¿Sabe usted que son las imágenes de radar?
En el mundo moderno las imágenes juegan un papel de primordial importancia, ya expliqué en otro post por qué esto sucede. También di mi opinión, tal vez sesgada por mis 42 años trabajando en eso, sobre el tema de si los radares meteorológicos son o no importantes para la seguridad nacional. Por otra parte, muy importante, pienso yo, es colocar las imágenes correctas con respecto al texto que se publica, de lo contrario se manipula la opinión de los lectores. No se debe hablar de precipitaciones y endosar imágenes satelitales que lo que muestran es la temperatura de las nubes…digo yo, tal vez no tenga razón. Hoy deseo comentar sobre las llamadas “imágenes de radar”. Las comillas vienen porque pretendo con este post romper algunos mitos alrededor de la información que se obtiene de los radares meteorológicos, que antes solo la veía el operador del radar; pero que ahora en menos de un segundo dan la vuelta al mundo.
Las “imágenes de radar”
Lamentablemente, incluso los meteorólogos tienden a empaquetar toda la información que se obtiene del radar meteorológico en un solo término: “imágenes de radar”, como quien echa a la lavadora diferentes tipos de ropa (como hacen los que se ven obligados a hacer esta tarea de improviso), de diferentes colores y texturas y le da la orden: LAVAR ROPA, ignorando que en ese bulto hay diferentes tipos de ropa que ameritan un tratamiento diferenciado. Muchos estudiantes de tesis de Meteorología me han llamado pidiéndome “las imágenes de radar” desde tal día a más cual día del radar tal. Lo dicen como quien pide la temperatura o la presión, como si el radar generara UNA SOLA COSA que llaman IMAGEN. Ya di mi explicación detallada sobre qué miden los radares meteorológicos. Así pues, no existe una cosa única a la que podamos llamar la IMAGEN DE RADAR. El radar puede generar infinidad de imágenes diferentes a partir de la información que captan al explorar la atmósfera. Desafortunadamente, hay que decidir qué parte de la información captada se desea ver, y especificar CÓMO convertirla en una o varias imágenes, y aún más trágicamente, hay que saber cómo hacerlo.
Elementos de una imagen de radar
Escribiré un post aparte comentando lo que se muestra en Internet como imágenes de radar. Hay mucha superchería y mucho de manipulación y de posverdad; pero concentrémonos en comentar lo que IDEALMENTE debe contener una imagen de radar para que esa información sea científica y seriamente útil.
El primer elemento importante es diferenciar si la imagen de radar se está visualizando en una aplicación (de escritorio o remota) dedicada al procesamiento de la información de radar o fuera de este contexto En el primer caso, hay muchos elementos que no es necesario que estén incluidos dentro de la imagen, porque el que está procesando sabe la fecha, la hora, el radar que está viendo, el producto (en un post aparte desmenuzaré lo que significa “producto”) y otras muchas características de la imagen que están disponibles en el contexto, pero no muy evidentes a un primer vistazo.
Una vez que la imagen sale del contexto de la aplicación de procesamiento, es OBLIGATORIO (para que la imagen sea científicamente útil) incluir de forma visible todos los detalles que se usaron en el procesamiento: fecha, hora, ubicación del radar, paleta de colores versus unidad de medida de la variable mostrada, equivalencia de los píxeles en kilómetros, tipo de producto, tamaño de la celda cartesiana seleccionada, espacio de la atmósfera (en las tres dimensiones cartesianas) sobre el que se hizo el procesamiento, el mapa de fondo y la rejilla que pueda estar superpuesta a la imagen para orientarse mejor. Vea la siguiente imagen donde se muestran estos elementos.
Imagen de radar que pone el Instituto de Meteorología en Internet
Aquí pueden ver que es una imagen del radar de Camagüey (y se muestran las coordenadas de latitud, longitud y altitud donde está ubicado el radar), del día 12 de octubre (Día de la Cosmonáutica en honor al vuelo de Gagarin) de 2004 a las 1200 UTC (y se muestra la fecha hora local para Cuba: 8:00 a.m. del propio día 12. Se muestra el tipo de producto (MÁXIMOS) y para si el lector no sabe a qué llamamos MÁXIMOS en nuestro sistema de procesamiento, ponemos el nombre del producto equivalente en el sistema de procesamiento NEXRAD-ORPG, que es el que usan los radares estadounidenses: LRM, que quiere decir Layer Reflectivity Maximum. En la solapa a la derecha se muestra el alcance máximo de la imagen 451 km (que no del radar, que en este caso es de 500 km), y el espesor de la capa para la cual se calculó el producto MÁXIMOS: desde 0 km hasta 20 km de altura. Se muestra el tamaño de la celda del dato polar original a partir del cual se calculó el producto: 1 km x 1.4°. Se muestra la paleta de colores utilizados y la escala de equivalencias con las Reflectividades (expresadas en dBZ), vuelvo a referirme al post sobre el tema de Qué miden los radares meteorológicos. Por último, en la parte inferior de la solapa ponemos la equivalencia de los píxeles en la imagen con el tamaño real: 1 pixel equivale a 4 km2. En el área principal de la imagen se muestra un mapa de fondo topográfico, con el mar de color azul y la tierra en colores que varían desde el verde al marrón según la altura. La información meteorológica, que es “la cosa en sí misma” se muestra superpuesta al mapa (pero por debajo de la máscara) en colores. El color de cada punto representa el valor de Reflectividad en ese punto según la paleta y la escala mostrada en la solapa a la derecha. Por último, está la máscara, que es la capa superior de la imagen. En este caso se usa una rejilla en latitud y longitud para que el que vea la imagen pueda ubicar la información meteorológica a grosso modo. Cuando uno o varios de estos elementos están ausentes, la imagen va perdiendo utilidad científica hasta convertirse en una simple “guinda al pastel”, una caricatura que no dice nada y manipula emocionalmente al lector para supuestamente reforzar el criterio del que escribe.
Observe mi lector, en la imagen debajo, la diferencia entre la información de las imágenes mostradas a la izquierda y a la derecha, ambas las tomé de Internet posteadas en diferentes momentos. Obviamente, la imagen a la izquierda prácticamente no nos dice nada de detalle. Puedo colegir que hay una banda de precipitaciones al sur de Cuba, cubriendo la Isla de la Juventud y que se trata del radar de Casa Blanca (por la crucecita roja en la zona de La Habana). No sé fecha ni hora, ni tiene ninguna rejilla que me pueda dar más detalle de información geográfica. En cambio, la imagen a la derecha me da fecha y hora (UTC y local) me da la paleta de colores y su equivalencia en dBZ con abundante información geográfica (topografía en el mapa de fondo y nombre de las localidades superpuestos como rejilla) y el tamaño de la celda cartesiana. No me dice el nombre del producto utilizado ni la equivalencia de los píxeles con el tamaño real.
La fecha y la hora
Una cosa que le recalco a todas las personas que analizan y publican información de radar es que cuando extraen las imágenes de radar de la aplicación de procesamiento interactivo deben ENFATIZAR el elemento de fecha y hora y no dejarlo con la información de fecha y hora que está en la imagen. Uno “suelta” una imagen en Internet y no se sabe cuándo la van a ver los usuarios. Si se trata de un aviso de un fenómeno peligroso, pues con muchísima más razón la fecha y la hora deben estar BIEN visibles, no basta con mostrar una imagen que al analista le resulta muy obvia, pero al público no. No se debe asustar a nadie con una imagen del tornado que azotó a La Habana en enero de 2018, o con una imagen del huracán Irma del 2017. Recuerde mi amable lector que el público es impresionable, Orson Wells asustó a la radioaudiencia estadounidense con su narración del libro “La Guerra de las Galaxias” de Hebert G. Wells porque creyeron que realmente estaba ocurriendo en ese momento. A mí me gusta mucho la forma en que se enfatiza la fecha y la hora en la imagen de la izquierda (vea imágenes debajo), donde fecha y sobre todo hora, se distinguen al primer vistazo. Ambas muestran correctamente la fecha y la hora, pero en la imagen a la izquierda este elemento resalta mucho más.
Sobre fecha y hora debo agregar que se hace necesaria una referencia universal, por tanto, se prefiere poner la hora de Tiempo Universal Coordinado (UTC) que es la hora del meridiano de Greenwich (antes se usaban las siglas GMT por Grenwich Meridian Time), a veces también conocida como “hora Z” por Zulú time. La hora UTC se escribe sin puntos intermedios, 4 dígitos seguidos: 1823 UTC. Cuando se escribe la hora local (recuerde que la hora local en Cuba cambia a horario de verano) es necesario apegarse a uno de los dos estándares: o ponemos 3:25 a.m. o ponemos 03:25, el cero delante indica que estamos expresando la hora en un sistema (de hora militar suelen decir en Cuba) en el cual después de las 12, seguiremos: 13:34, mientras que en la primera forma escribiríamos 1:34 p.m. Recalco no es AM y PM, ni am y pm, se escribe: a.m. y p.m. indicando antes meridiano y pasado meridiano. En cualquier caso, hay que añadir: hora local, o mejor aún poner -4 UTC o -5 UTC que ya nos indica si estamos en horario de verano o normal. Inaceptable totalmente es no poner fecha y hora (imagen a la izquierda debajo), o ponerlas en un tamaño en el que resulte difícil verla (imagen a la derecha debajo), por muy interesantes que puedan ser las situaciones meteorológicas mostradas que entusiasmen al analista a compartirlas rápido con su público.
Ubicación del radar
Es importante cuando se comparte información de radar decir qué radar fue el que obtuvo esta información. Si uno dice solamente el nombre del radar, pues le dejamos al usuario la tarea de averiguar dónde está ubicado exactamente el radar. Las coordenadas de latitud y longitud son importantes si en la imagen proporcionaremos información de la distancia y acimut a los que están las formaciones meteorológicas (por ejemplo, anillas de distancia en kilómetros) porque si bien esto les dice a cuantos kilómetros del radar está lo que le interesa, sin embargo, no les dice la ubicación de esa zona de interés en coordenadas geográficas. Conociendo la posición exacta del radar, el usuario puede calcular las coordenadas de la situación de interés. Algunas imágenes muestran claramente el nombre del radar (como el ejemplo a la derecha en la foto de abajo), en otras (como el ejemplo a la izquierda en la foto de abajo) hay que pasar trabajo para obtener el nombre. Debajo, un par de ejemplo de publicaciones de las que hace el Grupo de Meteorología de Radar del Centro (nacional) de Radares, radicado en Camagüey. Sigo prefiriendo la imagen del sitio web del Instituto de Meteorología donde se ve claramente, no solo el nombre del radar, sino también sus coordenadas geográficas. Conocer la posición del radar es muy importante, no solo para conocer la posición absoluta de los fenómenos, sino para juzgar qué puede ver el radar y qué no, de acuerdo con su altitud y el relieve circundante.
La paleta de colores y su equivalencia con la variable medida
La información meteorológica en sí misma, está representada por el color de cada pixel en la imagen. Cada color representa un rango de valores de la variable en cuestión. Se puede usar cualquier paleta de colores y cualquier correspondencia entre los colores y la variable; pero para que la imagen sea de utilidad, el que mira debe saber qué correspondencia se usó para construir la imagen. Para resolver esto, habitualmente, la imagen de radar viene con una escala de colores-valores. Cada sistema de procesamiento le da a escoger al usuario la paleta y las equivalencias a usar. En Cuba hemos decidido usar la paleta de colores que emplea el sistema de radares de los EE.UU. para facilitar la compatibilidad con los radares del área. En la imagen debajo se muestra un compendio de diferentes paletas de colores y escalas de diferentes variables. Si esta equivalencia entre colores y valores de la variable no está disponible para el usuario, es IMPOSIBLE saber lo que estamos viendo. Es como si nos dieran un termómetro de mercurio sin escala, podríamos ver hasta dónde sube la columna de mercurio; pero no tendríamos modo de saber a qué temperatura corresponde.
Tipo de producto
Esto merece una explicación más detallada; pero para un vistazo preliminar podemos decir que los productos son el resultado de transformar el dato primario tridimensional captado en coordenadas esféricas (acimut, elevación y distancia) y llevado a construcciones cartesianas bidimensionales que representan cortes a horizontales y verticales del volumen captado por el radar. Los productos más comunes se llaman: PPI, RHI, MAX, CAPPI, TOPES y VIL. Cada uno de ellos puede corresponder a cualquier variable de las que capta un radar Doppler: Reflectividad (Z), Velocidad radial (V) y Ancho espectral de velocidades (W). Si se trata de un radar polarimétrico se añaden otras variables: ZDR, PHIDP, KDP, RHOHV. Cada uno de los productos tiene sus especificidades. En la imagen debería especificarse de qué producto se trata, pero no siempre está disponible el nombre del producto, por regla general, lo que se muestra en Internet es PPI.
En la imagen debajo muestro varios tipos de productos de los radares estadounidenses. Base Reflectivity es un PPI a 0.5°, Composite Reflectivity es un MÁXIMOS, Base Velocity es un PPI de velocidad radial a 0.5°, One-hour precipitation es la precipitación acumulada estimada por radar durante una hora. Storm-total precipitation es el acumulado de precipitación durante el intervalo que duró la tormenta, y el Storm Relative Motion es la velocidad de la tormenta restando la velocidad general de todo el sistema.
En la imagen debajo muestro diferentes productos generados por el sistema de procesamiento VESTA|Proceso (desarrollado por LADETEC en 1996 y en funcionamiento desde entonces en los 8 radares cubanos, exportado a los radares venezolanos) el cual alimenta al sitio web del Instituto de Meteorología.
Mapa de fondo
Hay quien prefiere mostrar la información meteorológica sobre un fondo negro o blanco apenas con un contorno geográfico del país. En otros casos se usa un mapa topográfico donde la tierra se muestra en diferentes colores según su altura. El mar puede mostrarse de un solo color, o de azul variable según la profundidad. Más cercano en el tiempo son los mapas (Google Maps, Open Street Maps) con nombres de las localidades y carreteras, ríos, y otras informaciones interesantes. En fin, el mapa de fondo es un problema del gusto del que muestra las imágenes. Una cosa debo recalcar, el mapa que se vaya a poner de fondo, debe generarse en una proyección acimutal equidistante, que es la que corresponde con la forma de adquisición del dato de radar. Usar un mapa de cualquier otra proyección y pintar la información de radar sobre él, conduce a errores garrafales. En la imagen debajo muestro ejemplos de diferentes tipos de mapas de fondo. Otra cosa importante a tener en cuenta, los colores del mapa de fondo deben ser más bien opacos para dejar que los colores de la información meteorológica sean brillantes y destaquen por encima del mapa de fondo.
Máscaras
La información meteorológica de radar tapa al mapa de fondo, por este motivo, por sobre la información meteorológica se ponen máscaras que faciliten su georreferenciación. Las máscaras pueden ser de muy diversos tipos: anillas de distancia (que provenían desde la época de los radares analógicos), rejillas cartesianas, rejillas de latitud y longitud, carreteras, ríos, vías férreas, aerovías, contornos de los municipios, las provincias, ubicación de puntos de interés como pluviómetros o áreas cubiertas por las cuencas hidrográficas o zonas agrícolas de interés y otras muchas, acorde a las necesidades de los usuarios. En la imagen debajo, un resumen de algunas de las máscaras mencionadas.
Resolución del dato
Este es un tema complejo, que merece un post aparte; pero en general, comentaré brevemente sobre su influencia en las imágenes. La información que capta el radar tiene una resolución intrínseca que va a depender de dos cosas fundamentalmente: de la duración del pulso del transmisor y del ancho del haz de la antena. Para poner un ejemplo, hablemos del radar RD-100S, que es el ejemplar seriado del prototipo de Radar Meteorológico Cubano, encargado por el Comandante en Jefe Fidel Castro Ruz y que fue diseñado y fabricado por el Laboratorio de Desarrollo Técnico, entonces radicado en el Instituto de Meteorología, actualmente empresa privada. Este radar, que funciona actualmente en Casa Blanca, sede de la dirección del Instituto de Meteorología, tiene una resolución en distancia de 150 metros y una resolución angular de 1.5°. El sistema de adquisición de datos, digitaliza la información con una resolución de 75 metros en distancia y 1.0° en ángulo. A partir de este dato primario, el sistema de procesamiento secundario permite crear celdas cartesianas de cualquier resolución que se desee, por ejemplo, celdas de 1 x 1 km2, o celdas de 4 x 4 km2. Según lo que se haya escogido, será la imagen que veremos. En la imagen debajo se muestran imágenes construidas con 2 resoluciones diferentes a partir de un mismo dato primario y se muestran con dos tipos de zoom diferentes para que se pueda apreciar la granulosidad de la imagen.
En todas partes cuecen habas
No hay sistemas de radar que funcionen perfectos el 100% del tiempo. Mis amables lectores podrán ver imágenes como las que muestro a continuación que indican el mal funcionamiento del radar o del sistema de procesamiento-visualización.
