Radar Doppler en tiempo real

Radar Doppler en tiempo real

 Análisis y entrega de datos de radar Doppler aerotransportado en tiempo real

SALTO A DATOS

O DESPLÁCESE PARA SABER MÁS

Quiénes somos

| Paul Reasor, Ph.D

Investigador principal

| John F. Gamache, Ph.D

Co-investigador principal

Peter P. Dodge

Miembro del proyecto

| Frank Marks, Sc.D.

Miembro del proyecto

| Joseph S. Griffin

Miembro del proyecto

| Nancy F. Griffin

Miembro del proyecto

| Jason A. Sippel

Miembro del proyecto

Un agradecimiento especial a nuestros colaboradores adicionales, incluidos John Hill (OMAO/AOC), Christopher Mello (NHC) y Stephanie Stevenson (CIRA/NHC).

Antecedentes

Radar Doppler de cola

Radar Doppler de cola (TDR): El sistema de radar Doppler de cola está situado en la parte trasera del avión. Mientras el avión vuela a través de una tormenta, el TDR mide continuamente secciones transversales casi verticales de la precipitación y los vientos. Al unir todas estas secciones transversales, los científicos pueden crear una imagen tridimensional de la tormenta. Este "TAC" tridimensional puede mostrar dónde están los vientos más fuertes, hasta dónde se extienden los vientos fuertes desde el centro de la tormenta y dónde se producen las precipitaciones más intensas. 

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Foto del radar Tail-Doppler, situado en la parte trasera del avión P-3. Crédito de la foto: AOML/ NOAA.
Foto del radar Tail-Doppler, situado en la parte trasera del avión P-3. Crédito de la foto: AOML/ NOAA.

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Radar del fuselaje inferior (LF):

El sistema de radar LF está situado en la panza del avión. Escanea horizontalmente, como lo haría un sistema ordinario de radar Doppler en tierra, y proporciona a los científicos una visión de alta resolución temporal de los remolinos de viento y las precipitaciones cerca de la altitud de la aeronave.

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Esta imagen muestra el radar de fuselaje inferior del avión P-3 tomando datos de radar en el huracán Edouard. Crédito de la imagen: NOAA.
Esta imagen muestra el radar de fuselaje inferior del avión P-3 tomando datos de radar en el huracán Edouard. Crédito de la imagen: NOAA.

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El proceso de control de calidad

Para que los datos del radar Doppler de cola sean útiles en tiempo real, hemos desarrollado un algoritmo que automatiza el proceso de control de calidad de los datos. Además de eliminar eficazmente el ruido de los datos, el algoritmo interpreta adecuadamente las mediciones del viento Doppler a lo largo del haz del radar. Antes del desarrollo final de este algoritmo en 2005, los datos del radar Doppler de cola tenían que ser controlados manualmente por los científicos, restringiendo su uso principalmente a estudios de investigación mucho después de la temporada de huracanes.

La automatización de este proceso de control de calidad abre las puertas a aplicaciones de investigación más oportunas. Amplía el uso de los datos del radar Doppler de cola para todos los colaboradores, y su utilización en tiempo real para mejorar la orientación disponible para los pronosticadores encargados de evaluar las posibles amenazas de huracanes.

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John Gamache supervisa los gráficos de control de calidad mientras está en el aire. Crédito de la foto: AOML/ NOAA.
John Gamache supervisa el proceso de control de calidad en el aire. Crédito de la foto: AOML/ NOAA.

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Logros clave

  • Asimilación operativa de los datos del radar Doppler de los P-3 de la NOAA

    Septiembre de 2013

  • Primera asimilación de datos del radar Doppler P-3 de calidad controlada en el modelo experimental de investigación y previsión meteorológica de huracanes

    Octubre de 2010

  • Primera transmisión exitosa de superobservadores y asimilación en el modelo de investigación no operacional (WRF-ARW) en tiempo real

    Agosto de 2008

  • Huracán Katrina: Primera transmisión en tiempo real al Centro Nacional de Huracanes de los análisis de viento Doppler en tiempo real realizados a bordo del avión P-3 de la NOAA

    Agosto de 2005

  • Campos de viento de huracanes en tierra a partir de un solo radar Doppler

    Septiembre de 1998

  • Radar Doppler de barrido vertical

    Agosto de 1996

  • Transmisión de imágenes de reflectividad de radar aéreo y campos de viento Doppler desde el interior del huracán

    Septiembre de 1993

Métodos de muestreo

Recogemos las mediciones de viento y precipitación del radar Doppler aerotransportado de los aviones P-3 y G-IV, controlamos la calidad de los datos en el avión y luego los entregamos a nuestros socios del Servicio Meteorológico Nacional en tiempo real. Los datos de calidad controlada que se envían al Centro de Modelización Ambiental contribuyen a una inicialización precisa del modelo de Investigación y Previsión Meteorológica de Huracanes necesario para las previsiones detalladas de la estructura, intensidad y trayectoria de las tormentas.

Las imágenes tridimensionales del radar Doppler de cola de la tormenta y las vistas de alta resolución del radar de fuselaje inferior de la precipitación se envían directamente al Centro Nacional de Huracanes y a otras oficinas locales de previsión meteorológica. También ponemos estos productos de radar en tiempo real a disposición de los investigadores de huracanes dentro de la NOAA y en todo el mundo para aumentar la comprensión de los procesos que tienen lugar en los huracanes. Lea más sobre lo que hacemos en la página web Blog del HRD.

Los cazadores de huracanes se sientan en la cabina del P3 (un avión especializado creado para ser un laboratorio volador). Los pilotos se acercan al ojo de un huracán como se muestra a través de la ventana frontal. Crédito de la foto: NOAA.
Los cazadores de huracanes se sientan en la cabina del P3 (un avión especializado creado para ser un laboratorio volador). Los pilotos se acercan al ojo de un huracán como se muestra a través de la ventana frontal. Crédito de la foto: NOAA.

Objetivos

Recoge.

Desde finales de la década de 1970, el AOML participó de forma significativa en el desarrollo y la utilización de los sistemas de radar aéreo de los aviones cazadores de huracanes de la NOAA. Nuestro objetivo es avanzar en la recogida de datos de radar mediante la evaluación de nuevas tecnologías y el perfeccionamiento de las estrategias de muestreo de huracanes.

Recientemente nos hemos centrado en la recopilación de datos de viento Doppler de calidad, y ahora estamos trabajando en hacer el uso más eficaz de las mediciones de precipitación de todos los sistemas de radar. En 2019, comenzaremos a evaluar las capacidades de investigación del nuevo sistema de radar multimodo de fuselaje inferior, incluido el potencial para utilizar las mediciones de viento Doppler orientadas horizontalmente.

Entregar.

Nuestro objetivo es seguir desarrollando los algoritmos que controlan la calidad y analizan los datos del radar en tiempo real, así como mejorar los métodos de entrega de datos desde la aeronave a tierra. Trabajaremos con nuestros socios del Servicio Meteorológico Nacional para proporcionar productos de radar oportunos y ayudarles a utilizar los datos de la manera más eficaz.

Con este fin, estamos trabajando con el Centro de Modelización Ambiental para determinar si la asimilación de los vientos analizados produce mayores impactos positivos en las previsiones que la asimilación de los datos de viento Doppler en bruto de calidad controlada. Además, este año será la primera vez que los análisis del radar Doppler de cola estén oficialmente disponibles en AWIPS-II para los pronosticadores de huracanes del Centro Nacional de Huracanes, el Centro de Huracanes del Pacífico Central y cualquier otra oficina de previsión. También pretendemos desarrollar productos de radar en tiempo real que ayuden a los científicos durante las misiones de investigación de huracanes.

Mantener.

El AOML sigue supervisando el mantenimiento del repositorio de datos y análisis del radar aerotransportado. Aunque todos los datos y análisis de radar desde 2012 hasta el presente están archivados por la rama de ciencia e ingeniería del Centro de Operaciones Aéreas, seguimos siendo los únicos puntos de contacto para el uso de los datos de radar recogidos durante las misiones de huracanes.

Proporcionamos una visión y un contexto a los conjuntos de datos de manera que sean útiles para la comunidad de investigación científica, integrándolos con todos los datos adicionales que recogemos. Seguimos promoviendo y facilitando el uso de los conjuntos de datos del radar aerotransportado y de los productos del radar en tiempo real en la investigación sobre huracanes de la NOAA y en las colaboraciones con investigadores de todo el mundo.

radardata

Datos actuales y archivados sobre huracanes

Impactos

Impacto comunitario

En última instancia, al perfeccionar los análisis de los datos mediante métodos de control de calidad, el Centro Nacional de Huracanes puede utilizar el modelo de investigación y previsión meteorológica de huracanes para mantener a la comunidad actualizada y bien informada durante un huracán. La protección de la vida y la propiedad es de suma importancia durante cualquier evento meteorológico extremo, y el AOML es capaz de servir a la comunidad mediante la recopilación constante de los datos más recientes del radar Doppler en tiempo real.

Impacto científico

En los últimos 30 años, las mejoras en la tecnología del radar Doppler han contribuido sustancialmente a la comprensión clave de los meteorólogos de los datos de los huracanes. El desarrollo de esta tecnología en tiempo real y con control de calidad para el análisis de datos Doppler es crucial para los científicos y ha hecho avanzar nuevos proyectos de investigación destinados a mejorar la precisión y la calidad de los datos que recogen estos instrumentos y herramientas modernizados.

Impacto comunitario

En última instancia, al perfeccionar los análisis de los datos mediante métodos de control de calidad, el Centro Nacional de Huracanes puede utilizar el modelo de investigación y previsión meteorológica de huracanes para mantener a la comunidad actualizada y bien informada durante un huracán. La protección de la vida y la propiedad es de suma importancia durante cualquier evento meteorológico extremo, y el AOML es capaz de servir a la comunidad mediante la recopilación constante de los datos más recientes del radar Doppler en tiempo real.

Impacto científico

En los últimos 30 años, las mejoras en la tecnología del radar Doppler han contribuido sustancialmente a la comprensión clave de los meteorólogos de los datos de los huracanes. El desarrollo de esta tecnología en tiempo real y con control de calidad para el análisis de datos Doppler es crucial para los científicos y ha hecho avanzar nuevos proyectos de investigación destinados a mejorar la precisión y la calidad de los datos que recogen estos instrumentos y herramientas modernizados.

Publicación destacada

Imagen de la publicación: Wadler, J.B., R.F. Rogers y P.D. Reasor. La relación entre las variaciones espaciales de la estructura de las ráfagas de convección y la intensificación de los ciclones tropicales utilizando un radar Doppler aéreo. Monthly Weather Review, 146(3):761-780, doi:10.1175/MWR-D-17-0213.1 2018

Wadler, J.B., R.F. Rogers y P.D. Reasor. La relación entre las variaciones espaciales de la estructura de las ráfagas de convección y la intensificación de los ciclones tropicales utilizando un radar Doppler aéreo. Monthly Weather Review, 146(3):761-780, doi:10.1175/MWR-D-17-0213.1 2018

Resumen: La relación entre las variaciones radiales y azimutales de las características compuestas de las ráfagas de convección (CB), es decir, las regiones de movimiento ascendente más intenso en los ciclones tropicales (TC), y el cambio de intensidad de las TC se examina utilizando el radar Doppler de cola P-3 de la NOAA. Los pases de aeronaves recogidos durante un período de 13 años se examinan en un sistema de coordenadas girado en relación con el vector de cizallamiento vertical de los vientos de capa profunda y normalizado por el radio de bajo nivel de los vientos máximos (RMW). Se investigan las características de los CB para determinar cómo las variaciones radiales y azimutales de sus estructuras están relacionadas con el cambio de intensidad de los huracanes...

Ver el artículo en PDF.

La relación entre las variaciones espaciales en la estructura de las explosiones convectivas y la intensificación de los ciclones tropicales determinada por el radar Doppler aéreo

Wadler, J.B., R.F. Rogers y P.D. Reasor. La relación entre las variaciones espaciales de la estructura de las ráfagas de convección y la intensificación de los ciclones tropicales utilizando un radar Doppler aéreo. Monthly Weather Review, 146(3):761-780, doi:10.1175/MWR-D-17-0213.1 2018

Resumen: La relación entre las variaciones radiales y azimutales de las características compuestas de las ráfagas de convección (CB), es decir, las regiones de movimiento ascendente más intenso en los ciclones tropicales (TC), y el cambio de intensidad de las TC se examina utilizando el radar Doppler de cola P-3 de la NOAA. Los pases de aeronaves recogidos durante un período de 13 años se examinan en un sistema de coordenadas girado en relación con el vector de cizallamiento vertical de los vientos de capa profunda y normalizado por el radio de bajo nivel de los vientos máximos (RMW). Se investigan las características de los CB para determinar cómo las variaciones radiales y azimutales de sus estructuras están relacionadas con el cambio de intensidad de los huracanes...

Ver el artículo en PDF.

Imagen de la publicación: Wadler, J.B., R.F. Rogers y P.D. Reasor. La relación entre las variaciones espaciales de la estructura de las ráfagas de convección y la intensificación de los ciclones tropicales utilizando un radar Doppler aéreo. Monthly Weather Review, 146(3):761-780, doi:10.1175/MWR-D-17-0213.1 2018
  • Publicaciones y referencias

    Wadler, J.B., R.F. Rogers y P.D. Reasor. La relación entre las variaciones espaciales de la estructura de las ráfagas de convección y la intensificación de los ciclones tropicales utilizando un radar Doppler aéreo. Monthly Weather Review, 146(3):761-780, doi:10.1175/MWR-D-17-0213.1 2018

    Lorsolo, S., J. Gamache, y A. Aksoy. Evaluation of the Hurricane Research Division Doppler radar analysis software using synthetic data. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 30(6):1055-1071, doi:10.1175/JTECH-D-12-00161.1 2013

    Reasor, P., R. Rogers, y S. Lorsolo. Environmental flow impacts on tropical cyclone structure diagnosed from airborne Doppler radar composites. Monthly Weather Review, 141(9):2949-2969,doi:10.1175/MWR-D-12-00334.1 2013

    Rogers, R., S. Lorsolo, P. Reasor, J. Gamache y F.D. Marks, 2012: "Multiscale analysis of mature tropical cyclone structure from airborne Doppler composites", Monthly Weather Review, 140 (1), P. 77-99 (enero de 2012).

    Lorsolo, S., F.D. Marks, J.F. Gamache, y J.A. Zhang, 2010: "Estimación y mapeo de la energía turbulenta de los huracanes utilizando mediciones Doppler aerotransportadas". Monthly Weather Review, 138(9)p.3656-3670 (septiembre de 2010)

    Nuissier, O., R.F. Rogers, y F.Roux, 2005: "A numerical simulation of Hurricane Bret on 22-23 August 1999 initialized with airborne Doppler radar and dropsonde data" Quar.Jour.Roy.Met.Soc., 131 (605) p.155-194 (Jan. 2005)

    Harasti,P.R., McAdie,C.J., Dodge, P.P., Lee, W-C, Tuttle, J., Murillo, S.T., Marks, F.D., 2004: "Real-Time Implementation of Single-Doppler Radar Analysis Methods for Tropical Cyclones: Algorithm Improvements and Use with WSR-88D Display Data", Weather and Forecasting 19(2) 219-239 (febrero de 2004)

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