Calibración preliminar de la estación de radar «Eco-Nube»

Abstract

Las diferencias observadas en la morfología de las señales adquiridas por un radar pluviométrico experimental de bajo costo, bajo diferentes condiciones meteorológicas, permitieron formular un índice para cuantificar la nubosidad. Los resultados obtenidos mostraron que existen diferencias significativas en los patrones de las señales normalizadas del radar que permiten identificar las condiciones de nubosidad. Se comprobó que las variaciones en amplitud y longitud de la onda de la señal aumentan a medida que se incrementa la nubosidad. Esta característica permitió clasificar las señales según las condiciones meteorológicas predominantes. Para cuantificar la potencia de las señales, se formuló un índice basado en la media del área bajo la curva de los ciclos completos de las señales normalizadas. Este índice varía en un rango entre 0 y 1, donde 0 corresponde a un día totalmente despejado y 1 a un día altamente nublado con elevada probabilidad de lluvia. La relación entre la intensidad de la lluvia y la reflectividad medida por el radar fue establecida de forma preliminar, presenta una tendencia potencial con un coeficiente de determinación de R 2 =0.98 para el ajuste de las medianas de los pares de Z (Reflectividad) - R (Intensidad) disponibles por intervalos de intensidad de 5 minutos, lo que implica que un alto porcentaje de los datos es explicado por el modelo matemático. No obstante, existe un alto grado de incertidumbre asociado al proceso experimental y al intervalo temporal de lluvia monitoreado, que hace que la ecuación de calibración sea preliminar y que requiera la adquisición de un mayor número de pares de Z-R a una diferencia del tiempo menor, a través del sistema de radar. Los beneficios de esta investigación radican en que permiten acercarse a una calibración hidrológica preliminar de un radar experimental de bajo coste, construido a partir de un microondas convencional, para la cuantificación de la nubosidad y estimación de la potencia de las señales registradas durante los eventos de lluvia

The observed differences in the morphology of the signals acquired by a low cost experimental rainfall radar, under different meteorological conditions, allowed to create an index to quantify the cloudiness. The results showed that there are significant differences in the patterns of the normalized radar signals that allow to identify the conditions of cloudiness. It was found that the variations in amplitude and length of the signal wave increase as the cloudiness increases. This characteristic allowed to classify the signals according to the prevailing meteorological conditions. To quantify the power of the signals, an index based on the mean of the area under the curve of the complete cycles of the normalized signals was formulated. This index varies in a range between 0 and 1, where 0 corresponds to a fully clear day and 1 to a highly cloudy day with a high probability of rain. The relationship between rainfall intensity and radar reflectivity was preliminarily established. It has a potential trend with a coefficient of determination of R 2 =0.98 for the adjustment of the medians of the Z (Reflectivity) - R (Intensity) pairs available by intensity intervals of 5 minutes, implying that a high percentage of the data is explained by the mathematical model. However, there is a high degree of uncertainty associated with the experimental process and the time interval of monitored rain, which makes the calibration equation preliminary and requires the acquisition of a larger number of Z-R pairs at a smaller time difference, through the radar system. The benefits of this research are that they allow us to approach a preliminary hydrological calibration of a low cost experimental radar, constructed from a conventional microwave, for the quantification of cloudiness and estimation of the power of the signals recorded during the events of rain