Radares Perfiladores de Viento empleados en el Perú

Transcripción

1 Radares Perfiladores de Viento empleados en el Perú Luis A. Flores C 1,2, Jorge L. Chau 2, R. F. Wodman 2, H. Pinedo 2, D. Scipion 2 1 Facultad de Ingeniería, Universidad de Piura Campus Lima 2 Radio Observatorio de Jicamarca, Instituto Geofísico del Perú

2 Contenido Antecedentes Técnica de Radares Perfiladores de viento Principios básicos de funcionamiento Tratamiento de la señal Principales características Principales Aplicaciones Perfiladores en el Perú Estudios realizados con Perfiladores en el Perú. Taller de trabajo internacional Aplicaciones futuras

3 Historia(1) Técnica inventada en Jicamarca. Exportada y aplicada en: Perfiladores VHF, Red Trans-Pacific (Biak, Christmas Island, Piura) SOUSY, Alemania MU, Japón Gadanki, India

4 Historia (2) (de Hocking [1997])

5 Principios Básicos de Funcionamiento Principio: Efecto Doppler Blanco: aire claro (fluctuaciones en el índice de refracción). Radar Pulsante: mide diferentes rangos con el uso de pulsos. La señal recibida representa un proceso aleatorio complejo, pero con un adecuado tratamiento se obtienen parámetros espectrales.

6 Señal recibida Ranging Tratamiento de la señal(1) Integracion coherente (promediación en tiempo) Análisis espectral (Transformada de Fourier) Integración incoherente (Promediación Espectral) Estimación Nivel de ruido Estimación de Parámetros espectrales: Potencia del eco Desplazamiento Doppler Ancho espectral

7 Tratamiento de la señal (2) Momentos espectrales: 0: Turbulence intensity 1: Velocidad radial media 2: rms de las velocidades radiales 20km 5km

8 Principales características Rango de Alturas: BLR (200m a 3 km)( 300m -11 km) BLTR (200 m a 8 km) ST (2 km a 22 km) MST (4 km a 85 km) Alta resolución temporal: ~1 minuto Buena resolución en altura: > 75 m. Ventajas sobre medidas realizadas por aviones o globos: Medidas de volumen en lugar de puntuales Medidas contínuas, esenciales para los estudios de variación a mesoescala. Vientos verticales, otras técnicas los infieren y sólo obtienen valores sinópticos. Boundary Layer

9 Principales Aplicaciones Medición de vientos en 3D (único instrumento que mide la pequeña componente del viento vertical) Ondas atmosféricas (ondas de gravedad, planetarias, mareas) Con períodos desde minutos a días. Turbulencia Estabilidad atmosférica hidroestática. Detección de Meteoritos

10 Perfiladores en el Perú Ubicación Tipo Banda Tamaño Potencia Método Período Jicamarca MST VHF < 300m x 300m > 36m x 36m 100 kw o 4 MW DBS/SA Piura ST VHF 100m x 100m 30 kw DBS Antártica ECAMP Peruana MST VHF 50m x 50m 30 kw DBS Piura BLR UHF 3m x 3m 4 kw DBS Antártica BCAA Uruguaya MST VHF 15m x 15m 30 kw DBS Piura BLT VHF 30m x30m 12 kw SA Porcuya BLT VHF 30m x 30m 12 kw SA Jicamarca SOUSY MST VHF 64m x 64m 500 kw DBS 2003-

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12 Jicamarca MST (1) Radar vs otras técnicas T = 1 min T = 1 día T = 6 horas (de Woodman et al. [2000])

13 Jicamarca MST (2) Medidas en modo SA Parámetros de dispersión: Longitudes de correlación de dispersores y orientación). Intensidad de turbulencia sin efectos debidos al ancho del haz de la antena. (de Chau et al. [2000])

14 Piura ST (1)

15 Piura ST (3): Ondas de Gravedad (de Liziola y Balsley [1998])

16 Piura ST(4) Estadística de vientos

17 Piura ST (5) Estadística de vientos Altitud (km) Altitud (km) Verano u (m/s) Verano Altitud (km) Altitud (km) Otoño u (m/s) Otoño Variación estacional del promedio de la velocidad zonal y meridional horaria. Comparación entre condiciones normales (CN, azul) y condiciones Pre - Niño (verde). Los datos CN han sido obtenidos de las medidas entre 1991 y 1999 sin considerar los eventos Niño. Precursor en viento zonal de altura? v (m/s) v (m/s) (de Flores et al. [2002])

18 Piura BLR (1) Para monitorear la dinámica de la capa límite en el norte del Perú. Rango de medición: Modo bajo: 200m 2.5 km. Modo alto: 500m 11 km. Complementa las medidas del radar ST. Capaz de observar hidrometeoros (lluvia y nieve) debido a su longitud de onda pequeña (33 cm comparado a los 6 m del ST). Radar BLR mucho más pequeño que el ST. Funcionó entre Enero de 1998 y Junio de 1999.

19 Piura BLR (2) Observaciones de la capa límite y precipitaciones Modo Bajo Modo Alto Nieve Agua Capa de Inversión

20 Piura BLTR (1) Radar adquirido por el IGP como parte del proyecto multi-institucional para el estudio de El Niño. Instalado en Piura temporalmente hasta que se repare el radar BLR o hasta que se decida moverlo a la Isla Lobos de Afuera. Funciona en Piura desde Junio del A futuro se planea moverlo a la Isla lobos de Afuera. Los datos se encuentran en la página Web del ROJ Datos horarios son publicados en tiempo real en la página web del ROJ.

21 Piura BLTR (2) Comparaciones con globos piloto y radar ST Modo Bajo Modo Alto

22 Piura BLTR (3) Vientos sobre Piura (01 de abril al 31 de mayo, 2002)

23 Piura BLTR (4) Datos instantáneous y horarios (8-14 mayo 2002) Zonal Meridional Datos instantáneos bajos 300m a 2.5 km Resolución de 60 m Datos instantáneos altos 500m a 8 km Resolución de 450 m Datos horarios Remoción de outliers Promediado en altura y tiempo

24 ST BLT Piura BLTR (5) Comparaciones con radar ST (11-17 Julio, 2001) Complementan ST: Medidas < 2kms Duplican ST: Medidas > 2 kms y < 8 kms Mejor resolución temporal que el ST, puesto que no se espera apuntar en diferentes direcciones. Notar que la dinámica de la capa límite es muy diferente a la troposfera libre.

25 Piura BLTR (6): Vector velocidad

26 Porcuya BLTR (1) Es el segundo radar adquirido por el IGP para estudiar el Niño y es igual al BLT de Piura. Está ubicado cerca del abra de Porcuya, punto más bajo de los Andes en el norte del Perú, pero en la parte oriental. Mide la dinámica atmosférica de esta zona, influenciada principalmente por la cuenca del Atlántico, y para determinar su influencia y efectos sobre Piura. Los datos horarios han sido transmitidos al IGP en tiempo real mediante el sistema GOES. Actualmente el TX GOES está en reparación. Los datos se encuentran en la página Web del ROJ

27 Porcuya BLTR (2) Primeras observaciones 12 de junio, 2002 Modo Bajo Modo Alto

28 Porcuya BLTR (3) Datos horarios (10-14 de Junio, 2002) Zonal Meridional Viento predominante del Este!

29 Base de datos-viento zonal, meridional On-line

30 Base de datos-vector velocidad horizontal On-line