¿Se pueden hacer estimaciones cuantitativas de la lluvia por medio de un radar? Sí, demostrado desde 1948. La base histórica y técnica de esa afirmación la desarrollo en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca. ¿Lo hacemos en Cuba de forma operativa? No. ¿Por qué? Les doy mi opinión en este post.
Nota de serie. Este texto es el artículo de opinión de una serie de cinco trabajos (los mencionaré en el texto y más abajo les dejo los vínculos). Los detalles técnicos, las comparaciones internacionales y los datos de validación están desarrollados en: Medir lluvia: Radar vs. Pluviómetro y San Pedro es el árbitro; La geografía de la alerta: radares, pluviómetros y el eslabón ¿perdido?; ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca; ¿Qué eso de MRMS que convierte sensores en alertas?; y De la lluvia a la alerta en el teléfono: así funciona el sistema en EE.UU. Aquí no los repito: los interpreto y doy mi opinión. Cuando digo “Dato mata relato”, remito a esos artículos.
En el imaginario popular el radar meteorológico está asociado a las imágenes de lluvia, es decir, los radares sirven para ver la lluvia (verdad), y le sigue la inferencia nefasta: las imágenes de radar muestran la lluvia (no siempre), asumirlo como un hecho es posverdad. Si fuera solo una creencia arraigada en la población sería cuestión de educación. El problema es que los meteorólogos también lo asumen y aquí es un problema de educación, pero a un nivel mucho más alto.
Imaginen que un meteorólogo en la TV diga — “como pueden ver, las temperaturas han estado muy altas en la región oriental” y muestra un mapa de … presiones atmosféricas. Todos los televidentes protestarían ¿verdad? Enseguida se darían cuenta que el meteorólogo les está dando gatos por liebre. Lea el post Ponerle la guinda al pastel, allí lo explico con detalle.
Sin embargo, ese mismo meteorólogo les muestra un mapa de Reflectividades (sí, en dBZ) y les dice —“como nos muestra el radar de Pilón, hemos tenido lluvias intensas en la región oriental, ..”. Y todo el mundo tranquilo y el meteorólogo muy seguro de su creencia cómoda, ni pestañea al decirlo.
Pero en realidad, no cualquier imagen de radar muestra lluvia. Es más, que para estar seguro que la imagen que muestra se corresponde a la lluvia caída … hay que hacer muchas cosas y no es una bicoca. Los requisitos concretos —calibración, relación Z-R, banda brillante, atenuación, control de calidad— están en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca. Sígame y le cuento como anda este tema en Cuba.
Del Fantasma de la Ópera a la estimación de lluvia por radar
En la obra del Fantasma de la Ópera, cuando el director del teatro (Cholet) defiende a Christine (la joven y talentosa corista) diciendo que simplemente tiene un “talento natural”, Carlotta (la envidiosa cantante veterana) lo frena en seco y le dice —«Nadie puede interpretar bel canto sin lecciones. Dios no lo permite». Aplíquenlo a la estimación de lluvias por radar. Para que el radar ejecute “bel canto”, es decir, estime las precipitaciones con calidad elevada (QPE), necesita del entrenamiento y organización de alguien que sepa y le aplique todo su esfuerzo, junto a un equipo de especialistas muy bien preparados. El radar, por sí mismo, por muy bueno que sea, sin medidas adicionales, no puede estimar precipitaciones con verosimilitud.
Si hablamos de las aplicaciones del radar algunas son semicuantitativas y no requieren un alto grado de calibración, en cambio, la estimación de las precipitaciones es una aplicación cuantitativa que requiere la más estricta y permanente calibración del radar, como ya describí en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca. Requiere tomar medidas en la operación del radar, en el procesamiento de las señales, en el procesamiento de los datos y en el análisis de la información que entrega el radar para el ajuste contra la información de lluvia estimada por pluviómetros, la cual a su vez, también requiere análisis (il confronto como me decía mi amigo Gorgucci en mi pasantía en Roma, el eterno radar vs. pluviómetro). Ese debate lo desarrollo en Medir lluvia: Radar vs. Pluviómetro y San Pedro es el árbitro.
Pero … ¿hemos estimado lluvia por radar en Cuba?
Pues sí, y durante muchos años. Desde 1982 se comenzaron a hacer experimentos de incremento artificial de las precipitaciones, auspiciados por el Laboratorio Conjunto Soviético Cubano para la Meteorología Tropical. En diciembre de 1981 se había instalado un radar MRL-5 en versión transportable, adquirido por el Observatorio Aerológico Central de Moscú para donarlo a Cuba a fin de usarlo en estos experimentos. El año de 1982, el MRL-5 no se hizo justicia, numerosas averías lo mantuvieron fuera de servicio. Era el primero de su tipo que funcionaba en condiciones tropicales y pronto se vio que la climatización original no funcionaba en Cuba. Para el experimento de ese año se usó al viejo radar ARS-3 que había sido recién modernizado.
El procesamiento consistía en tirar fotos y procesar las películas a mano con uno de esos lectores de diapositivas. Ya en el año 1983 se instaló el ATSORS, un preparador de datos manual para bandas magnéticas modificado para grabar automáticamente la señal de video digitalizada para procesamiento posterior en una mainframe soviética (ES-1035 en el DATINSAC Camagüey). A partir de este momento el procesamiento de la precipitación comenzó a hacerse sobre mapas digitales impresos (cifrokartas le llamaban los rusos y así le decían los cubanos) donde a cada punto se le asignaba su valor de reflectividad (en un código hexadecimal de 0 a F) que podía corresponder a dBZ o haberse convertido valor de precipitación en mm/h. Tanto uno como otro eran procedimientos manuales tremendamente engorrosos y demorados.
Sin embargo, a pesar de todas las dificultades, el procesamiento tenía un carácter científico, con altísima calidad en los estimados. Los experimentos se ejecutaron desde 1982 a 1991, cuando se suspendieron por la disolución de la Unión Soviética.
Cada vez que el avión volaba para inseminar las nubes, el radar comenzaba a grabar desde temprano. Antes de la grabación me tocaba (yo era el único ingeniero del radar MRL-5) hacer toda la calibración por instrumentos y chequear sensibilidad, respuesta logarítmica del receptor, potencia radiada, verificación contra tres blancos puntuales de referencia, verificación de la nivelación y orientación del radar y exactitud del posicionamiento y otros. Estos parámetros se registraban en una bitácora que aún conservo. Esas mismas mediciones se repetían al finalizar las grabaciones del día.
La acuciosidad en las anotaciones en la bitácora nos permitió recuperar toda la data cuando detectamos un error de calibración y corregimos toda la data pasada desde cierta fecha. Los datos de reflectividad se comparaban (en los puntos en que el volumen de resolución del radar y el volumen de muestreo de los analizadores de espectros de gotas eran conmensurables) con la reflectividad calculada a partir de los espectros de gotas medidos por el avión, esta era otra forma de calibración. También se calibraba a diario el dato de radar contra varias mini-redes de pluviómetros, convenientemente ubicadas, con personal entrenado. Los detalles de ese esquema de validación están en Medir lluvia: Radar vs. Pluviómetro y San Pedro es el árbitro y en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca.
Los experimentos se reanudaron en el 2006 y creo que se extendieron hasta el 2010 (no estoy muy seguro si 2009 o 2010). En esta segunda oleada ya el radar MRL-5 estaba completamente automatizado en versión industrial con el modelo ELBRUS, operado por medio de VESTA|RDA y se disponía de una fenomenal herramienta (VESTA|Process) para el procesamiento de la lluvia medida por radar. Se la añadieron nuevas funciones al VESTA|Process para el seguimiento de los aviones y para la calibración operativa contra las redes de pluviómetros.
Esta segunda etapa nos permitió chequear todas las facilidades del VESTA|Process para la lluvia a un alto nivel científico y mejorar todo lo relacionado con la calibración del radar. Los pluviógrafos de esta etapa grababan automáticamente en soporte digital.
Las mediciones de lluvia hechas con el radar de Camagüey en los dos periodos fueron científicamente validadas y publicadas en un número del BAMS.
No obstante, a pesar del salto de calidad, siguió siendo un procesamiento diferido, es decir, el análisis se ejecutaba a posteriori, no en tiempo real, lo más rápido era de un día para otro, en la segunda etapa, en la primera transcurrían varios días, incluso más de una semana.
No ha habido en Cuba otros casos de estimación cuantitativa de las precipitaciones (QPE) con radar, solo con el radar de Camagüey, solo en las dos etapas mencionadas, solo con fines de investigación en el incremento artificial de las precipitaciones, solo diferido. La dimensión geográfica y de gobernanza de esa ausencia la discuto en La geografía de la alerta: radares, pluviómetros y el eslabón ¿perdido?.
Hasta aquí los hechos. En lo adelante serán solo opiniones mías, matizadas por mis 45 años de experiencia con los radares meteorológicos.
¿Necesitamos estimar precipitaciones con radar?
Yo diría que sí, que es tonto tener una red de poderosos radares de banda S y no aprovechar su capacidad para la estimación cuantitativa de las precipitaciones.
¿Lo necesita el Instituto de Meteorología?
Para el Instituto de Meteorología (INSMET), el que administra y explota estos radares, yo creo que no es una prioridad institucional actual. La diferencia entre capacidad instalada y servicio operativo la explico en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca. El INSMET tiene la misión de la vigilancia meteorológica del país y para esta tarea los radares funcionan perfectamente bien en un régimen de exploración cada 10 minutos, con una calibración en un rango de +/- 5 dB que garantiza una aplicación semicuantitativa. Lo que es para la detección y seguimiento de tormentas tropicales estos radares cumplen a cabalidad su misión.
A pesar de que no se cumplan las condiciones de calibración y la cadencia de observaciones óptima para la estimación de las precipitaciones, los radares del INSMET sí pueden generar estimados de precipitaciones, tanto instantáneos, como acumulados para cualquier intervalo de tiempo con VESTA|Process y para 1 y 3 horas con VESTA|ORPG. Estos acumulados pueden no coincidir exactamente con los oficiales dados por la pluviometría, pero tienen un gran valor para el pronóstico operativo, especialmente en casos de huracanes y frentes fríos con líneas de turbonadas para seguir la evolución del fenómeno y las afectaciones que va ocasionando.
Solo que por favor, cuando vayan a hablar de precipitaciones, pongan una imagen de radar con valores de precipitaciones no de reflectividades, no es lo mismo.
¿Lo necesita el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos?
Yo creo que sí, y mucho. Yo pienso que ellos también así lo creen; pero … En la práctica no se ha concretado nada. He tenido numerosas conversaciones con distintos funcionarios y nada concreto. Tuvimos una gran oportunidad con el proyecto “Reducción del Riesgo de Desastres y Adaptación a efectos del Cambio Climático ante los peligros de inundaciones y sequías en el centro-norte de Cuba afectado por el huracán Irma” conducido por EUROCLIMA+, pero no se materializó el intercambio de datos entre los radares del INSMET y el INRH.
El INRH ha aumentado considerablemente el número de pluviómetros y otros medios y ha asimilado la información satelital; pero, tal como mostré en ¿Qué eso de MRMS que convierte sensores en alertas?, ni siquiera EE.UU. logra resolver sin radares, el satélite es una buena opción solo para los lugares donde no hay mediciones ni de radares ni de pluviómetros. La cadena sensor-alerta y el papel del satélite los desarrollo en ese artículo y en De la lluvia a la alerta en el teléfono: así funciona el sistema en EE.UU..
Comprendo que para el INRH bajar los datos de satélite no es un gran problema, los datos de la pluviometría lo reciben ellos mismos de las estaciones, pero los radares … ya eso es otra historia porque no está en sus manos garantizar el régimen adecuado y las calibraciones necesarias de equipos explotados y administrados por otra entidad.
¿Resolverán eso ahora que ambas instituciones estarán en un solo ministerio?
¿Lo necesita Cuba?
Me atrevo a contestar a nombre del país: sí, rotundamente, he detallado el por qué en cinco artículos:
- Medir lluvia: Radar vs. Pluviómetro y San Pedro es el árbitro
- La geografía de la alerta: radares, pluviómetros y el eslabón ¿perdido?
- ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca
- ¿Qué eso de MRMS que convierte sensores en alertas?
- De la lluvia a la alerta en el teléfono: así funciona el sistema en EE.UU.
Sin radares no se puede implementar un sistema de avisos de inundaciones-relámpago; no conozco ningún sistema operativo que prescinda de ellos, e incluso, teniendo radares modernos las cosas pueden fallar, no se olviden de la DANA de Valencia. La cadena completa está descrita en ¿Qué eso de MRMS que convierte sensores en alertas?; el caso estadounidense, en De la lluvia a la alerta en el teléfono: así funciona el sistema en EE.UU..
El Cambio Climático promete empeorarlo todo, así que sí, los radares estimando precipitaciones son indispensables para Cuba. Esa es mi opinión, leo atentamente los comentarios y acepto debatir el tema, preferiblemente con hechos y datos, Dato Mata Relato. Los datos de esta serie están en los cinco artículos citados; este post es la interpretación. Me encantaría saber si es que Cuba es el único país que no necesita radares para estimar cuantitativamente la lluvia con fines hidrológicos.
¿Qué hay en Cuba?
Lo que tiene el INSMET:
- Ocho radares meteorológicos que, considerando un radio de 80 km para los tres radares RC-32B, de 100 km para los antiguos radares MRL-5 y de 150 km para el moderno radar METEOR-1500 S para estimar precipitaciones, cubren casi todo el territorio nacional según los radios nominales. El mapa real de cobertura —con bloqueos, orografía y altura del haz— es precisamente una de las tareas pendientes; ver La geografía de la alerta: radares, pluviómetros y el eslabón ¿perdido?.
- Los ocho radares fueron modernizados y los principales elementos de los antiguos radares fueron sustituidos por soluciones modernas muy robustas y sostenibles.
- Los ocho radares disponen de mando automático controlable de forma remota, en principio, desde cualquier sitio de Internet.
- Los ocho radares disponen de doble sistema de procesamiento que incluye el cálculo de la lluvia en ambos (VESTA|Process y VESTA|ORPG).
- Los ocho radares disponen de conexión digital por fibra óptica que los enlaza con el backbone de ETECSA.
- Cinco de los radares están conectados al SEN y tienen grupos electrógenos de respaldo. Tres se alimentan solamente de grupos electrógenos.
No es poca cosa; a mi juicio, es una parte sustancial de lo que se necesita.
Lo que tiene LADETEC:
- Expertos en radares meteorológicos certificados por fabricantes extranjeros, considerados entre la élite del mundo, con amplia experiencia internacional y más de 33 años de trabajo en la especialidad.
- Expertos en automática, programación y uso de la Inteligencia Artificial que se añadieron al grupo de expertos de radar fortaleciendo a LADETEC.
- Nuevas soluciones, mucho más avanzadas, para sustituir a VESTA|Process, VESTA|ORPG, VESTA|WebView2, VESTA|RDA (y sus sustitutos para los radares Doppler, VESTA|RCP + VESTA|Cíclope) que actualmente se usan en la red de radares.
- Nuevas soluciones energéticas y de comunicaciones para que los radares puedan funcionar en la situación actual de asfixia energética y caída de las comunicaciones que sufre el país.
- Puntos de apoyo empresarial en México, Canadá, Alemania y España.
¿Qué habría que hacer?
Nuevamente aclaro que esto es mi visión, una opinión entre muchas que pueda haber:
- Restablecer cuanto antes el funcionamiento de los ocho radares, tal como estaban.
- Introducir modificaciones de hardware, de software y de régimen de trabajo de los radares para lograr que funcionen con un mínimo de energía, alimentados de fuentes fotovoltaicas y eólicas.
- Hacer un estudio de los ángulos de cierre de cada radar en su posición actual y hacer un mapa de cobertura de lluvia por radar para todo el país. La propuesta de mapa de cobertura y rejilla nacional la desarrollo en La geografía de la alerta: radares, pluviómetros y el eslabón ¿perdido?.
- Elaborar un software para plotear la lluvia estimada por cada uno de los radares en una rejilla nacional coordinada con las entradas que demanda el INRH, limpiando el clutter terrestre y marino.
- Entrenar un equipo (uno solo para el país) con meteorólogos, hidrólogos e ingenieros para que se capaciten (LADETEC se ofrece para impartir esta capacitación) en la estimación de precipitaciones por radar y puedan llevar a cabo los chequeos de calidad y la interacción radar-pluviómetro. El esquema de validación radar-pluviómetro está en Medir lluvia: Radar vs. Pluviómetro y San Pedro es el árbitro; los requisitos de QPE, en ¿Estimar precipitaciones con radar? Pero si eso es una bicoca.
¿Sencillo? Los leo en los comentarios, pero de dos cosas sí estoy seguro: se necesita y es posible. Si no se intenta, nunca se hará y terminarán vendiendo los radares como hierros viejos en materia prima.
Si no logramos recuperar los radares sería el fin de los sueños del Comandante en Jefe, Núñez Jiménez, Rosa Elena, Rodríguez Ramírez, Larragoiti, el general Acevedo, Núñez Russis, Chomi, Tomás Gutiérrez, Mayito y de tantos otros, operadores, técnicos, ingenieros y meteorólogos que han hecho posible nuestros logros en los radares.




































































































