Preguntas y respuestas rápidas

[fmpiscitelli]

El SE de Mendoza sigue recibiendo muchísima lluvia. Cuánto se estará acumulando... ¿150 mm en algunas zonas?

Me interesa saber cuánto se acumula anualmente en Bowen (SE de la provincia). En los videos sale todo verde. Y recibe un montón de lluvias en época estival viendo los radares.

Mirar la reflectividad del radar e inferir un acumulado de precipitación es un error que la misma gente de Contingencias comete frecuentemente, no lo recomiendo en regiones semi-áridas como Mendoza. Por lo general la zona de Gral. Alvear, Bowen y alrededores acumula entre 350 y 450 mm anuales, dependiendo el período que se considere. San Rafael anda por ahí (362.1 según SMN para 1981-2010, 374.8 para 1987-2016).

En el Gran Mendoza no hubo acumulados destacables (entre 3 y 6 mm en Godoy Cruz, 2 mm en Observatorio), pero San Carlos clavó 42 mm y Malargüe 41 mm

Hola, gracias por responder.
Sé que la reflectividad muestra el tamaño de las gotas y no la intensidad de la lluvia, pero ¿no son proporcionales? ¿qué tiene de diferente la lluvia en una región semi árida que en un lugar más húmedo?
Acá en el foro siempre se toma la reflectividad como un signo de intensidad.

Hola me sumo a esta interesante discusión.

La meteorología de radar es un tema apasionante y que tiene algunas consideraciones que no siempre se tienen en cuenta.

En principio la reflectivdad como tal mide la intensidad de la retrodispersión de la onda que emite el radar (en el rango de las microondas), o sea mide la respuesta del pulso emitido al interactuar con un eco dado. Eso se mide en decibelios (dB), en el caso de la reflectividad se mide en dBZ porque la variable reflectividad se suele denominar con la letra Z en el radar (en el caso de radares con doble polarización es Zh y Zv reflec horizontal y vertical, respectivamente).
Dicho esto hay que tener en cuenta que los valores de reflectividad no siempre responden a lo mismo. La reflectividad como tal no puede explicar la microfísica de la nube (es decir el tamaño y el tipo de gotas o cristales que conforman la nube). Si bien es cierto que a reflectividades altas se espera una mayor intensidad de la precipitación esto no es necesariamente así. Se pueden obtener reflectividades muy altas como consecuencia de tener una nube compuesta por gotas de precipitación muy grandes y/o granizo, pero generada en un entorno mas bien seco en donde el contenido de agua liquida no es demasiado alto (típico de zonas aridas como Mendoza). O se pueden dar reflectividades altas debido a una muy alta concentración de gotitas de pequeño tamaño (más tipico de tormentas en entornos muy húmedos). Probablemente en el primer caso haya mayor discrepancia entre lo que finalmente midio un pluviometro en superficie y lo que estimo el radar (al margen de que si el entorno está seco juega el factor evaporación de las gotas entre la base de la nube y el suelo)- creo que esta era la duda de Santi- mientras que probablemente en el segundo caso lo medido en el pluviometro se acerque mas a lo que mostro la reflectividad (mayores acumulados en zonas de mayor reflectividad). En esa linea varios estudios revelaron que en realidad la reflectividad del radar tiende a sobre estimar los acumulados (además hay que tener en cuenta que según la frecuencia en la que opere el radar: banda x- banda C o banda S puede tener mayor o menores dificultades con la atenuación de los ecos y eso puede generar grandes problemas de medición de reflectividad).

O sea que la reflectividad nos da una "idea" de la intensidad de la tormenta en cuanto a que puede tener hidrometeoros grandes o aguaceros importantes, pero por sí sola no puede darnos información de la pp acumulada. En ese caso se deben tener en cuenta otros factores como la velocidad de desplazamiento de la tormenta (o sea cuanto tiempo se mantiene precipitando en la misma zona), y el contenido de agua liquida disponible para precipitar. En meteorología se suele usar una variable conocida como VIL (Vertical Integral Liquid) que es básicamente el contenido de agua liquida que contiene la nube en toda su estructura vertical. Si bien esta variable se calcula a partir de la reflectividad al ser una integración vertical logra estimar mejor el acumulado puntual de la tormenta, hace unos años atras se creía que el VIL era un muy buen estimador de ascendentes vigorosas y granizo, pero después se descubrió que no y que de hecho tiene grandes problemas de subestimación cuando la ascendente se inclina con la altura (tipico de SC's por ejemplo). Hoy por hoy el VIL funciona muy bien en situaciones de nubes cálidas que generan grandes pero puntuales tasas de precipitación.
La microfísica de nubes es super importante para determinar los efectos de las tormentas en superficie. Si quisieramos conocerla mejor se tendría que recurrir a variables polarimétricas como el Zdr, el RoHv, el Phi o el KDP. No he tenido el placer de trabajar con estas variables (aún) así que toco de oído, pero entiendo que son capaces de identificar zonas con alta concentración de gotas pequeñas o grandes, granizo pequeño o grande e incluso granizo seco o húmedo. Incluso se utilizan en muchos casos para calibrar o mejorar la atenuación del radar. Quizás Martíin (Chuekin) pueda explicarlo mejor.

De todas formas al final del día todo lo que mide o estima un radar no puede ser proyectado 100% a lo que pasa en superficie, el sensor tiene sus propias dificultades y además hay factores de microescala que pueden incidir en lo que finalmente ocurra en la superficie. Es una herramienta super poderosa y útil pero está lejos de tener la verdad revelada, ser conciente de las limitaciones del radar y de las caracteriticas de la medición ayuda a mejorar la interpretación. He visto muchas veces en el foro que hablan de "guau que linda supercelda" mirando solo una imagen de reflectividad (y en formato COLMAX) y la realidad es que las SC's tienen una estructura y una definición muy específica que, a veces, no puede ser identificada con tanta ligereza..ojala algún día el SMN publique las imágenes PPI y Doppler para que todos podamos ver los patrones clasicos de SC's en tiempo real (soy muy ingenuo no?).

[Ernest]

Espectacular explicación Fran, me saco el sombrero. De paso me viene bien para repasar conceptos oxidados acerca de temas que no son lo mío.
Lo de identificar SC mediante Colmax es un error que veo seguido, creo que se termina usando como sinónimo de tormenta intensa y/o extensa y no es así, si bien suelen abarcar un área mayor que las tormentas unicelulares.

[Santiago Linari]

Uff muchísimas gracias por la explicación Fran!!!
No me quedó claro en qué situaciones el radar sobreestima la precipitación acumulada, ¿cuando las gotas son grandes pero no muchas o cuando son chicas pero en gran cantidad?

Yo decía que la zona de General Alvear debía estar acumulando muchísimo porque la reflectividad era muy alta y se mantuvo así por varias horas. ¿Eso no modifica el entorno, humedeciéndolo y de esa forma disminuyendo la evaporación?
De última en vez de analizar si las gotas son grandes o chicas pero abundantes dependiendo de en qué región se dé (si en una zona árida o lluviosa) hay que analizar la situación en particular (si hubo una entrada de aire húmedo o la masa de aire es más bien seca).

[fmpiscitelli]

Uff muchísimas gracias por la explicación Fran!!!
No me quedó claro en qué situaciones el radar sobreestima la precipitación acumulada, ¿cuando las gotas son grandes pero no muchas o cuando son chicas pero en gran cantidad?

Yo decía que la zona de General Alvear debía estar acumulando muchísimo porque la reflectividad era muy alta y se mantuvo así por varias horas. ¿Eso no modifica el entorno, humedeciéndolo y de esa forma disminuyendo la evaporación?
De última en vez de analizar si las gotas son grandes o chicas pero abundantes dependiendo de en qué región se dé (si en una zona árida o lluviosa) hay que analizar la situación en particular (si hubo una entrada de aire húmedo o la masa de aire es más bien seca).

De nada!
Yo lo que decía es que podés tener reflectividades altas cuando las gotas son grandes pero no muchas o cuando son chicas pero en gran cantidad pero que probablemente en el primer caso el acumulado real sea menor que en el segundo (a iguales valores de reflectividad).

No estoy al tanto puntualmente de la situación del otro día, pero el factor persistencia obviamente que juega (siempre teniendo en cuenta lo que dije más arriba)

[Santiago Linari]

Uff muchísimas gracias por la explicación Fran!!!
No me quedó claro en qué situaciones el radar sobreestima la precipitación acumulada, ¿cuando las gotas son grandes pero no muchas o cuando son chicas pero en gran cantidad?

Yo decía que la zona de General Alvear debía estar acumulando muchísimo porque la reflectividad era muy alta y se mantuvo así por varias horas. ¿Eso no modifica el entorno, humedeciéndolo y de esa forma disminuyendo la evaporación?
De última en vez de analizar si las gotas son grandes o chicas pero abundantes dependiendo de en qué región se dé (si en una zona árida o lluviosa) hay que analizar la situación en particular (si hubo una entrada de aire húmedo o la masa de aire es más bien seca).

De nada!
Yo lo que decía es que podés tener reflectividades altas cuando las gotas son grandes pero no muchas o cuando son chicas pero en gran cantidad pero que probablemente en el primer caso el acumulado real sea menor que en el segundo (a iguales valores de reflectividad).

No estoy al tanto puntualmente de la situación del otro día, pero el factor persistencia obviamente que juega (siempre teniendo en cuenta lo que dije más arriba)

Duda aclarada!
Hay un montón de veces que veo reflectividades altas que están mucho tiempo en la misma zona (en la zona este de la provincia sobretodo). Aunque pueden ser gotas grandes, se me hace demasiado. O llueve un montón o los radares sobreestiman la reflectividad.

[Chuekin]

Gracias Fran por el llamado, aunque la explicación está fantástica.

Agrego que, como ya mencionó Fran, el área de estudio de distribuciones de gotas (DSD o PSD por drop size distribution o particle size distribution) y cómo las observa el radar es gigante y no trae muchas satisfacciones. Una DSD es un histograma o una curva que dice cuánta cantidad de gotas hay de un determinado diámetro. No encuentro ahora una figura que represente rápido lo que quiero explicar pero existen varias metodologías para poder estimar la lluvia con radar de una manera más o menos coherente, voy a mencionar un poco de esto en lo que sigue pero de todas maneras, conociendo un poco la meteorología de Mendoza también está la salvedad de que el granizo (el hielo en general) te tira las estimaciones a cualquier lado.

Como decía Fran, el radar estima en un volumen determinado (cada pixel de radar) a partir de la intensidad de la señal recibida un valor que convierte a reflectividad. Este valor puede darse por infinitas distribuciones de gotas; copio un ejemplo que pusimos para el curso de radar. La ecuación de radar (teórica) puede utilizarse para calcular la reflectividad que da un conjunto de gotas, entonces si en un volumen del espacio determinado tenés:

- 1000 gotas de agua de 1 mm de diámetro ó
- 16 gotas de agua de 2 mm de diámetro

la reflectividad es de 30 dBZ. Si se calcula el volumen de agua que hay en cada distribución, la diferencia es enorme pero sin embargo el radar ve lo mismo. Este es el problema base de la estimación de precipitación con radar.

Para poder cuantificar un poco este error lo que se hace es tratar de calcular en promedio cómo llueve en un determinado lugar y relacionarlo con la reflectividad que se midió. Idealmente uno quisiera tener la DSD completa porque la gracia es que cuando tenés la curva podés calcular no solo la reflectividad sino la tasa de precipitación, el contenido de agua líquida, entre otras con fórmulas para cada una. Entonces:

1) si uno tuviera un instrumento que pueda medir directamente la DSD, por ejemplo un disdrómetro, puede hacer una climatología de la reflectividad (Z) y la tasa de pp (R) y encontrar entonces una relación climatológica (anual, por estaciones, mensual, etc etc) de Z y R.

2) si uno mide la reflectividad con un radar que conoce (más sobre esto en un rato) y tiene pluviómetros (con muchas salvedades) puede relacionar la reflectividad que midió el radar con la cantidad de lluvia y conseguir una relación Z-R.

Existen otros métodos pero básicamente usando el método 2 en 1948 Marshall y Palmer encontraron que hay una relación empírica entre Z y R, que es exponencial y que algunas constantes involucradas tienen que determinarse para cada lugar y época del año de forma independiente: Z = 200 * R^(1.6). Esta relación es TAN importante que se utiliza al día de hoy (con el 200 y el 1.6 variando como decía) de forma muy poco modificada. Es cierto que después la tecnología de radar se actualizó lo suficiente como para entender que las variables de doble polarización tienen un valor agregado enorme, por ejemplo para medir con menor error el contenido de agua líquida; pero también la variable principal de todos los radares del mundo es la reflectividad y tener una relación empírica como punto de partida es un paso enorme. Como también dijo Fran, en general usar estas fórmulas tiende a sobreestimar la precipitación acumulada pero otro gran punto que se utiliza es tener una red densa de pluviómetros para corregir los lugares con mayor sobreestimación con la "verdad" de superficie.

Ahora..... sin entrar en detalles de tipos de radares (principalmente la frecuencia de operación), el Z que se usa para la relación Z-R es la reflectividad lineal, no en dB como decía Fran que sí se usa para mirar en las imágenes PPI, COLMAX, etc. Esto significa que el valor de Z medido por el radar tiene que ser lo más cercano posible al valor "real" de Z que tiene un volumen con gotas; los errores en este punto pueden ser gigantes, por ejemplo (aprox):

20 dBZ = 100 Z
23 dBZ = 200 Z

si el dBZ real era de 20 y tu radar midió 23, tu Z real era la mitad. Metiendo este Z trucho a la relación Z-R te va a dar cualquier cosa. Con esto quiero decir que si el radar no está calibrado (esto es, que la medición de Z sea "siempre" lo más cercana posible a la real), la estimación de R es una mentira.

Para cerrar -porque me fui mega de tema con el largo de esto-, la estimación de precipitación con radar tiene más desafíos que certezas y son muchos los factores que modifican significativamente el valor estimado. No me metí con granizo pero es abrir una caja enorme, una práctica usual es limitar la reflectividad máxima que entra en la relación Z-R a 55 dBZ para minimizar el efecto del granizo aunque sabemos bien que hay granizo con valores menores. Les dejo el ejercicio (?) de calcular cuántos mm/hr de tasa de pp da usando una reflectividad de 60 o 65 dBZ y vean qué linda que es la sobreestimación. Finalmente, utilizar la pp estimada por sí sola no está mal para tener una guía de acumulación de lluvia (por ejemplo como hablaban de la persistencia de celdas en una misma zona) pero lo más importante es cotejar con las (poquísimas) estaciones con pluviómetros disponibles y ver -a grosso modo- cuánto se está sobreestimando arealmente con el radar la pp real.

[fmpiscitelli]

Excelente Martín! Enorme explicación. No trabaje aún con relaciones Z-R así que no tenía idea de cantidades. Gran aporte!

[Carlitos12]

Como hace el calculo el SMN de la temperatua media cuando no tiene la medicion 06Z?
porque en Ctes Aero ya no observan más de 00Z a 09Z

[Ernest]

Hay unas correcciones de temperatura y HR que se aplican por zona y por mes en base a observaciones de estaciones cercanas o física/geográficamente similares que sí observan a las 6z o de registros antiguos. Hace poco se hizo una nueva tabla de correcciones (yo me encargué de eso, de hecho) porque la vieja era como de los años 30 y usaba series muy cortas o discontinuas en algunos casos. La idea sería no sólo seguir con esa serie sino hacer un recálculo, al menos unas décadas para atrás. En muchos casos la corrección vieja y la nueva se parecen pero en unos pocos hubo cambios muy grandes en las correcciones, de hasta un grado en algunos meses.

[Carlitos12]

Que complejo, justo que ahora tengo tiempo se sacar las medias de Corrientes, al final esperaré lo que publica el SMN nomas.