Com s’obtenen les imatges radar?

Composició d’imatges volumètriques de 4 radars

La visualització radar que s’ofereix al web de l’SMC és una imatge composta a partir de les dades de la xarxa de radars meteorològics (XRAD), formada pels radars de Vallirana, Puig d’Arques, La Panadella i Tivissa-Llaberia. Es genera a partir de la informació de les observacions volumètriques dels quatre radars, introduint-hi les correccions que es descriuen més endavant. Cada volum radar té un abast de fins a 130 km de radi (excepte en el cas de la Panadella, l’abast del qual arriba fins als 150 km). La informació corresponent a les àrees d’intersecció entre més d’un radar prové del valor màxim observat, sempre que aquest valor s’hagi generat amb informació volumètrica. La resolució de la imatge és d’1 km i s’actualitza cada 6 minuts. La informació corresponent a punts més allunyats dels radars (fins 250 km) s’obté a partir d’un escombrat únic de llarg abast que només es realitza per la primera elevació d’antena, tenint en compte les particularitats atmosfèriques que s’han observat a la zona amb informació volumètrica.

Una observació volumètrica d’un radar es genera a partir de sèries d’observacions realitzades amb diferents angles d’elevació de l’antena sobre l’horitzó (imatges tipus PPI, o Indicadors de la Posició al Pla). Un cop es disposa d’aquesta informació s’inicia un tractament de les dades per tal d’estimar el valor de la reflectivitat a nivell de la superfície del terreny. Aquesta és una dada indirecta que cal calcular, ja que els radars no mesuren prop de la superfície, sinó a una certa alçada. Realitzar aquest tractament de les dades de forma eficient i innovadora ha suposat anys de treball.

Com s'obtenen les imatges radar — Resultat de l’algorisme de composició aplicat a dades dels radars de Tivissa-Llaberia i la Panadella enregistrades el 17 de Setembre de 2009 a les 20:24 UTC. La imatge superior esquerra mostra el producte composat de curt abast, la superior dreta el producte composat de llarg abast, i la imatge inferior el resultat del nou algorisme de composició

Recerca necessària pel tractament de les dades

L’any 2001 va arrencar un projecte de col·laboració en R+D+I entre el Servei Meteorològic de Catalunya (SMC), el Centre de Recerca Aplicada en Hidrometeorologia de la Universitat Politècnica de Catalunya (CRAHI-UPC) i l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA). Des d’aleshores aquests organismes han treballat conjuntament per aconseguir una eina de tractament de les dades radar que pugui donar suport a la vigilància i a la previsió hidrometeorològica, facilitant les tasques de generació d’avisos d’observació d’intensitat de precipitació.

Aquesta eina, anomenada Eina Hidrometeorològica Integrada (EHIMI), es basa en un processat avançat d’imatges radar a partir d’una sèrie d’algorismes que milloren la qualitat de les estimacions fetes pels radars meteorològics i que permeten anar molt més enllà de qualsevol dels aplicatius de processat que ofereixen els fabricants de radars, especialment pel que fa a l’estimació quantitativa de la pluja.

Correccions implementades

Les correccions addicionals incorporades al llarg d’aquests anys han estat:

Identificació avançada d’ecos no-meteorològics (mitjançant un algorisme de lògica difusa adaptat a cada radar), que permet eliminar ecos orogràfics i d’altres ecos no precipitants.
Correcció de zones parcialment apantallades, bé per obstacles orogràfics o edificis i antenes.
Identificació de les zones amb diferents tipus de precipitació i tractament diferenciat en l’aplicació dels algorismes en funció de les seves característiques.
Estimació de la precipitació al terra eliminant efectes com el de la Banda Brillant (zona d’alta reflectivitat en l’estrat on es produeix el pas de neu a pluja) o la subestimació introduïda per la distància al radar.
Avaluació i correcció de l’atenuació causada per precipitació intensa prop del radar.
Mòdul de composició d’informació provinent de diversos radars.
Introducció de factors de correcció variables en el temps extrets a partir de la comparació entre l’estimació radar i els 166 pluviòmetres de la Xarxa d’Estacions Meteorològiques Automàtiques (XEMA).

Aquests algorismes han estat seleccionats per la Organització Meteorològica Mundial per a participar en el projecte internacional d’intercomparació d’algorismes de tractament d’imatges de radar meteorològic amb la finalitat d’establir recomanacions de com s’hauria de fer el processat radar en els propers anys.

Gràfic del punt de xoc del feix amb l'orografia

Exemples apantallament de l'orografia en els radars — Quan el feix radar xoca amb l’orografia diem que es produeix un apantallament, ja que una part de l’energia emesa es perd degut al xoc (esquerra). Mapes d’apantallaments del radar de Puig d’Arques per al PPI més baix(centre) i per a un PPI a 1º d’elevació (dreta), on es mostra la pèrdua d’energia simulada (en %).

Mapa de freqüències d'ocurrència d'ecos no meteorològics — Mapa de freqüències d’ocurrència d’ecos no meteorològics en el domini del radar de Puig d’Arques sobre la mostra de casos utilitzada per a l’ajust de l’algorisme de lògica difusa

Imatge radar d’alta qualitat

Un dels subproductes nascuts arran d’aquest projecte és la imatge composada radar que apareix a la pàgina web de l’SMC. En aquesta imatge s’ha aconseguit eliminar, de forma gairebé total, els ecos no corresponents a precipitació que abans apareixien, com ara els associats a vaixells, avions, parcs eòlics, interferències, onatge important, i els originats per la propagació anòmala de les microones en certes situacions meteorològiques, especialment en fortes inversions tèrmiques.