En la actualidad. para la detección de la cizalladura del viento a bajo nivel en las pistas de los aeropuertos se usan 1) radares meteorológicos para uso específico del aeropuerto (específicos por su ubicación y su régimen de exploración), 2) radares primarios con canal meteorológico y 3) sistemas de anemómetros en la pista. Con el uso de estos tres sistemas los accidentes a causa de la cizalladura se redujeron casi a cero. Como es lógico a la Administración Federal de la Aviación (FAA por sus siglas en inglés) le interesó conocer cuán bien (cuán eficazmente) nos permiten estos sistemas detectar la cizalladura del viento a bajo nivel y supongo que a mis lectores, relacionados con la aviación y la meteorología, también les interese. A eso le dedico este post.
Básicamente, la información que les voy a brindar está recogida en el artículo científico publicado por John Y. N. Cho, Robert G. Hallowell, y Mark E. Weber del MIT Lincoln Laboratory, titulado COMPARATIVE ANALYSIS OF TERMINAL WIND-SHEAR DETECTION SYSTEMS, publicado en enero del 2008. Mis lectores pueden encontrarlo en Internet. Aunque un poco viejo ya (no por eso menos vigente), este artículo contiene la esencia de los métodos y los equipos utilizados para estos fines y la comparación sobre la eficacia de cada uno de ellos para la detección de la cizalladura.
Hay muchos más artículos y hasta libros sobre esta temática, yo solo pretendo darles una breve introducción sobre un asunto cada día más necesario para la seguridad de la navegación aérea. El objetivo es que mi lector se introduzca en el equipamiento que se usa en los aeropuertos para estos fines y evalúe la eficacia de cada uno.
Qué fenómenos y sobre qué área de cobertura
El estudio calcula la probabilidad de detección (Pd) de la cizalladura a bajo nivel causada por dos fenómenos: las micro-aeroavalanchas (microbursts) y los frentes de rachas (gust fronts) sobre las dos áreas delimitadas como peligrosas para cada uno de los dos tipos de fenómenos. El área de cobertura para la detección de aeroalavanchas (ARENAs, siglas de Area Noted for Attention) es de largo: toda la longitud de la pista más 2 millas náuticas más al despegue y 3 millas náuticas más allá de la pista en el aterrizaje, el ancho es de una milla náutica. El área de cobertura para la detección de frentes de rachas es un círculo de 18 km de radio alrededor del centro de la pista. Para el estudio, se tomó la sumatoria de estas dos áreas.
Equipamiento
El estudio se basó en los seis siguientes sistemas implementados en aeropuertos de los Estados Unidos: i) un radar meteorológico Doppler convenientemente ubicado para uso del aeropuerto (en el caso de Estados Unidos es el TDWR, siglas en inglés de Terminal Doppler Weather Radar (remito a mi lector al artículo: Terminal Doppler Weather Radar. Microwave J., 33, 139-148. De Michelson et al., 1990); ii) un sistema de detección de cizalladura a bajo nivel denominado LLWAS, siglas en inglés de Low Level Wind Shear Alert System (remito al lector al artículo The redesigned Low Level Wind Shear Alert System.Preprints, 4th Int. Conf. on Aviation Weather Systems, Paris, France, 370. De Wilson, F. W., y R. H. Gramzow, 1991) y iii) un radar primario con canal meteorológico, WSP, siglas en inglés de Weather Signal Processor, que es el procesador de señales para objetos meteorológicos que se acopla con los radares ASR-9 y ASR-11 de los Estados Unidos (remito al lector al artículo: Low altitude wind shear detection using airport surveillance radars. IEEE Aerosp. Electron. Syst. Mag., 10, 3-9, de Weber, M. E., and M. L. Stone, 1995).
Adicionalmente, se ha demostrado que es muy conveniente complementar los sensores anteriores con los siguientes dos equipos que también se incluyeron en el estudio: iv) un radar láser Doppler (Lidar) que para el estudio se usó el LMCT-Lidar y v) un radar Doppler de banda X (LMCT-X), ambos producidos por Lockheed Martin Coherent Technologies (LMCT, ver: Pulsed Doppler lidar for terminal area monitoring of wind and wake hazards. Preprints, 11th Conf. on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology, Amer. Meteor. Soc.,
Hyannis, MA, P4.21, de Hannon, S. M., 2004)..
Por último en el estudio se incluyó: vi) un radar WSR-88D (comúnmente llamado NEXRAD), que no pertenece al aeropuerto; pero que en algunos está convenientemente ubicado y puede complementar a los otros cinco sensores mencionados. El sistema del WSR-88D no implementa algoritmos de detección de cizalladura, básicamente porque su tiempo de una observación completa es muy largo (>5 min). No obstante, para el estudio se consideró como si este radar explorara en función de la detección de cizalladura, cosa que no hace de rutina; pero sí puede hacer (ver: NEXRAD: Next Generation Weather Radar, WSR88D. Microwave J., 33, 79, de Heiss et al. 1990).
Metodología
En el estudio se calcula además, la probabilidad de detección usando diez tipos de combinaciones de los sensores arriba mencionados. Para el estudio se tomaron 121 aeropuertos de los Estados Unidos, 46 de ellos tienen TDWR, 35 tienen WSP, 40 tienen LLWAS. Los 121 tienen un WSR-88D cerca. El uso de Lidar y Banda X, es un cálculo teórico (simulado) teniendo en cuenta sus parámetros nominales. Los métodos de cálculo son complicados, no los explico aquí porque solo deseo transmitir la idea.
Resultados
Los resultados son extensos, fueron publicados en informe del MIT Lincoln Laboratory. Los que puedan interesar a mis lectores van aquí. La FAA tiene establecido el umbral del 90% de probabilidad de detección de cizalladura generada por aeroavalancha como el límite inferior deseable.
Como sensor individual el campeón absoluto es el TDWR. La combinación más exitosa es Radar + Lidar. WSP y LLWAS por sí solos no sirven para garantizar la detección de cizalladuras en los aeropuertos.
Los dejo con tres tablas ilustrativas, la primera, la Tabla 4, es el cálculo de la probabilidad de detección (para una falsa alarma de 10%) de cizalladura producida por aeroavalanchas en el aeropuerto Washington-Reagan. En verde cuando la Pd>90%, En amarillo cuando 80%<Pd<90% y en rojo cuando Pd< 80%.
En la Tabla 5, lo mismo para el aeropuerto de Las Vegas. Nótese que este es uno de los pocos aeropuertos para los cuales el Pd de cizalladura por aeroavalancha del TDWR está por debajo del 90%.
En la Tabla 6 se muestra la probabilidad de detección de cizalladuras producidas por frentes de rachas en el aeropuerto Dallas-Ft. Worth. Aquí la tabla no va en colores porque la FAA no ha puesto límite a la detección de frentes de rachas.
Por lo demás, amable lector, léase el informe completo y saque usted sus propias conclusiones sobre qué tecnología comprar para los aeropuertos cubanos.
Creo que lo he comentado en otros trabajos, alguna vez hice un enjundioso informe sobre cuán bien cubren los radares meteorológicos cubanos a los aeropuertos de Cuba. He escrito algunos trabajos más relacionados con la aviación, tal vez al lector le interese leerse alguno.
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