El 24 de mayo de 1973, el recién construido Radar Doppler de Norman, Oklahoma, perteneciente al Laboratorio Nacional de Tormentas Severas de los Estados Unidos (NSSL, siglas en inglés de National Severe Storms Laboratory) tuvo la oportunidad de grabar la información del ciclo completo de vida de un tornado. En esa época las cosas no eran tan simples. Las cintas grabadas no estuvieron disponibles sino muchos meses después. Aun estábamos lejos de poder aseverar que los radares Doppler serían de utilidad práctica para mejorar los pronósticos de tornados, solo algunos entusiastas lo intuían, y todavía en la Cuba del 2004 yo tuve que argumentar fuertemente ¿por qué necesitábamos un radar Doppler? y defender la idea de fabricar un prototipo de Radar Meteorológico Cubano con capacidad de detección Doppler.
¿Qué es exactamente la TVS?
Son las siglas de Tornado Vortex Signature (TVS) que es un patrón de rotación de pequeña escala que se detecta con radar Doppler y es un indicador muy importante de que se está formando un tornado. Su descubrimiento durante el tornado de Union City en 1973 marcó un antes y un después en la predicción de tornados.
La imagen a continuación, procedente de un laboratorio oficial, muestra cómo se ve una TVS en el radar, representada por un área roja (vientos que se alejan) y verde (vientos que se acercan) de gran intensidad y muy juntas.
La TVS es una firma (patrón diría yo en español) de velocidad en el radar Doppler que muestra un vórtice de rotación intensa y concentrada dentro de una tormenta. Para que se detecte como TVS, la rotación debe cumplir criterios estrictos de magnitud, persistencia y profundidad.
Su descubrimiento: El Tornado de Union City
El 24 de mayo de 1973, un violento tornado F4 arrasó Union City, Oklahoma. Ese día, científicos del Laboratorio Nacional de Tormentas Severas (NSSL) de la NOAA utilizaron por primera vez un radar Doppler experimental para seguir el ciclo de vida completo de un tornado.
La observación reveladora: Al procesar los datos de velocidad, los investigadores Donald Burgess, Leslie Lemon y Rodger Brown observaron que una patrón de rotación intensa aparecía en el radar a varios kilómetros de altura entre 15 y 25 minutos antes de que el tornado tocara el suelo. Finalmente la Meteorología de Radar conseguía un Predictor de Tornados más seguro que los Ecos en Gancho y otros patrones en el campo de Reflectividad. Este patrón, nunca antes documentado de manera tan clara, fue bautizado como Tornadic Vortex Signature (TVS). Demostró que el radar Doppler podía «ver» la fase de formación de un tornado, no solo su resultado final.
¿Para qué sirve? Aplicación y Legado
El descubrimiento de la TVS transformó por completo la meteorología operativa:
1.Base para los sistemas de alerta modernos: El hallazgo fue el impulso definitivo para desarrollar la red de radares Doppler de próxima generación (NEXRAD/WSR-88D) que protege a EE.UU. hoy en día. Los algoritmos automáticos que buscan la TVS son una herramienta central para los pronosticadores.
2.Aumenta el tiempo de advertencia: Antes de la TVS, las advertencias se basaban casi exclusivamente en avistamientos visuales. Ahora, los meteorólogos pueden emitir avisos con mayor anticipación, salvando vidas al dar a la población tiempo crucial para refugiarse.
3.Herramienta para el público y los cazatormentas: Aplicaciones y software de radar profesional, como RadarScope, muestran marcas de TVS en tiempo real, permitiendo una conciencia situacional avanzada. El algoritmo TDA está implementado en la aplicación de software ORPG que emplean los radares WSR-88D (NEXRAD) del Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de los EE.UU. (que se emplea para el procesamiento de los ocho radares meteorológicos cubanos desde 2009 en su adaptación denominada VESTA|ORPG).
En resumen, la TVS es la firma (o patrón) en las imágenes de radar que revela el «motor» giratorio de un tornado en formación. Su descubrimiento en Union City convirtió la predicción de tornados de un arte de observación en una ciencia basada en datos, sentando las bases de los sistemas de alerta temprana modernos.
Diferencias entre TVS y otras rotaciones
La diferenciación entre una TVS y otras rotaciones como mesociclones se basa en la escala (espacial), la intensidad y la persistencia de los patrones de velocidad. En la práctica, los meteorólogos combinan diferentes algoritmos de detección automática y productos del radar para hacer esta distinción crítica.
La tabla siguiente resume las diferencias más importantes.
Cómo se realiza la diferenciación en la práctica.
Los pronosticadores no se basan solo en una imagen, sino en un conjunto de herramientas y criterios (vea el post ¿Qué es AWIPS? que es la suite de software para analizar el dato de radar de conjunto con otras informaciones como estaciones, sondeos, satélites y modelos para la elaboración de pronósticos):
1. Algoritmos automáticos: Los radares modernos como el NEXRAD/WSR-88D ejecutan algoritmos que buscan patrones específicos. Los más importantes son: Algoritmo de Detección de Mesociclones (MDA): Identifica rotaciones de escala media (mesociclones) que cumplen criterios de tamaño, fuerza y duración. Algoritmo de Detección de Tornados (TDA) o TVS: Busca rotaciones más pequeñas, intensas y profundas que las del mesociclón. El icono TVS aparece cuando se superan umbrales de cizalladura del viento de celda a celda adyacente (gate-to-gate shear) muy elevados.
2. Análisis de múltiples niveles y persistencia: Una señal de rotación es más preocupante si se observa en varios niveles de la tormenta (desde la base hasta niveles medios/altos), no solo en un corte (PPI). Persiste durante 10 minutos o más.
3. Confirmación con otros productos del radar:
Firma (o patrón) de Escombros (TDS, siglas en inglés de Tornado Debris Signature): El radar de doble polarización puede detectar escombros (tierra, vegetación, objetos pequeños, que en inglés se representan por la palabra debris) levantados por un tornado en tierra. Ver esta firma junto a una TVS es una confirmación casi segura de un tornado activo y dañino.
Eco en Gancho: En el modo de reflectividad, un eco con forma de gancho (en los PPI bajos) sugiere que la precipitación está siendo arrastrada por una fuerte rotación, asociándose comúnmente a mesociclones y tornados.
Limitaciones y contexto
Es importante recordar que: La presencia de una TVS no garantiza que haya un tornado en tierra: Puede indicar una rotación intensa en altura que no haya descendido. Por eso, la confirmación visual o la firma de escombros son decisivas. No todos los tornados muestran TVS: Los tornados débiles (EF0-EF1), especialmente los que no provienen de una supercélula clásica (como los landspouts), pueden ocurrir sin que el algoritmo TVS se active.
TVS y TDA ¿en Cuba?
Más arriba expliqué que por el proyecto Whitney en todos los ocho radares que opera el servicio meteorológico cubano se emplea el software VESTA|ORPG que es la implementación en nuestros radares del NEXRAD-ORPG.
Obviamente, los productos de velocidad solo están disponibles en los tres radares en los que se habilitó el modo Doppler (Camagüey, Casa Blanca y Holguín), que por cierto, al momento de escribir esto ninguno de los tres está funcionando en modo Doppler y el de Holguín no funciona en ningún modo, lamentablemente.
Al paso del huracán Irma, sin embargo, nuestros radares tuvieron un desempeño magistral y el prototipo de radar Doppler, de Camagüey mostró cómo podía marcar la ocurrencia de tornados gracias a la detección de TVS por medio del TDA.
Con este artículo cierro (bue… por ahora) el ciclo de trabajos dedicados a la detección y aviso de tornados por medio de radares meteorológicos Doppler.
Si a mis fieles lectores les interesa el tema pueden leerse los siguientes posts:
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