Resumen de Processament de perfils de precipitació obtinguts amb radar doppler
En la actualitat les dades obtingudes amb instruments de teledetecció (mesures obtingudes a distància) formen una part essencial en l’àmbit de la meteorologia. Aquestes dades s’obtenen amb diversos sensors de tipus passiu (com els radiòmetres) o actiu (com els radars meteorològics) instal·lats a la superfície terrestre, en avions o en satèl·lits. Els radars meteorològics destinats a observar precipitació operen típicament en longituds d’ona de 3 a 10 cm (bandes X, C i S), realitzen escombrats d’antena en el pla horitzontal i proporcionen una valuosa informació del camp de precipitació en un radi de l’ordre de 100 km, de gran importància en la vigilància i predicció meteorològica a curt termini. La seva posta a punt i manteniment té associat un cost no negligible. També existeixen radars perfiladors, amb antena fixa apuntant el zenit, que proporcionen perfils verticals de precipitació amb gran resolució temporal i espacial. Aquests equips sovint són portables i més econòmics, i permeten realitzar estudis dels processos microfísics que donen lloc a la precipitació, complementant la informació dels radars meteorològics tradicionals. Aquesta tesi es centra en el processament d’observacions de radars perfiladors, concretament en dos tipus d’equips diferents que mitjançant l’efecte Doppler, poden observar la velocitat terminal de caiguda de les partícules de precipitació. La tesi s’estructura en tres blocs i es presenta com a compendi de quatre articles científics.
El primer i segon bloc de la tesi es dediquen al perfilador Doppler conegut com Micro Rain Rada, que opera en banda K (longitud d’ona de 1.2 cm) i permet observar precipitació. Al primer bloc es proposa un processament de les dades brutes (reflectivitat espectral) del MRR que contempla diferents algoritmes per detectar pics meteorològics en el senyal, reducció del soroll, i diverses millores per detectar de forma robusta moviments ascendents. A partir d’aquest processament inicial es calculen diversos paràmetres derivats, que permeten estudiar la banda de fusió o “banda brillant” amb una metodologia innovadora. Es presenta un estudi concret, aplicat a un MRR instal·lat a la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona al costat de l’estació de radiosondatge del Servei Meteorològic de Catalunya, que s’utilitza com a referència per a la caracterització de la banda brillant. La segona part és un altre estudi aplicat a observacions de MRR durant la campanya Cerdanya-2017 on es proposa una nova metodologia per a classificar diferents tipus de precipitació (com ara pluja, plugim, neu o calamarsa). La metodologia es verifica amb observacions independents de disdròmetre, model Parsivel, (instal·lat al costat del MRR), que proporciona una classificació automàtica de tipus de precipitació.
El tercer i darrer bloc de la tesi es centra en el processament d’observacions d’un perfilador de vent Doppler polsat de banda UHF (longitud d’ona d’uns 20 cm), model PCL1300 del fabricant francès Degreane. L’equip està configurat per a funcionar amb cinc feixos per a optimitzar l’estimació de perfils de vent (components horitzontal i vertical). En aquest cas, com en els altres dos blocs anteriors, també es proposa un processat de les dades brutes, però atenent la freqüència de treball, l’equip detecta tant moviments de l’aire com la presència de partícules de precipitació. El processament, a banda d’obtenir el perfil de vent, també és capaç de detectar la precipitació i estimar el tipus de precipitació. Es presenta un estudi amb observacions d’un PCL1300 de Météo-France durant la campanya Cerdanya-2017, on també s’usen dades de MRR i disdròmetre (Parsivel) per a contrastar la nova metodologia proposada.
El resultat de cada bloc abordat en aquesta tesis és un programari d’accés lliure, disponible al repositori GitHub, perquè la comunitat científica pugui reutilitzar-lo fàcilment en estudis posteriors.
