Cuando se habla de qué mide un radar meteorológico todos se quedan desconcertados y dicen que el radar produce «imágenes». Veamos qué son los productos del radar.
Para el ojo inexperto, cuando se habla de «información de radar», lo primero que viene a la mente son esas coloridas imágenes que vemos en los teléfonos o en la televisión durante un episodio de lluvia. Sin embargo, como bien sabemos los meteorólogos y aficionados, el radar no es una cámara que toma «fotos» del cielo. La realidad es mucho más compleja y fascinante: el radar genera un flujo constante de datos numéricos organizados en una matriz tridimensional en coordenadas esféricas.
Entender qué son los productos de radar requiere, primero, comprender el viaje que realiza la información desde que la onda electromagnética emitida por un radar rebota en una gota de agua hasta que se pinta un píxel de color en la pantalla de un ordenador.
Para explicar qué son los «productos» y qué «produce» el radar, recurriremos al esquema clásico de los niveles de Información y al diagrama de flujo de procesamiento que ya hemos presentado en este blog.
1. Los 5 Niveles de la Información de Radar (El viaje de los datos)
Para organizar el caos de datos, la comunidad científica y técnica ha dividido el flujo de información en cinco niveles bien diferenciados. Veamos cuáles son y, lo más importante, en qué nivel actúa el procesamiento de datos (o procesamiento secundario) que da lugar a los «productos».
Nivel 1 (Las Señales eléctricas)
En la base de todo están las señales eléctricas. Cuando el transmisor lanza un pulso y el receptor escucha el «eco» de vuelta, lo que obtenemos es una señal analógica continua en el tiempo, de naturaleza sinusoidal. Toda la información bruta está contenida en la amplitud, la fase y la frecuencia de esta señal. En este nivel, el radar «oye» el eco, pero aún no sabe si es lluvia, un pájaro o el suelo. Esta información generalmente no se guarda para el servicio meteorológico, sino que se usa en tiempo real para el siguiente paso.
Nivel 2 (Los Datos Primarios o Parámetros Básicos)
Aquí es donde la informática hace su primera gran aparición. La señal analógica se digitaliza (se discretiza y cuantifica). Gracias a los procesadores de señales (procesamiento primario), extraemos los parámetros físicos básicos de esa señal. Dependiendo de la capacidad del radar, estos son:
- Radar Convencional: Mide solo Reflectividad (Z).
- Radar Doppler: Mide Reflectividad (Z), Velocidad Radial (Vr) y Ancho Espectral (W).
- Radar Polarimétrico: A los anteriores se suman la Reflectividad Diferencial (ZDR), Fase Diferencial (PHIDP), Fase Específica (KDP) y Coeficiente de Correlación (RhoHV).
Estos datos se organizan en archivos (como los *.obs de VESTA o los Level 2 de NEXRAD) en coordenadas esféricas: distancia, acimut, elevación y tiempo. Este es el «dato crudo», incomprensible para un humano si se mira en su forma nativa (una lista infinita de números).
Nivel 3 (Los Productos)
Llegamos al corazón de nuestra cuestión. Los Productos son el resultado del procesamiento de datos (procesamiento secundario). Se toman esos archivos del Nivel 2 (esféricos, llenos de parámetros eléctricos) y se convierten en matrices de datos con significado meteorológico y georreferenciadas.
El procesador de datos (Data Processor o Product Generator) realiza varias magias aquí:
- Georreferenciación: Proyecta los datos esféricos a un sistema de coordenadas (generalmente cartesianas X,Y) para que sepan dónde están en el mapa.
- Cálculo de variables secundarias: Aplica algoritmos a la reflectividad para estimar la intensidad de lluvia (R) en mm/h, o usa la velocidad radial para detectar cizalladuras.
- Reorganización espacial: Construye cortes horizontales (CAPPI), verticales (RHI), o mapas de máximos (Composite), ya que es imposible ver la troposfera entera de una sola mirada en 3D.
Nivel 4 (Las Imágenes)
El producto (Nivel 3) sigue siendo una matriz de números. Para que un meteorólogo pueda consumir esta información rápidamente, se necesita un generador/visualizador de imágenes. Este software toma la matriz de datos, le asigna una paleta de colores (escala de colores) y la superpone sobre un mapa de fondo, añadiendo máscaras (costas, ciudades, retículas). La imagen (JPG, PNG, GIF) es el Nivel 4. Es lo que vemos en pantalla, pero es solo la «foto» de un producto.
Nivel 5 (El Análisis y Valor Agregado)
Este es el nivel humano. Sobre las imágenes (Nivel 4) o sobre los productos (Nivel 3), los meteorólogos o los algoritmos de inteligencia artificial (IA) añaden interpretaciones: trayectorias de tormentas, identificación de mesociclones, predicción de granizo, etc. Es el resultado del análisis experto.
2. ¿Qué abarca exactamente el «Procesamiento de Datos»?
Dentro de este flujo, el Procesamiento Secundario (o de datos) abarca exclusivamente la transición del Nivel 2 al Nivel 3. Su misión es doble:
- Construir la geometría: Transformar la nube de puntos en coordenadas polares (distancia, ángulo) en una cuadrícula ordenada (cartesiana o polar de alta resolución) que cubra un área definida. Esto implica decidir el tamaño del píxel (resolución), el alcance y el grosor de las capas.
- Calcular la meteorología: Aplicar las ecuaciones físicas y empíricas necesarias. Por ejemplo, convertir la Reflectividad (Z) en Intensidad de Lluvia (R) usando la relación Z-R, o calcular el agua líquida integrada (VIL) a partir de los valores de reflectividad en toda la columna vertical.
El resultado de este proceso son los archivos de Nivel 3, que pesan mucho menos que los datos crudos y están listos para ser pintados en pantalla.
3. Clasificación general de los Productos (Nivel 3)
Según la naturaleza del cálculo, los productos se dividen en tres grandes familias:
- Primarios: Son los que se derivan directamente de los parámetros del Nivel 2 sin manipulación matemática compleja. Ej: Reflectividad en un ángulo fijo (PPI) o Velocidad Radial.
- Secundarios: Implican cálculos que involucran otras variables o promedios. Ej: CAPPI (promedio en una capa), Precipitación (relación Z-R), VIL.
- Terciarios: Son inferencias basadas en leyes atmosféricas y uso de IA o lógica difusa. Ej: Detección de granizo (HDA), Seguimiento de tormentas (SCIT) o perfiles de viento (VWP).
Geométricamente, los productos más comunes son los cortes horizontales (CAPPI, Máximos, Topes) y verticales (RHI, Cortes Verticales), así como los compuestos que proyectan todo el volumen en 2D (Composite Reflectivity).
4. El Ecosistema de Procesadores de Datos (Los Generadores de Productos)
Existen tantos procesadores de datos como fabricantes de radares, además de opciones de código abierto o de propósito general. Cada uno tiene su «sello» en cómo genera los productos, su resolución y su configurabilidad. Los más destacados en el panorama internacional y nacional son:
- EEC (Edge): El procesador nativo de la firma estadounidense Enterprise Electronics Corporation. Muy robusto y usado ampliamente en Estados Unidos y otros países.
- SELEX (Rainbow): Desarrollado por la empresa italiana (ahora parte de Leonardo). Es uno de los más extendidos en Europa y Latinoamérica, conocido por su interfaz amigable y potentes herramientas de seguimiento.
- VAISALA (Iris): Proveniente de la finlandesa Vaisala. Iris es un clásico en el mundo de la hidrometeorología y la aviación, con una gran capacidad para manejar datos de múltiples radares en red.
- Frog-Muran: Un sistema de propósito general, nacido de iniciativas académicas (franco-rusas), diseñado para ser universal y flexible, permitiendo la ingestión de datos de diferentes fabricantes.
- NEXRAD (ORPG – Open RPG): Es el gigante entre los procesadores. Originalmente cerrado (RPG), en 2007 su código se liberó en el entorno CODE (Common Operation Development Environment), convirtiéndose en ORPG. Alberga más de 75 productos y los algoritmos más validados del mundo (SCIT, HDA, VWP). Es el estándar de facto para la vigilancia severa. Hablaremos extensamente de él en el próximo artículo.
- Otros: No podemos olvidar a TITAN, IDV, AWIPS (usado en EE.UU. para la integración de datos) o el cubano VESTA|Process, que destaca por su altísima flexibilidad y parametrización, permitiendo a los investigadores ajustar cada variable del producto.
Conclusión y Adelanto del Próximo Artículo
Hemos visto que los productos de radar (Nivel 3) son el eslabón perdido entre los datos brutos ininteligibles y las imágenes que vemos en pantalla. Son el resultado de un procesamiento secundario intensivo que reordena, calcula y georreferencia la información para hacerla útil.
En el próximo artículo de esta serie, nos sumergiremos en el procesador más influyente del mundo: el ORPG (Open Radar Product Generator) del sistema NEXRAD. Analizaremos su estructura, sus productos más emblemáticos (como el Storm Structure o el VWP), y cómo, a pesar de ser menos configurable que otros sistemas, su potencia algorítmica lo convierte en la columna vertebral de la vigilancia meteorológica en muchos países, incluido Cuba.
Deja una respuesta