeared in the Second World War, after the invention of the magnetron resonance and its use was mostly military and civilian, but currently also being implemented to study weather phenomena in the troposphere, which are longer and chaotic with over the years, for example in Colombia was in 2000, two phenomena of straight girl who covered the 12 months of the year it may be due to global warming, now to have this technology weather radar, which can provide an accurate and real-time atmospheric phenomena, and are an excellent option for countries with complex reliefs, as in the case of Colombia.

Keywords: weather radar, troposphere, reflectivity factor Z.

Resumen :La tecnologa del radar apareci en la II Guerra Mundial, tras la invencin del magnetrn de resonancia y su uso fue mayormente militar y civil, pero actualmente tambin se est implementando para estudiar los fenmenos meteorolgicos en la troposfera, los cuales son ms largos y caticos con el paso de los aos por ejemplo en Colombia tuvo en el ao 2000 dos fenmenos de la nia seguidas que cubrieron los 12 meses del ao puede que sea debido al calentamiento global, ahora al contar con esta tecnologa de radares meteorolgicos, los cuales pueden brindan una informacin precisa y en tiempo real de los fenmenos atmosfricos, y son una excelente opcin para pases con relieves complejos, tal es el caso de Colombia.

Palabras clave: radar meteorolgico, troposfera, factor de reflectividad Z.

4 1INTRODUCCINLos radares son instrumentos que utilizan ondas electromagnticas para la deteccin y localizacin de objetos, y brindan informacin de la distancia, altitud, direccin y velocidad de los mismos (Skolnik, 1981). Los radares se clasifican basados en el diseo y uso, de esta manera existen radares de uso militar y de uso civil. Los radares de uso militar son empleados para la vigilancia y defensa area, para el control y gua de misiles entre otras aplicaciones. Los radares de uso civil son ampliamente utilizados para la navegacin martima, control de trfico areo y para la deteccin de fenmenos atmosfricos, tal es el caso de los radares meteorolgicos.

La principal diferencia entre los radares meteorolgicos y otro tipo radares es la naturaleza de los objetos a detectar. Los radares meteorolgicos son diseados para la deteccin de fenmenos atmosfricos relacionados con el viento y las precipitaciones, tales como lluvia, granizo, nieve, ciclones tropicales y tornados, dentro de un radio de cobertura determinado. Estos radares son ubicados de tal manera que observen la parte baja de la atmosfera, la tropsfera, que se encuentra entre 0 y 10 km de la superficie de la tierra, donde ocurren la mayor parte de los eventos atmosfricos (Ahrens, 2009), de esta manera brindan informacin detallada de los fenmenos atmosfricos que entran en contacto con la superficie de la tierra y que afectan la integridad fsica de la personas y sus pertenencias (Potterman y Coleman, 2003).En la actualidad existe una amplia tecnologa relacionada con el radar meteorolgico y a nivel operacional muchos pases han desarrollado redes de radares destinadas a la previsin meteorolgica. Un gran ejemplo es la red de radares NEXRAD (radares de la siguiente generacin) de EEUU (figura 1)

Figura 1. Red de radares Doppler de banda S de EEUU (NEXRAD. Fuente Web de intellicast.Para Colombia un anlisis preliminar elaborado por la Lockheed Martin, muestra el territorio Nacional dispuesto con 8 radares de Banda S y 3 radares de Banda C para las principales ciudades. Para la ubicacin de estos radares se tuvo en cuenta los accesos, las fuentes elctricas y la interferencia RF. En la figura2 y 3 representamos la posible ubicacin de los radares en el territorio Nacional.

Figura 2. Distribucin de radares Hidro-Climaticos en Colombia. Fuente: Lockheed Martin

Figura 3. Distribucin de radares meteorolgicos en Colombia. Fuente: Presentacin Nuevas herramientas en modelacin y proyectos de Hidroingeniera, NELSON OBREGON N. (IC, MSc, PhD)En Colombia, el Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales (IDEAM), es la institucin encargada de la generacin de conocimiento y acceso a la informacin de las condiciones hidrometeorolgicas de todo el pas, para que las autoridades y toda la poblacin en general puedan tomar decisiones oportunas ante inminentes desastres, y encargado de la manipulacin de la informacin meteorolgica (IDEAM, 2012).Los radares meteorolgicos proporcionan campos de lluvia de alta resolucin; aunque su uso cuantitativo se restringe debido a los errores e incertidumbre en la estimacin de los datos pluviales (Sokol, 2003). Los radares de banda C ofrecen una gran oportunidad para observar la dinmica de la precipitacin, con una alta resolucin espacio-temporal, las intensidades estimadas se deben interpretar cautelosamente debido a la incertidumbre inherente a la conversin de las mediciones de reflectividad ZEcuacin del radarEl radar registra la energa devuelta en su direccin por las gotas de agua situadas de un cierto volumen Vres (figura 4). Esa energa se mide en forma de potencia, se puede expresar como:(1)Donde P es la potencia medida devuelta por las gotas situadas en el interior del Vres situado a una distancia r0 del radar. La constante C agrupa toda una serie de caractersticas relacionadas con el radar, es lo que se conoce como la constante del radar. Y Z la reflectividad es la variable relacionada con las gotas que se puede derivar una vez medida la potencia P.Principio de la medida de lluvia por radarLa reflectividad Z se define como la suma de los dimetros a la sexta potencia de las goas contenidas en el interior de un volumen: (2) Donde N(D) es funcin de distribucin de las gotas de agua.Por su parte la intensidad de lluvia se puede expresar como, el flujo de agua a travs de una superficie, y tambin se puede formular en funcin de N(D) como:(3)A partir de datos experimentales de Z y R se ha comprobado que las relacin entre ambas variables suele responder a una funcin potencial:(4)El IDEAM cuenta con 1463 estaciones con datos de precipitacin a nivel diaria, mensual, anual y decadal; en la figura 4 veremos las redes del IDEAM en el pas:

Figura 4.red del IDEAM en el territorio Nacional. Fuente: IDEAMLo que ms se utiliza en el pas para medir la lluvia son los pluvimetros que es un aparato que sirve para medir la cantidad de precipitacin cada durante un cierto tiempo, en la siguiente imagen (ver figura 5) observaremos la red de pluvimetros del pas:

Figura5. Precipitacin diaria en milmetros. Fuente IDEAM.

La mayor diferencia entre los pluvimetros y los radares meteorolgicos es la forma de determinar de manera aproximada el patrn de una precipitacin, en los pluvimetros es necesario instrumentar una red densa de dentro del rea de inters, esto se debe a que el rea de muestreo de un pluvimetro es de apenas del orden de 100 cm, ya nos podemos imaginar una red que pueda cubrir todo el territorio nacional, mientras que el radar meteorolgico puede crear un campo tridimensional de precipitacin sobre grandes reas de inters (con celda de informacin tan pequeas como una Ha) y una frecuencia temporal (cada 5-15 min). Con una matriz de celdas pequeas (del orden de 100 a 300m por lado) se puede definir un patrn muy detallado del campo de distribucin.Con esta red de radares meteorolgicos se plantea que sea capaz de dar respuesta a las necesidades propias del pas.El radar y los pluvimetros se complementan, unindolos para que de esta forma podamos saber la informacin faltante de los pluvimetros.

Al contar con la informacin del radar, podemos gestionar bien el agua y de esta forma medimos la lluvia para comprender mejor este fenmeno, y as realizar prevenciones que permitan anticiparse a los desastres que esta pueda ocasionar Referencias Bibliogrficas

-Julian Andrs Cogollon Briceo DESARROLLO DE UNA BASE CONCEPTUAL Y APLICACIN DE RADARES HIDRO-CLIMATICOS EN COLOMBIA-2005.-Jos Buenadab Carrasco*,Nabil Mobayed Khodr ESCALADO DE CUANCAS BASADO EN LA DISTRIBUCION DE PRECIPITACION ESIMADA CON UN RADAR TIPO C- mayo 2008.