Datos de radar

Cuando están disponibles, los datos de radar pueden ser incluso más útiles que las estimaciones satelitales para la observación y predicción de inundaciones repentinas. Dependiendo de la longitud de onda de la señal utilizada, la resolución del radar puede alcanzar unos cientos de metros, considerablemente más fina que los mejores productos de tasa de lluvia satelitales antes mencionados. Esta figura compara un producto del hidroestimador derivado de los satélites de NOAA/NESDIS con una estimación basada en datos de radar para la misma región. Se nota en seguida el mayor grado de detalle que brinda la imagen del radar.

Estimación del hidroestimador de la precipitación de tormenta tropical Fay en 24 horas
Estimación de radar de la precipitación de tormenta tropical Fay en 24 horas

Además, el radar puede observar la precipitación en el entorno cercano a un ritmo mucho más rápido que los satélites. Por lo general, el radar de vigilancia meteorológica puede barrer su dominio completo en aproximadamente 5 minutos. Esto es mucho más útil en situaciones que cambian rápidamente, como las inundaciones repentinas. Además de utilizarse como una herramienta independiente para estimar la precipitación, a menudo los datos de radar también se incluyen en los productos de precipitación generados con múltiples sensores y en la producción de la guía para crecidas repentinas.

Los radares emiten un haz de radiación de microondas para detectar las partículas de precipitación. El tamaño y el número de partículas de precipitación que el haz encuentra determina la cantidad de radiación que se dispersa de vuelta hacia el radar. Esta radiación devuelta o «reflectividad» se puede luego convertir en información sobre la tasa de lluvia. Al examinar una situación de inundación repentina, es preciso tener en cuenta varios aspectos relacionados con la información de radar.

El primero es que el haz de radar se emite a distintos ángulos sobre el horizonte. Como permite apreciar esta figura, esto significa que el haz alcanza elevaciones cada vez más altas a medida que se aleja de su punto de origen.

Imagen conceptual del barrido de dos tormentas por radar. Hay una cadena de montañas entre el radar y una de las tormentas. Esto obstaculiza el haz de radar en los ángulos de elevación baja.

Por tanto, la precipitación muestreada por radar no equivale necesariamente a la cantidad de precipitación que cae al suelo. Este factor puede provocar cierta confusión a la hora de elaborar un pronóstico, especialmente si el área bajo observación también carece de pluviómetros para verificar lo que está sucediendo. El radar puede también muestrear la precipitación en exceso o en defecto debido a varios factores, como el bloqueo, la refracción y la atenuación del haz, y la formación de bandas brillantes.

Una señal de radar característica de particular importancia en el pronóstico de inundaciones repentinas se conoce como «centroide de eco bajo» (Low Echo Centroid, LEC). Esto significa que los valores de reflectividad más altos en una tormenta se concentran en los niveles bajos, sobre todo en las regiones donde la temperatura excede la la isoterma cero. En las tormentas que exhiben un centroide de eco bajo, buena parte del crecimiento en la precipitación se produce en fase líquida en las regiones inferiores de la nube, lo cual implica que se está desarrollando el proceso de lluvia cálida que explicamos anteriormente. La imagen siguiente muestra la señal característica del centroide de eco bajo capturada para la tormenta dominada por el proceso de lluvia cálida que provocó las fuertes inundaciones en Kansas que ya mencionamos antes.

Sección transversal de reflectividad radar de una tormenta ocurrida en Kansas (EE.UU.). El centroide de eco bajo es el área de mayor reflectividad evidente en los niveles inferiores de la tormenta (debajo del nivel de congelación).

Otro factor a tener en cuenta, sobre todo cuando se trata de pronosticar la cantidad de lluvia en entornos propicios para el proceso de lluvia cálida, es cómo el radar estima la tasa de lluvia. Los valores de reflectividad dependen de la cantidad de partículas de precipitación presentes y la sexta potencia del diámetro de las partículas. Para calcular la tasa de lluvia a partir de la reflectividad, se emplea una relación simple que se basa en estimaciones derivadas empíricamente de las poblaciones de gotas de lluvia de cada tamaño. Durante el proceso de lluvia cálida, suele haber una alta concentración de gotitas de lluvia entre medianas y pequeñas. Por el contrario, durante el proceso de lluvia fría se observan concentraciones menores de hidrometeoros y éstos pueden variar en tamaño desde pequeños hasta muy grandes.

Distribución del tamaño de las gotas con y sin granizo.

Por tanto, cuando se observa o se anticipa una señal característica de lluvia caliente, como el centroide de eco bajo, es aconsejable utilizar una relación de reflectividad a tasa de lluvia que se basa en una mayor densidad de gotas más pequeñas. Esta tabla muestra la magnitud de la diferencia que puede existir entre la relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia para una lluvia convectiva fría y la misma relación diseñada para un ambiente de lluvia convectiva cálida.

Comparación de una típica relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia para lluvia continental fría y una típica relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia marítima cálida correspondiente a distintos valores de reflectividad. A 45 dBZ, la relación para lluvia fría indica una tasa de lluvia de 27,9 mm/h, mientras la relación para lluvia cálida muestra una tasa de lluvia de 56,5 mm/h. A 50 dBZ, la relación para lluvia fría indica una tasa de lluvia de 63,4 mm/h, mientras la relación para lluvia cálida muestra una tasa de lluvia de 147,2 mm/h. A 55 dBZ, la relación para lluvia fría indica una tasa de lluvia de 144,2 mm/h, mientras la relación para lluvia cálida muestra una tasa de lluvia de 384,6 mm/h.

Las siguientes imágenes de radar corresponden a la misma tormenta de lluvia cálida ocurrida en Kansas que hemos considerado antes. La imagen de la izquierda utiliza la relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia para lluvia fría, mientras la de la derecha utiliza la relación correspondiente a una lluvia convectiva cálida. Como puede apreciar, hay una diferencia de 60 a 80 milímetros entre las dos estimaciones de acumulación. La de la derecha resultó mucho más exacta para este caso. Si sólo dependiéramos de las estimaciones radar de la precipitación, tales discrepancias podrían influir en la elección de los boletines de seguridad más apropiados para el público.

Vista en planta de radar de la lluvia total de la tormenta de Kansas (EE.UU.). Comparación de una relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia para lluvia continental fría y una relación de factor de reflectividad a tasa de lluvia marítima cálida. El máximo para la lluvia cálida es de aproximadamente 150 mm, mientras que el máximo para la lluvia fría es de unos 71 mm.

En el futuro, es probable que la adopción del radar de polarización dual mitigue este problema. Dicho tipo de radar es capaz de observar dos dimensiones de las partículas de precipitación en lugar de una sola, por lo que puede generar información detallada sobre los tipos y tamaños de las partículas involucradas.