Primer radar de nubes de lluvia

econube

“Econube”, herramienta de vigilancia meteorológica, permitirá ubicar estas masas y determinar su distancia y densidad, con lo cual se podrán predecir las horas y zonas más lluviosas de Manizales. Su diseño es el punto de inicio para consolidar un sistema de alerta temprana en la ciudad.

En Manizales, los fuertes periodos de lluvia están relacionados con tragedias. Por ejemplo, hace 23 años en el barrio La Carolita, un desprendimiento de tierra sepultó cinco miembros de una misma familia en su propia casa; y hace cinco años en el sector de Cervantes, la ladera cedió y causó la muerte de 47 personas.

Esta ciudad es considerada un escenario propicio para los deslizamientos relacionados con las precipitaciones, que se estiman entre 1.900 y 2.000 milímetros de agua al año (sin presencia de los fenómenos El Niño y La Niña), según el Instituto de Estudios Ambientales (idea) de la Universidad Nacional de Colombia (UN) Sede Manizales. Razones suficientes para que las autoridades municipales, organismos de socorro, academia y empresas privadas mantengan la apuesta por consolidar un sistema de alerta temprana para Manizales.

Si bien es cierto que la vulnerabilidad climática permitió en 2003 crear una red meteorológica compuesta por 16 estaciones, ubicadas estratégicamente en la ciudad, es necesario el desarrollo de nuevas herramientas.

Por ello, los investigadores del Grupo de Trabajo Académico en Ingeniería Hidráulica y Ambiental del IDEA encontraron en las nubes una alternativa. A partir de la detección de su ubicación, distancia y densidad será posible determinar qué tan factibles son las precipitaciones según las horas del día.

“Econube” es un radar pluviométrico artesanal, el primero diseñado en la ciudad, conformado por un emisor que envía una ráfaga de microondas al ambiente con una frecuencia de 2.46 GHz. Si la señal choca con una nube, se refleja y regresa en forma de eco, cuyas características dependen del grado de densidad de la nube. La señal es captada por una antena receptora que transporta la información a un monitor, y con ayuda de un software Matlab (ideal para realizar cálculos de todo tipo), crean datos históricos para analizar.

“Entre más densa esté la nube, mayor será el eco reflejado por ella, especialmente si se encuentra entre uno y dos kilómetros por encima del radar. Esto permitirá comprender que existen muchas posibilidades de precipitaciones; cuando sucede lo contrario, las nubes, que están lejos y por lo general son de color blanco, no emiten ninguna señal”, sostiene el profesor Jorge Hernán Estrada del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Computación.

Ensayos prometedores

La herramienta se probó en ocho ensayos con el radar en diferentes condiciones de nubosidad; en días despejados con total ausencia de nubes (27,961,360 datos), días parcialmente nublados con la presencia de una o varias nubes (546,681,633 datos), días con presencia casi total de nubes (109,233,152 datos) y días densamente nublados sin lluvia (576,613,184 datos).

Las señales registradas por “Econube” fueron almacenadas en ficheros tipo wav (almacenan sonidos) con una frecuencia de muestreo de 384.000 datos por segundo. “A partir de la información se caracterizan las nubes. Esta variable climática, por su importancia y correlación futura con la red meteorológica, nos acercará al diseño de un sistema de alerta temprana con bajo costo de implementación en Manizales, a falta de otros radares equipados con más tecnología como en Medellín, Bogotá, Cali y San Andrés, capaces de procesar mayor información relativa al clima”, precisa el profesor Jorge Julián Vélez, creador de la propuesta.

Tras la puesta en macha del radar, ubicado en el campus Palogrande de la UN Sede Manizales, el análisis de los datos se realiza a través de una ecuación numérica que mide el comportamiento de la onda en relación con el eco y el número de decibeles, teniendo presente las horas del día.

“Con esta información será posible identificar que en un sector X, a cierta hora y con un tipo de nubosidad suele llover”, destaca el profesor Estrada. Cuando no hay eco, la señal sonora genera menos de 20 decibeles en un día con cielo despejado. En el caso contrario, con nubes de mayor peso y tonalidades oscuras, el eco registra menos cuatro decibeles.

Los investigadores del IDEA comprobaron que las señales recibidas son diferentes, según el estado de nubosidad en la zona de influencia del radar. Las variaciones sufridas en la amplitud y longitud de la onda de las señales son mayores a medida que aumenta la nubosidad. En días despejados con ausencia de nubes, la forma de onda no puede ser analizada, debido a que la señal enviada por el radar no es reflejada, pues bajo esta condición el receptor solo registra ruido.

Alternativa necesaria

A finales de 2015, el Departamento Nacional de Planeación (DNP) reveló, tras un estudio, que los desastres naturales (El Niño, La Niña, terremoto de Armenia, entre otros) ocurridos entre 1970 y 2010 le costaron al país 35,2
billones de pesos.

Por ello, con el fin de generar alertas tempranas, Bogotá se ha provisto de radares, como el adquirido en 2015 por el Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático (Idiger) para medir los vientos, granizados y precipitaciones por localidades; mientras que el Sistema de Alerta de Medellín y el Valle de Aburrá (Siata) dispone de un robusto sistema, capaz de captar información climática a una distancia aproximada de 242 kilómetros.

Sin tener la misma tecnología avanzada de los otros radares instalados en el país, “Econube” surge como una alternativa ante las condiciones del suelo tipo volcánico y la topografía empinada de la capital de Caldas, o como advierten los investigadores: “es el punto de partida para el estudio de la lluvia y de las alertas tempranas”.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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