Radar meteorológico Terminal Doppler - Terminal Doppler Weather Radar
Terminal Doppler Weather Radar (TDWR) es un sistema de radar meteorológico Doppler con un "rayo lápiz" tridimensional que se utiliza principalmente para la detección de condiciones peligrosas de cizalladura del viento , precipitaciones y vientos en el aire en y cerca de los principales aeropuertos situados en climas con gran exposición a tormentas eléctricas en los Estados Unidos. En 2011, todos estaban en servicio con 45 radares operativos, algunos de los cuales cubrían varios aeropuertos en las principales ubicaciones metropolitanas de los Estados Unidos y Puerto Rico. También se han vendido varios radares meteorológicos similares a otros países como China ( Hong Kong ). Financiada por la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA), la tecnología TDWR se desarrolló a principios de la década de 1990 en el Laboratorio Lincoln , parte del Instituto de Tecnología de Massachusetts , para ayudar a los controladores de tráfico aéreo al proporcionar detección de cizalladura del viento en tiempo real y precipitación de alta resolución. datos.
La principal ventaja de los TDWR sobre los radares meteorológicos anteriores es que tienen una resolución de rango más fina, lo que significa que puede ver áreas más pequeñas de la atmósfera. El motivo de la resolución es que el TDWR tiene un haz más estrecho que los sistemas de radar tradicionales y utiliza un conjunto de algoritmos para reducir el desorden del suelo .
Caracteristicas
TDWR utiliza una onda portadora en la banda de frecuencia de 5600-5650 MHz (longitud de onda de 5 cm ), con un haz estrecho y una resolución angular de 0,5 grados, y tiene una potencia máxima de 250 kW. En reflectividad, la resolución en la distancia es de 150 metros (500 pies) dentro de 135 kilómetros (84 millas) del radar y 300 metros (1,000 pies) desde 135 kilómetros (84 millas) a 460 kilómetros (290 millas) del radar. La razón de esta diferencia es que la resolución anchura ser angular, en el rango más grande es la anchura del haz se hace muy grande y para obtener un mejor promedio de los datos en un volumen resolución, uno tiene que aumentar el número de impulsos gama bins . Este corte se establece arbitrariamente para el software en 135 kilómetros (84 millas).
En velocidades radiales, los datos están disponibles hasta a 90 kilómetros (56 millas) del radar con una resolución angular completa de 0,5 grados y una resolución de alcance de 150 metros (490 pies). Debido a la frecuencia de repetición de pulsos (PRF) utilizada, hay aliasing y la velocidad máxima no ambigua es de 20 a 30 nudos (23 a 35 mph; 37 a 56 km / h).
TDWR puede realizar exploraciones cercanas a la superficie en un ángulo de inclinación de 0,1-0,3 grados desde la superficie de la Tierra cada minuto. También puede realizar exploraciones compuestas en las que el radar observa en varios ángulos de inclinación diferentes para obtener una imagen más completa de las condiciones atmosféricas; cada una de estas exploraciones compuestas requiere 6 minutos.
Comparación con NEXRAD
Ventajas
Un radar meteorológico NEXRAD utilizado actualmente por el Servicio Meteorológico Nacional (NWS) es un radar de 10 cm de longitud de onda (2700-3000 MHz) capaz de realizar un escaneo completo cada 4.5 a 10 minutos, dependiendo del número de ángulos escaneados y dependiendo de si o no MESO-SAILS está activo, lo que agrega un escaneo complementario de bajo nivel mientras se completa un escaneo de volumen. Su resolución es de 0,5 grados de ancho y 250 metros (820 pies) de alcance. La velocidad radial no ambigua es de 62 nudos (71 mph; 115 km / h) hasta 230 kilómetros (140 millas) del radar.
La resolución de rango del TDWR es casi el doble que la del esquema NEXRAD clásico. Esto proporcionará detalles mucho mejores sobre pequeñas características en los patrones de precipitación, particularmente en tormentas eléctricas, en reflectividad y velocidad radial. Sin embargo, esta resolución más fina solo está disponible hasta 135 kilómetros (84 millas) desde el radar; más allá de eso, la resolución es cercana a la del NEXRAD. Sin embargo, desde agosto de 2008, el sobremuestreo en NEXRAD ha aumentado su resolución en elevaciones más bajas en los datos de reflectividad a 0,25 km (0,16 mi) en 0,5 grados, y ha aumentado el rango de los datos de velocidad Doppler a 300 km (190 mi). Esto reduce las ventajas de TDWR para esas elevaciones.
Defectos
Los TDWR y NEXRAD se complementan entre sí con cobertura superpuesta, cada uno diseñado para visualizar de manera óptima diferentes regímenes de espacio aéreo. La velocidad de actualización rápida de TDWR en un rango corto (rango de 55 nmi ) captura eventos meteorológicos a microescala rápidamente en el espacio aéreo terminal. NEXRAD es un radar de largo alcance (rango de 200 nmi) diseñado para servir múltiples funciones en ruta a gran altitud, por encima del espacio aéreo terminal y lejos entre terminales. La velocidad de actualización más lenta de NEXRAD que cubre un volumen más amplio captura eventos meteorológicos de mesoescala . La longitud de onda más corta de 5 centímetros (2,0 pulgadas), que está más cerca del tamaño de una gota de lluvia que la longitud de onda de 10 centímetros (3,9 pulgadas), es parcialmente absorbida por la precipitación. Este es un serio inconveniente del uso de TDWR, ya que la señal puede atenuarse fuertemente en caso de fuertes precipitaciones. Esta atenuación significa que el radar no puede "ver" muy lejos a través de una lluvia intensa y podría pasar por alto condiciones meteorológicas adversas, como tormentas eléctricas fuertes, que pueden contener la firma de un tornado, cuando hay una lluvia intensa entre el radar y esa tormenta. Cuando llueve intensamente sobre el radomo , el alcance del TDWR es aún más limitado. Finalmente, el granizo en una tormenta escaneada por un TDWR puede bloquear completamente la señal ya que su tamaño es mayor que la longitud de onda.
Un segundo problema es la menor velocidad radial no ambigua o velocidad de Nyquist . En el caso del TDWR, esto significa que la velocidad de las precipitaciones que se mueven a una velocidad superior a 30 nudos (35 mph; 56 km / h) de distancia o hacia el radar se analizará incorrectamente debido al aliasing . Los algoritmos para corregir esto no siempre dan los resultados adecuados. NEXRAD tiene un umbral que es dos veces más alto (62 nudos (71 mph; 115 km / h)) y, por lo tanto, se necesita menos procesamiento e interpretación. Debido a esto, la resolución de la reflectividad del radar para características de pequeña escala como los mesociclones podría ser mejor en TDWR, pero la resolución de la velocidad puede ser peor, o al menos analizada incorrectamente.
Por lo tanto, es mejor usar el TDWR junto con un NEXRAD tradicional cercano para asegurarse de que no se pierda nada. A diferencia de NEXRAD, que tiene cobertura nacional de los Estados Unidos contiguos (aunque con algunos huecos debido al terreno), TDWR tiene cobertura esporádica destinada a los principales aeropuertos. Si bien ciertas áreas del país (la megalópolis del noreste, los estados de Ohio y Florida, y el cuarto suroeste de Tornado Alley en Oklahoma y Texas) tienen una alta densidad de unidades TDWR, otras (toda la costa oeste, las Grandes Llanuras del norte y Las Montañas Rocosas, partes del sur profundo y un tramo que va desde el norte de Pensilvania hasta el norte del estado de Nueva York y el norte de Nueva Inglaterra) no tienen cobertura TDWR en absoluto.
Mejoras en el procesamiento de datos
El Laboratorio Nacional de Tormentas Severas (NSSL) tiene un programa de desarrollo y mejora de productos de radar extraídos de los datos obtenidos de los radares TDWR y NEXRAD. El grupo de aplicaciones de alerta de clima severo y transferencia de tecnología (SWAT) está patrocinado por el Servicio Meteorológico Nacional y la FAA. Está trabajando en 2009 en un mejor filtrado de ecos no meteorológicos, mejores algoritmos de desaliasización de velocidades, técnicas para extraer la componente horizontal del campo de viento de uno o varios radares. NSSL ha estado proporcionando datos TDWR a la oficina de NWS desde finales de la década de 1990. El Centro de operaciones de radar (ROC) del NWS , aunque se centra en la red NEXRAD, también funciona con TDWR.
Referencias
enlaces externos
- "Imágenes de radar Nexrad y TDWR de alta resolución para el sureste" . APRSFL.net . Archivado desde el original el 19 de junio de 2017.