¿Podrán los radares del mañana seguir la rápida evolución de los fenómenos meteorológicos?

Tornados devastadores, inundaciones deslumbrantes... Ante fenómenos meteorológicos cada vez más violentos, los radares tradicionales ya no son suficientes. Estos nuevos desafíos climáticos están obligando a los científicos del Laboratorio Nacional de Tormentas Severas (NSSL) a explorar el radar Phased Array (PAR), que podría revolucionar el monitoreo atmosférico.

Los desafíos de los radares tradicionales

Durante más de 30 años, la red de radares NEXRAD (Weather Surveillance Radar, Doppler de 1988) ha estado en el centro de la previsión meteorológica en los Estados Unidos. Esta red de radares Doppler detecta precipitaciones, rastrea tormentas y permite a los meteorólogos detectar señales de advertencia de tornados.

Sin embargo, el tiempo de exploración de este radar, que dura entre cuatro y seis minutos, constituye una limitación importante: los fenómenos violentos como tornados, inundaciones repentinas o ráfagas a menudo evolucionan en unos pocos segundos, escapando así a los radares NEXRAD y dejando “zonas grises” críticas.

Esta falta de capacidad de respuesta plantea un verdadero problema de seguridad para las poblaciones en caso de mal tiempo extremo. Además, el envejecimiento del sistema NEXRAD, que se espera que quede obsoleto en la década de 2030, hace urgente desarrollar un sistema capaz de proporcionar información más frecuente y precisa para seguir el tiempo en tiempo real.

¿Qué es un radar de matriz en fase?

El radar de matriz en fase (PAR) se basa en una tecnología radicalmente diferente. A diferencia de los radares tradicionales que utilizan una antena giratoria, el PAR está equipado con una única antena fija compuesta por cientos o incluso miles de elementos. Cada uno de estos elementos puede transmitir y recibir una señal de forma independiente, lo que permite al PAR controlar electrónicamente la dirección del haz del radar sin que ninguna parte se mueva.

Esta disposición de red (o rejilla) permite al PAR escanear la atmósfera a una velocidad excepcional, reorientando su haz en unos pocos microsegundos para capturar los más mínimos cambios atmosféricos casi en tiempo real.

Beamforming: para precisión y flexibilidad

PAR utiliza una tecnología avanzada llamada formación de haces (beamforming, en inglés). Imaginemos que cada elemento del radar antes mencionado es como un reflector que puede ajustar su luz para iluminar un punto específico. Gracias a esta tecnología, el radar puede enfocar zonas concretas de la atmósfera, con gran precisión, sin que se pierda luz.

La beamforming también mejora la calidad de la imagen, reduciendo las señales no deseadas para ofrecer datos más nítidos. Esta capacidad de objetivos múltiples, resultante de los avances militares, otorga a PAR una ventaja significativa en meteorología: la capacidad de monitorear y analizar varios fenómenos meteorológicos de manera rápida y precisa.

¿Monitoreo en tiempo real?

La velocidad de escaneo del PAR es una ventaja importante. Mientras que NEXRAD tarda varios minutos en completar un escaneo completo, PAR puede hacerlo en menos de un minuto. Esta capacidad de respuesta es crucial para observar fenómenos que evolucionan rápidamente, como tormentas, tornados e inundaciones repentinas, donde cada segundo cuenta para alertar a las poblaciones y organizar la ayuda.

La flexibilidad del PAR, que puede centrar sus observaciones en un área específica sin necesidad de un escaneo completo, también aporta una ganancia en eficiencia. En caso de tormenta, el PAR puede concentrar sus esfuerzos en la parte más intensa de la tormenta o reorientarse instantáneamente ante la aparición de un potencial torbellino.

Aplicación y ventajas

Además, PAR está diseñado para resistir fallas mecánicas y al mismo tiempo brindar una cobertura más dinámica y adaptable. Además de los fenómenos meteorológicos, esta tecnología es muy utilizada en los sectores de defensa y aeroespacial por sus capacidades de detección precisa y rápidas actualizaciones.

Por ejemplo, los radares en fase montados en barcos militares pueden rastrear más de 100 objetivos a la vez, lo que demuestra la capacidad de PAR para monitorear múltiples eventos climáticos críticos simultáneamente.

Desafíos y perspectivas de implementación

Aunque prometedora, la tecnología PAR tiene desafíos. Su implementación requiere de una infraestructura compleja y capacidad de procesamiento de datos en tiempo real, debido a que cada escaneo genera una gran cantidad de información.

Además, PAR tiene un ángulo de cobertura limitado de aproximadamente 120°, lo que requeriría múltiples radares para cubrir grandes regiones. Su coste de desarrollo e instalación también es elevado, lo que dificulta su adopción a gran escala en el corto plazo.

Sin embargo, los investigadores del NSSL están trabajando en la implementación de PAR para 2040, para reemplazar gradualmente a NEXRAD. La transición a esta tecnología requerirá un importante apoyo financiero y tecnológico, pero podría resultar esencial para hacer frente a los crecientes desafíos climáticos.

Fuentes y referencias de la noticia:

- A clear vision: Phased Array Radar innovating future