Figura 1: Instalación del LAWR en Aarhus, Dinamarca RADAR LOCAL DE LLUVIAS

Transcripción

1 Radar Local de Lluvias (LAWR Local Area Weather Radar) - un producto de DHI Figura 1: Instalación del LAWR en Aarhus, Dinamarca RADAR LOCAL DE LLUVIAS En el año 1999 DHI llevó a cabo un programa de investigación para la Unión Europea sobre el desarrollo de un sistema para predicciones de lluvias a corto plazo. La aplicación principal estuvo dirigido al control de sistemas de alcantarillado y de depuradoras de aguas residuales durante llúvias. Junto con otro socio del trabajo, DMI (Danish Meteorological Institute), DHI desarrolló el LAWR (Local Area Weather Radar) basado en componentes de un radar común de embarcaciones. La comercialización del LAWR empezó en el año 2000 y DHI continua ampliando el software y el hardware del sistema. DHI esta constantemente involucrado en actividades de I+D que incluyen la medición de lluvias por LAWR, tanto a nivel internacional como nacional. Durante explotación normal el radar funciona con un radio de 60 kilómetros para avisos de lluvias y hasta 20 kilómetros para la medición de lluvias. El rango que se consigue en una ubicación específica y en una dirección específica varia, dependiendo de las condiciones en general (clutter). RANGO Y PRECISIÓN Uno de los parámetros mas importantes para un sistema de previsión es el conocimiento de la cantidad y distribución de la precipitación sobre la cuenca. Con la introducción del LAWR es ahora posible conseguir esta información con una resolución en tiempo de 5 minutos y con una resolución en espacio desde 500 por 500 metros hasta 100 por 100 metros. La resolución mas alta de 100 por 100 metros se puede obtener hasta una distancia máxima de entre 6 y 10 kilómetros del radar (esto es asi para cualquier radar meteorológico con una anchura de haz de un grado, ya que la anchura del haz supera 100 metros en una distancia de 5,7 kilómetros del radar). Aunque el LAWR solo emite una décima parte (25 kw) de la energía emitida por los radares meteorológicos convencionales (250 kw) es capaz de penetrar lluvias muy intensas dentro de su radio de acción (radio de 60 kilómetros). Esto es posible porque el volumen escaneado por el LAWR es mas grande que el de un radar metorológico convencional. Además, la longitud de onda es menor que 3 centímetros (banda X) comparado con 5 centímetros para radares de banda C y 10 centímetros de radares de banda S. En contra de esto trabaja la ganancia de la antena, la cual es mas pequeña (15-20 db) desde la antena del LAWR, comparado con los radares meteorológicos convencionales (30 45 db). El resultado de esto es que un kw del LAWR es cuatro veces mas potente que un kw de un radar de la banda C y 8 veces mas potente que un kw de un radar de banda S, suponiendo que el volumen vertical esta lleno.

2 De manera similar, eventos menos intensos que no tienen un tamaño local pueden no ser detectados a una distancia que supera entre 20 y 30 km. La combinación de la medición de intensidades por medio del LAWR con mediciones puntuales con pluviómetros constituyen el mejor fundamento posible para la previsión de inundaciones. Figura 2: Variación de lluvias en una red de 500 por 500 metros en Rude, Dinamarca, medido con nueve pluviómetros convencionales (resolución de 0.2 milímetros) Dada la naturaleza de las lluvias y de la medición de lluvias, es extremadamente difícil estimar la precisión. No es posible comparar las estimaciones de lluvias de las imágenes del radar con lluvias con la lluvia medida de manera convencional, ya que este último solo cubre una zona muy pequeña (unos poco centímetros cuadrados) mientras que el radar cubre por ejemplo 250,000 metros cuadrados por pluviómetro. Por lo tanto es casi imposible establecer la verdad y por lo tanto estimar la precisión del radar. Investigaciones recientes (en Dinamarca) han mostrado variaciones locales muy grandes en los volúmenes de precipitación (hasta 100% en una distancia de 200 metros para un evento de lluvias. Esto a su vez explica algunas de las dificultades relacionados con el proceso de calibración. El radar registra la reflectividad de gotas de lluvia y la reflexión medida se convierte a través de formulaciones empíricas en intensidad de precipitación. Se ha desarrollado un procedimiento para calibrar el radar empleando las mediciones de pluviómetros. Se puede establecer una función de calibración lineal con una correlación de R 2 = Gauge rainfall [mm] Acc. reflectivity's [Z] Figura 3: Ejemplo de resultados de calibración, Radar LAWR A diferencia de los radares meteorológicos convencionales, que tienen un receptor lineal, el radar LAWR radar tiene un receptor logarítmico. Esto sugiere que la transformación convencional del ratio refletividad / lluvia debe de ser lineal: Z=C*R LAWR. Como se observa en la figura 3, la relación entre reflectividad e intensidad de precipitación es casi lineal. Este conocimiento podemos utilizar para llevar a cabo la calibración del radar a través del establecimiento del ratio entre lluvia acumulada medida y reflectividad medida en la célula correspondiente durante lluvias. Pluviómetros ubicados en una o varias ubicaciones dentro de la cuenca son necesarios para la calibración de las imágenes del radar. La calibración debe de repetirse de manera regular. Estos intervalos se pueden determinar durante el primer año de operación. La calibración no es necesaria si únicamente se quiere utilizar las mapas para avisos de lluvias. Sin embargo, si se quiere derivar las intensidades de lluvia con detalle, la calibración es necesaria.

3 SOFTWARE La instalación del radar LAWR incluye software de pre-procesamiento para eliminar ruido y clutter. Crea imágenes JPG con fondos que pueden ser seleccionados por el usuario y un escala de colores definido por el usuario. Se incluye un módulo web para fácil presentación de las imágenes en internet, de manera estándar con una presentación en cuatro imágenes y como una animación GIF. Figura 4: Ejemplo de representación gráfica de lluvias, observadas con un radar LAWR Si se utiliza el radar como sensor para medir lluvias, se puede abrir nuevas posibilidades a la simulación y previsión de escorrentía. El problema fundamental de estimar la lluvia media, basándose en un número limitado de pluviómetros en una cuenca se reduce al establecimiento de correspondencia entre los pixeles del radar y las subcuencas. Existen interfases para conectar el radar LAWR directamente con productos de software de DHI: DIMS, MIKE URBAN, MIKE11, MIKE 11 FF / MIKE FLOODWATCH, y MIKE-SHE. Incluido con el radar viene un servidor COM para extraer los datos a programas externos. De manera específica el LAWR también incluye una serie de herramientas informáticas para facilitar en uso de los datos del LAWR como datos de entrada para MIKE URBAN. Figura 5: Ejemplo de lluvias del LAWR rainfall en un modelo MIKE URBAN. Después de la instalación, DHI ofrece llevar a cabo el mantenimiento, servicio, reparación y vigilancia del radar.

4 EJEMPLOS DE INSTALACIONES Figura 6: Instalación en Toenda, Australia Figura 7: Instalación en Vejle, Dinamarca Figura 8: Instalación en Ecuador La unidad de control se ha instalado dentro de la caja, el propio radar encima del mástil Figura 9: Instalación en Hohensfels, Alemania Figura 10: Instalación en Klein Matterhorn, Suiza, 2007 Figura 11: Instalación en Aalborg, Dinamarca.

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