Los vigías de la atmósfera: El Laboratorio de Radar y Sensores Remotos FAMAF/UNC

Venimos sufriendo desastres climáticos alrededor del mundo: Incendios forestales gigantescos, inundaciones inusitadas, tormentas extremas… Y Córdoba no la excepción y vive en condiciones de vulnerabilidad: La zona centro de Argentina es una de las dos áreas subtropicales del mundo que recibe tormentas tropicales de mayor intensidad. La humedad que sube por calor en el trópico, cuando se enfría se precipita verticalmente sobre estas pampas.

Afortunadamente para Córdoba, desde el 2015 funcionan en la Universidad Nacional de Córdoba el primer Radar Meteorológico Argentino, el RMA1, del Sistema Nacional de Radares Meteorológicos, y el Laboratorio de Radar y Sensores Remotos (LRSR) que funciona en la Facultad de Matemática Astronomía Física y Computación, un tándem de tecnología y conocimiento para brindar no sólo seguridad, sino también base para un mayor desarrollo científico-tecnológico nacional.

“Hoy en día el radar meteorológico es reconocido como una de las herramientas por excelencia en cuanto al monitoreo atmosférico. Posee una muy buena resolución temporal (esto hace referencia a que podemos actualizar datos del cielo en tiempos menores a 10 min) y una buena resolución espacial (qué tan pequeña es la mínima área de estudio)”, apunta Denis Poffo, miembro del LRSR y miembro del Grupo Radar Córdoba.

Los RMA, como todo radar envía microondas que, al interactuar por medio de un proceso físico denominado Scattering ante hidrometeoros de una tormenta u otro fenómeno, generan un eco que es captado por el radar y luego procesado para extraer la mayor cantidad de información posible. Pero a diferencia de un radar convencional, el RMA1 cuenta con una tecnología de doble polarización que lo convierte en un equipo de vanguardia que permite obtener información muy precisa de fenómenos atmosféricos.

La doble polarización es una tecnología por la que cada pulso se emite en un plano vertical y otro perpendicular de manera horizontal, “como quien toma otro punto de vista para mejorar su comprensión de algo bajo observación”, explica Ignacio Montamat, también miembro del Laboratorio y el Grupo Radar Córdoba. Así, este radar cuenta el valor agregado de identificar la velocidad del viento; la capacidad de distinguir entre gotas de agua, hielo, tierra, cenizas, hojas e insectos; o la posibilidad de caracterizar el tipo de precipitación que se está gestando.

Por otro lado, al ser un radar de banda C, que emite microondas con una frecuencia de 5,6Ghz, tienen una alta resolución y un costo razonable de fabricación, pudiendo alcanzar una “visión” muy detallada en un radio de 240 km, y una capacidad de “captación”, percibir que algo pasa, hasta los 480 km de alcance.

En operaciones, su antena parabólica de unos 4,5 metros de diámetro gira 360 grados con una velocidad máxima de seis vueltas por minuto, mientras envía un pulso cada milisegundo. Esa velocidad le permite enviar entre 30 y 60 pulsos por cada posición lo que incrementa el nivel de detalle también en profundidad. Cada vez que finaliza una rotación, el sistema se eleva un grado para cubrir hasta una altura de 20 km que se considera como el límite de los fenómenos meteorológicos de interés. Cada 10 minutos provee una imagen actualizada completa.

[“Granizo gigante en IchoCruz”]

Su área de cobertura le permite advertir al sistema meteorológico nacional, y otras instituciones asociadas, sobre amenazas con tres horas de antelación. Su trabajo en red con el SiNaRaMe y otros sistemas de monitoreo y control permiten actuar con mayor previsión.

La importancia del conocimiento en ciencia y tecnología

“Córdoba es una de las pocas provincias que cuenta con un radar y con personas calificadas para monitorear y analizar eventos hidrometeorológicos; toda una ventaja, respecto a otras provincias que puede derivar en un alto impacto socio económico”, analiza Poffo. “Contar con un radar propio y al alcance de la mano, permite lograr importantes avances en el campo del conocimiento atmosférico y, de esta manera, ir mejorando, optimizando y multiplicando los beneficios de esta poderosa herramienta”, agrega.

Precisamente la instalación del primer RMA de serie en la UNC obedeció a la existencia de personal capacitado tanto para mantenerlo en funcionamiento, como para aprovechar el gigantesco volumen de información producido. Por caso dos docentes e investigadores de la FAMAF, el Dr. Giorgio Caranti y el Dr. Raúl Comes, fueron protagonistas del proyecto SiNaRaMe: Por un lado fueron quienes trazaron los requerimientos técnicos para el proveedor, finalmente la empresa INVAP.

Por otro lado, entre la misma Facultad y el Instituto Universitario Aeronáutico (IUA) se lideró el lanzamiento de carreras de posgrado encargadas de la formación de recursos humanos capacitados para atender este proyecto nacional. Actualmente la FAMAF y la FCEFyN de la Universidad de Nacional de Córdoba están elaborando un proyecto de “Licenciatura en Hidometeorología”. Este proyecto tiene el apoyo del Observatorio Hidro-Meteorológico de Córdoba, el Servicio Meteorológico Nacional y del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Córdoba. La iniciativa se fundamenta en la necesidad de contar con personas idóneas en el área de la Hidrometeorología.

A la hora de montarse el RMA1, ya se contaba con los primeros graduados con experiencia en aplicaciones de radar. El mismo Poffo ya había hecho investigaciones con la información del RMA0, el prototipo de la serie montado por INVAP en Bariloche. Esta capacidad no era menor. La puesta en funcionamiento de un radar meteorológico es compleja y requiere un proceso de calibración, correlacionando las señales obtenidas y los fenómenos atmosféricos de su zona de cobertura.

Por caso para “aprender a leer” la intensidad de las precipitaciones observadas en el radar hizo falta un caso de campo. Seis meses después de la inauguración, el equipo del LRSR aprovechó una tormenta intensa sobre Anisacate, cruzó las señales observadas y la información de los pluviómetros instalados en la región dando lugar a una correlación.

De allí en más dentro del Laboratorio se han llevado a cabo varias tesis de grado y publicado numerosos papers en temáticas vinculadas a la observación atmosférica. Los estudios han cubierto desde elementos tan caros a Córdoba, como la detección de incendios forestales, hasta aplicaciones no convencionales: durante 2015 se pudo observar la migración de la Ascia monuste, la mariposa blanca; en 2017 el movimiento de la Schistocerca cancellata, la langosta migratoria sudamericana; y de manera más continua la actividad de una colonia de murciélagos radicada en La Calera, cuya población se estimó de 900.000 individuos al comienzo del seguimiento.

Nuevas apuestas

Hoy los principales objetivos del Laboratorio ubicado en el subsuelo de la FAMAF son, por un lado, el desarrollo de software que genere un valor agregado a la información de la red nacional de radares meteorológicos argentinos, para que sea utilizado por parte de las empresas e instituciones interesadas.

Por otro el desarrollo de sensores remotos, desde el diseño hasta el prototipo, para el seguimiento de condiciones atmosféricas. Una vez obtenidos resultados la tecnología se transfiere para su producción y comercialización. Así trabajan en lograr una versión compacta, escalable y económica de un sistema de detección de descargas eléctricas a tierra, capaz de geoposicionar los rayos en forma especial y temporal , como así también caracterizarlos en cuanto a intensidad y polaridad.

Paralelamente, el Laboratorio trabaja en colaboración con la empresa cordobesa Omixom SRL para que un desarrollo propio, el SAMDE (Sensor de Anticipación y Monitoreo de Descargas Eléctricas) escale de un prototipo a una primera unidad de serie de producción y su posterior comercialización. El desarrollo de tecnología e investigación meteorológica nacional “implica mayores oportunidades laborales, mejor calidad de conocimiento, mayor independencia tecnológica y mejor calidad de vida a menor costo” se enorgullecen en el LRSR.

¿Por qué es importante y cuáles son los beneficios de contar con una red de radares meteorológicos?

• Clima y pronóstico. Descripción del estado del tiempo, generación de pronósticos a mediano y corto plazo (Nowcasting).
  
• Ambiente. Previsión y monitoreo de contingencias ambientales (granizo, lluvias torrenciales, tormentas severas, entre otras): permite establecer una probabilidad de inundaciones o crecidas por el efecto de lluvias río arriba y brinda una mejor evaluación del estado de cuencas.
  
• Impactos socioeconómicos. Posibilidad de evitar grandes pérdidas humanas y materiales gracias al conocimiento de la próxima ocurrencia de fenómenos significativos, con posibilidad de inundaciones súbitas, caída de líneas eléctricas o granizo.
  
• Energía. Impacto en la producción hidroeléctrica y la distribución eléctrica: el conocimiento de la futura ocurrencia o no de lluvias importantes permite el mejor manejo de las reservas hídricas en represas. Así como también el conocimiento de futuros fenómenos con vientos intensos permite el mejor manejo de la eventualidad de caídas de líneas de alta, media y baja tensión para disponer oportunamente de medios para su reparación.
  
• Logística y movilidad. Seguridad en la navegación y aeronavegación. Además de la previsión de accidentes, el mejor conocimiento de las condiciones meteorológicas facilita la reprogramación de vuelos y embarques.
  
• Producción y minería. Prevención de gastos en el sector minero e hidrocarburífero debido al costo de operaciones que deben interrumpirse en caso de tormenta inminente.
  
• Investigación. Suministro de datos básicos para la investigación científica y tecnológica y estudios de física de la atmósfera.
  
• Innovación tecnológica. Impacto del desarrollo y producción nacional de los radares. Estímulo a industrias y pymes locales. Desarrollo de potencial innovador para la exportación.
  
• Impacto en la producción agropecuaria. El mejor conocimiento de las condiciones meteorológicas mejora la eficiencia de ciertas labores como la aplicación de agroquímicos.
  
• Impacto en redes de transporte / recolección. El mejor conocimiento de las condiciones meteorológicas mejora la eficiencia de la logística para el movimiento de vehículos por caminos anegables o intransitables en caso de lluvias intensas. Por ejemplo: transporte de granos, recolección de la producción lechera, etc.