Un día como hoy, el 27 de enero de 2019 un tornado afectó la ciudad de La Habana, provocando gran destrucción y la pérdida de vidas humanas. Fue un tornado inusualmente violento y destructivo que arrasó la capital cubana. Derribó árboles y postes de electricidad, destruyó autos y envió escombros a su paso por la ciudad. Al menos ocho personas fallecieron y más de 190 resultaron heridas. A las 20:20 hora local, se formó un vórtice de tornado cerca del Casino Deportivo, en el municipio Cerro, caminó 20 km de este a noreste, a una velocidad de 46 km/h (29 mph) con vientos de 300 km/h (190 mph). A las 20:46 hora local, el tornado salió al mar por la Habana del Este, ya en disipación. El Instituto de Meteorología de Cuba le asignó una calificación oficial de EF4 en la escala Fujita mejorada, lo que lo convierte en el primer tornado F4 o EF4 en Cuba desde 1999 con los Tornados de Cruces y Pedroso. El mostro Arturo iba entrando a La Habana en misión de LADETEC en ese momento, casi lo perdemos.
https://www.researchgate.net/publication/336234867_Tornado_that_affected_Havana_on_January_27_2019
Bueno, ya sobre ese tornado se ha escrito bastante. Yo quiero dar respuesta a la pregunta que da título a este post ¿Pueden los radares Doppler detectar los tornados? La respuesta es: en principio sí. Pero … ¿Puede CUALQUIER radar Doppler detectar CUALQUIER tornado? Entonces, la respuesta es NO. Luego mi inquieto lector se preguntará ¿de qué depende que un radar pueda o no detectar un tornado?
Comencemos por explicar cómo un radar Doppler detecta la presencia de un tornado. Recordemos que los radares Doppler solo pueden medir la componente de la velocidad del viento en la dirección radial (desde el radar o hacia el radar).
En la práctica, como la antena se está moviendo, puede ser que, en un momento dado, la dirección en la que apunta la antena coincida con la dirección del vector velocidad del viento; pero el resto del tiempo (y del espacio que cubre el radar) no coincide. En la siguiente Figura se muestran tres posiciones de la antena que está explorando un viento horizontal uniforme. Cuando la antena apunta al este (dirección representada en verde) la velocidad medida es igual a la velocidad real. Cuando la antena apunta al nordeste (dirección representada en azul), la velocidad medida será solamente el 70% de la velocidad real. Cuando la antena apunta al norte (dirección representada en rojo), la velocidad medida por el radar es cero, porque la componente radial es nula (el vector velocidad del viento es tangencial al haz del radar).
Como es lógico, el viento se mueve en la dirección que le da su gana, de hecho el viento es un «animal» tridimensional, o sea su velocidad no coincide con ningún eje cartesiano, sino que tiene una proyección en los tres ejes cartesianos; pero mayormente, en los radares Doppler, nos interesa proyectar la velocidad del viento en la dirección radial del haz de la antena del radar y en la dirección tangencial a este eje del haz de la antena.
El quid de la detección está en poder localizar una cizalladura de dirección de la velocidad del viento en celdas adyacentes (en el sentido de giro de la antena), en una la velocidad del viento es entrante (el viento se mueve hacia el radar, se muestra en color verde) y en la próxima adyacente, la velocidad del viento es saliente (el viento se mueve alejándose del radar, se representa en color rojo).
Sin embargo, si el remolino queda confinado dentro de una sola celda, la velocidad resultante de la celda es cero y no podemos detectar que hay un tornado.
Ya se va perfilando la respuesta a mi pregunta ¿de qué depende que un radar pueda o no detectar un tornado? Pues, burdamente hablando, va a depender del tamaño tangencial del haz de la antena del radar y del tamaño del vórtice tornádico, como puede observarse en la siguiente figura.
Claro, las cosas no son tan simples como intento representarlas aquí y los meteorólogos de radar tardaron un tiempo en desarrollar el concepto de Firma de Vórtice Tornádico (Tornado Vortex Signature, en inglés). Una firma de vórtice tornádico , abreviada como TVS, es un algoritmo para la detección de rotación por medio de un radar meteorológico de pulso Doppler, que indica la probable presencia de un mesociclón fuerte que se encuentra en alguna etapa de tornadogénesis. El TVS puede dar a los meteorólogos la capacidad de identificar y rastrear la ubicación de la rotación tornádica dentro de una tormenta más grande, y es un componente de las advertencias que emite el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos.
La firma del vórtice tornádico fue identificada por primera vez por Donald W. Burgess, Leslie R. Lemon y Rodger A. Brown en la década de 1970 utilizando un radar Doppler experimental perteneciente al Laboratorio Nacional de Tormentas Severas (NSSL) en Norman, Oklahoma. El Servicio Meteorológico Nacional (NWS) ahora utiliza un algoritmo más actualizado, desarrollado también por el NSSL, que se le llama algoritmo de detección de tornados (TDA, siglas de Tornado Detection Algorithm) basado en datos de su sistema de radares WSR-88D. El NSSL también desarrolló el algoritmo de detección de mesociclones (MDA, siglas en inglés de Mesociclón Detection Algorithm).
Por cierto, hago mención que José Mario Alonso Bermúdez, quien fuera jefe del radar de Camagüey durante muchos años, hizo su tesis de Técnico Medio de Meteorología con un caso de un mesociclón sobre Camagüey. Rafael Valdés debe tener esa tesis por ahí.
Desde el año 2009, el dato de todos los radares cubanos se procesa con el software NEXRAD-ORPG, que es el que usan los 159 radares del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos. Sin embargo, solo los que poseen la cualidad Doppler (Camagüey, Casa Blanca y Holguín), si están trabajando en modo Doppler, pueden identificar tornados y mesociclones usando los algoritmos TDA y MDA.
Como les comentaba, las cosas no son tan simples. Detectar o no un tornado por medio de un radar depende de otros muchos factores (la longitud de onda del radar, el modo de trabajo, los ángulos de cierre, la altura a la que está el radar y otros); pero los fundamentales, los que deciden, son el ancho del haz de la antena del radar y el tamaño del vórtice tornádico. Yo le sumaría, la habilidad del meteorólogo de radar. Los algoritmos generan muchas marcas de tornados; sin embargo, no todas son realmente tornados. Por el momento, la Inteligencia Artificial no es tan inteligente como los meteorólogos para estos casos y las vidas siguen estando en manos de personas.
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Si mi amable lector lo desea, puede encontrar más información en los siguientes trabajos:
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