Temario
1. Motivación
2. Observaciones in-situ vs de precepción remota
3. Plataformas usadas comúnmente: fijas, móviles y de satélite
4. Funcionamiento del radar meteorológico
5. Relación entre reflectividad e intensidad de lluvia
6. Coordenadas, geometría y variaciones del haz de radar
7.
Productos de radar
8. Técnicas de análisis de datos
9. Usos comunes del radar: acumulación de lluvia y rastreo de sistemas
10. Dimensión vertical de reflectividad y velocidad radial: información microfísica y
dinámica
11. Fenómenos meteorológicos en radar
12. Usos especializados de los datos de radar
13. Usos del radar en modelos y predicciones
14. Ejercicio práctico de obtención, visualización e interpretación
10. Dimensión vertical de
reflectividad y velocidad radial:
información microfísica y
dinámica
Estructura vertical de reflectividad –
Hay dos tipos que se observan frecuentemente
Estratiforme
- Horizontalmente
homogénea
- Capas o estratos en los
cortes verticales
- En alguna ocasiones
exhibe una zona de
reflectividad intensa
llamada “banda brillante”
Height 
Convectiva
- Celdas o núcleos de
reflectividad intensa muy
localizados en la
horizontal
- En los cortes verticales
aparece como una
columna profunda y
delgada de reflectividad
intensa
Houze (1997)
Despliegue en altura y tiempo de reflectividad
En ocasiones se observa un aumento en la intensidad del eco en
una zona franja estrecha de altitud
Banda
brillante
Fabry y Zawadzki (1995)
Perfil vertical de reflectividad esquemático
0
1
0ºC
2
C
3
Banda
brillante
4
Adaptado de Houze (1993)
Perfil vertical de reflectividad esquemático
0
Difusión de vapor
1
0ºC
2
C
3
Banda
brillante
4
Adaptado de Houze (1993)
Perfil vertical de reflectividad esquemático
0
1
0ºC
Difusión de vapor, agregación y “riming”
2
Banda
C
3
brillante
4
Adaptado de Houze (1993)
Perfil vertical de reflectividad esquemático
0
1
0ºC Banda
2
C
brillante
Agregación y fusión
3
4
Adaptado de Houze (1993)
¿Porque ocurre la “banda brillante”?
Encontramos que: Pr = (C |K|2 / r2) Σ Di6
donde |K|2 = 0.93 para agua o 0.197 para hielo
 Z = Pr r2 / C |K|2
y definimos el factor de reflectividad equivalente asumiendo que
la precipitación estaba formada por agua:
Ze = Pr r2 / C (0.93)
De manera que: Ze = Z |K|2 / (0.93)
Ze va a aumentar cuando un agragado grande se comienza a
fundir.
Estos agragados se comienzas a fundir en el exterior pero sus
tamaños se mantienen relativamente grandes durante el
proceso (antes de que se colapsen completamente y formen
gotas de lluvia)
Perfil vertical de reflectividad esquemático
0
1
0ºC Banda
2
C
brillante
4
3
Colapso de las gotas, aumento de
las velocidades de caída y
disminución en el numero de
partículas por unidad de volumen
Adaptado de Houze (1993)
Diagrama esquemático de la banda brillante
– región de reflectividad amplificada
RHI
PPI
Banda
brillante
Rosengaus (1995)
Origen del termino “banda brillante”
Ejemplo de un RHI de reflectividad desplegado en un tubos de
rayos catódicos usado inicialmente en para indicar ecos de radar
Austin and Bemis (1950)
Ejemplo de un PPI de reflectividad con banda brillante
Fuente: Java NEXRAD viewer
Importancia de las estructuras
verticales de reflectividad
Nos dan una indicación de las corrientes verticales
y de los procesos microfísicos (es decir como se
forman, crecen, decrecen, se rompen y caen la
partículas de precipitación)
Relación entre los procesos microfisicos/corrientes
verticales y la estructura vertical de la precipitación
Houze (1997)
CFAD de reflectividad en (a) convección vigorosa (b)
convección intermedia y (c) precipitación estratiforme
Houze (1997)
• Radar convencional – mide reflectividad
• Radar Doppler - mide reflectividad y
velocidad radial
Velocidad radial = La componente
de la velocidad a lo largo de la
dirección radial (donde el radar
esta en el origen)
Por convención, valores negativos
indican que la velocidad radial es
en la dirección acercándose al
radar y valores positivos indican
que la velocidad radial se esta
alejando del radar
Ejemplo idealizado
Fuente: Brown and Wood
Medición de la velocidad Radial
• Es necesario considerar los cambios en el
tiempo en la fases de las ondas
retrodispersadas
Rinehart (1991)
Medición de la velocidad Radial
r
• Un pulso emitido por el radar y
retrodispersado por el blanco recorre una
distancia total = 2 r
• Esta distancia se puede medir en términos
de los números de onda que caben desde
el radar al blanco y de regreso)
– Distancia en números de onda = 2r/λ
– En radianes la distancia es (2r/λ)2π = 4πr/λ
Medición de la velocidad Radial
– En radianes la distancia es (2r/λ)2π = 4πr/λ
– Si la señal transmitida tenia una fase = φ0  la fase de
la señal retrodispersada es:
φ = φ0 + 4πr/λ
- Derivando esta ecuación respecto al tiempo:
dφ/dt = (4π/λ) dr/dt = (4π/λ) V
donde V = velocidad en la dirección radial
considerando que dφ/dt = ω = 2πf = frecuencia angular
 f = 2V/λ
f = frecuencia de corrimiento Doppler
V es proporcional a dφ/dt
Partes básicas del radar convencional
Yuter 2003
Partes básicas del radar Doppler
Velocidad Radial - Ejemplo idealizados
1. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
1 nudo (kt) = 0.5 m/s
20 kt = 10 m/s
1 kilo pie (K ft) = 0.3 km
12 K ft = 4 km
La dirección es constante con la altura,
la magnitud aumenta con la altura
PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados
1. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
La dirección es constante con la altura,
la magnitud aumenta con la altura
Fuente: Brown and Wood
Velocidad Radial - Ejemplo idealizados
2. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
1 nudo (kt) = 0.5 m/s
20 kt = 10 m/s
1 kilo pie (K ft) = 0.3 km
12 K ft = 4 km
La dirección es constante con la altura,
la magnitud es máxima a niveles medios
PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados
2. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
La dirección es constante con la altura,
la magnitud es máxima a niveles medios
Fuente: Brown and Wood
PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados
3. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
La dirección varia linealmente con la altura,
la magnitud es constante
PPI de velocidad Radial - Ejemplo idealizados
3. Viento espacialmente uniforme descrito por los
perfiles en la figura:
La dirección varia linealmente con la altura,
la magnitud es constante
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
• Tomar un punto que
tenga velocidad radial
igual a cero
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
• Tomar un punto que
tenga velocidad radial
igual a cero
• Considerar la radial (línea
del punto al radar)
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
• Tomar un punto que
tenga velocidad radial
igual a cero
• Considerar la radial (línea
del punto al radar)
• La perpendicular a esa
línea indica la dirección
del viento en ese punto
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
• Tomar un punto que
tenga velocidad radial
igual a cero
• Considerar la radial (línea
del punto al radar)
• La perpendicular a esa
línea indica la dirección
del viento en ese punto
• Para determinar el
sentido hay que
considerar que los
valores negativos son
hacia el radar y viceversa
Fuente: Brown and Wood
¿Como se va de un PPI de velocidad radial a
obtener información sobre los vientos?
• Tomar un punto que
tenga velocidad radial
igual a cero
• Considerar la radial (línea
del punto al radar)
• La perpendicular a esa
línea indica la dirección
del viento en ese punto
• Para determinar el
sentido hay que
considerar que los
valores negativos son
hacia el radar y viceversa
Fuente: Brown and Wood
Para obtener información sobre la velocidad
• Se asume que los vientos
son uniformes a una
distancia determinada del
radar
• Se determina cual es la
velocidad máxima a esa
distancia
Fuente: Brown and Wood
Fuente: Brown and Wood
Diagrama de velocidad y azimut
(VAD= Velocity and Azimuth
Display)
• Ejemplo muy simple: asumir que
el viento es uniforme en la
horizontal
• Determinar la máxima magnitud
de la velocidad radial a una
distancia fija del radar
• Esta será la velocidad del viento
horizontal a la altura
correspondiente a esa elevación
y distancia
Fuente: Brown and Wood
Diagrama de velocidad y azimut
(VAD= Velocity and Azimuth
Display)
• Ejemplo muy simple: asumir que
el viento es uniforme en la
horizontal
• Determinar la máxima magnitud
de la velocidad radial a una
distancia fija del radar
• Esta será la velocidad del viento
horizontal a la altura
correspondiente a esa elevación
y distancia
• La dirección a esa altura esta
dada por la perpendicular al
contorno de 0 m/s a la distancia
fija
Fuente: Brown and Wood
Diagrama de velocidad y azimut
(VAD= Velocity and Azimuth
Display)
• Digamos que este es el PPI = 1
grado de elevación, que el
circulo esta a un radio de 50 km
del radar y que la velocidad
máxima a ese radio = 20 m/s
Diagrama de altura y distancia del radar
para diferentes ángulos de elevación
Rinehart (1997)
Fuente: Brown and Wood
Diagrama de velocidad y azimut
(VAD= Velocity and Azimuth
Display)
• Digamos que este es el PPI = 1
grado de elevación, que el
circulo esta a un radio de 40 km
del radar y que la velocidad
máxima a ese radio = 20 m/s
• La altura correspondiente es ~ 1
km
• A esta altura la magnitud del
viento horizontal es 20 m/s y la
dirección es de oeste-suroeste
1 km
Fuente: Brown and Wood
Diagrama de velocidad y azimut
(VAD= Velocity and Azimuth
Display)
• De esta manera se puede
construir un perfil vertical de
vientos horizontales
• Hay técnicas mas complejas que
no necesitan asumir que los
vientos son espacialmente
uniformes para obtener un perfil
1 km
Ejemplo de perfiles verticales de
velocidad del viento usando la
técnica VAD
Fuente: Java NEXRAD viewer
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Motivacion - UW Atmospheric Sciences