Las personas tienen a pensar que el radar Doppler es como si fuera una miríada de anemómetros que permiten medir la velocidad del viento en cada punto del área de cobertura del radar, por tanto, para conocer la velocidad del viento basta detenerse con un cursor sobre la imagen del radar y listo, ya tienes la medición del viento en ese punto. Otra forma es superponer barbas del viento sobre la imagen del radar (sea la imagen de velocidad o mejor aún, la imagen de la de la Reflectividad, da igual, al final uno se guiaría por el valor y la posición de las barbas para saber velocidad y dirección del viento en cada punto). Lamento desilusionarlos, las cosas no son tan simples, siga leyendo y le explico.
Comencemos por explicar algunas cosas sobre el viento. El viento es el movimiento del aire con relación a la superficie terrestre. En las inmediaciones del suelo, aunque existen corrientes ascendentes y descendentes, predominan los desplazamientos del aire horizontales, por lo que se considera solamente la componente horizontal del vector velocidad. Los flujos verticales suelen denominarse corrientes.
Cuando se trata de la duración, hay tres tipos de viento: vientos fuertes y cortos (ráfagas), vientos intermedios fuertes (denominados chubascos) y vientos fuertes y duraderos (tifones, huracanes, tormentas, vendavales o brisas). El viento se describe generalmente en términos de velocidad y dirección horizontal. La velocidad del viento puede medirse con un anemómetro y la dirección del viento con una veleta. La fuerza de fricción y el efecto Coriolis influyen la dirección y la velocidad del viento. Existen tres tipos principales de vientos: los vientos planetarios, los vientos regionales y los vientos locales.
Las dos características fundamentales del viento son la dirección y la velocidad. La dirección es el punto del horizonte desde donde proviene el viento; la velocidad se refiere a la distancia que recorre en la unidad de tiempo (m/s, km/h). En meteorología, es común el uso de símbolos eólicos (barbas), para indicar la dirección del viento, junto con su velocidad. La parte de la barba con «plumas» adjuntas muestra la dirección de donde sopla el viento. Las plumas adjuntas muestran la velocidad del viento.
Veamos ahora las imágene4s de radar con barbas superpuestas.
¿Se ve bien verdad? Justo es es lo que necesitamos, con las barbas es muy fácil interpretar la información de velocidad; pero … el problema es que el cálculo de las barbas solo es posible para determinadas situaciones. Si uno manda a generar el producto sin tener en cuenta las condiciones para las cuales este cálculo es válido, se obtiene un resultado sin sentido ninguno, como el de la siguiente imagen.
El asunto es bien sencillo desde la matemática. El viento es un vector tridimensional que se describe por coordenadas esféricas o por las tres proyecciones cartesianas. El radar Doppler lo único que capta es la proyección de ese vector sobre el eje del haz del radar en dirección radial. Con una sola proyección no es posible obtener una descripción completa del vector tridimensional y solamente se logra hacer un estimado para determinadas condiciones específicas, que si no se cumplen, el cálculo no es válido.
Básicamente solo hay dos tipos de situaciones para las cuales podemos estimar el viento con un solo radar Doppler: 1) asumir que la velocidad del viento v(x, y, z) es suficientemente constante en el rango de alturas que alcanzan los PPI al ir elevando la antena. Es decir, que el efecto de ir elevando el ángulo de elevación en cada PPI es despreciable. En este caso, la estructura del mapa de la velocidad Doppler promedio está dominada por la mesoescala y por los cambios de escala convectiva de los vientos., tales como son los frentes y las circulaciones inducidas por tormentas, Este enfoque es más apropiado para cuando se hacen PPI a bajos ángulos de elevación, en condiciones de verano, particularmente cuando se espera que haya tiempo severo que cambie bruscamente el viento sobre distancias cortas. 2) el segundo enfoque consisteen asumir que la velocidad del viento v(x, y, z) varía con la altura mucho más rápido que lo que varía en la horizontal, o sea v(x, y, z) = v(z). Si esta asunción es correcta, dado que la altura despende de la distancia en un PPI, entonces la dirección y velocidad del viento son una función solamente de la distancia a lo largo del PPI.
A una distancia dada (que significa una altura dada), las mediciones de la velocidad radial en cada acimut se puede usar para obtener v(z). Estas imágenes, aunque puedan parecer intimidantes (estilo el yin-yang) en realidad son más fáciles de interpretar que las imágenes en las cuales el viento varía considerablemente en la horizontal. Este enfoque funciona bien con situaciones de lluvia generalizada extendida por grandes áreas.
Es difícil decidir cuál enfoque usar, a veces se requiere una combinación de ambos. El paquete de software Rainbow dispone de dos productos: horizontal wind y uniform wind. El analista debe tener mucho cuidado de saber cuál es la situación imperante, de lo contrario se obtiene algo disparatado que para nada refleja la verdadera naturaleza del viento real.
El analista debe recordar además: 1) que para obtener imágenes de velocidad se deben usar frecuencias de repetición altas (por tanto, el alcance queda limitado a no más de 120-150 km), 2) que solamente podemos medir velocidad donde haya radioecos, es decir retornos que sean visibles para el radar, en as zonas de aire claro no podemos estimar la velocidad del viento, solamente donde haya partículas de tamaño precipitable.
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