Efecto del sol sobre el clima nacional se eleva hasta 4 km.

Manrique Vindas Segura

La Universidad de Costa Rica (UCR) desarrolló e instaló equipos que permiten medir el impacto que la energía del sol produce en la superficie del territorio nacional. 
Estos estudios atestiguan que el impacto abarca una franja desde la superficie de la tierra hasta los 4 kilómetros de altitud, en contraste con los estudios científicos que afirman que esta región conocida como “capa límite planetaria” recibe el efecto inmediato de la energía solar a una profundidad atmosférica máxima de 2 kilómetros.

Cuando se termine de construir, el perfilador de vientos constará de más de 150 antenas.

Cabe destacar que esta fuente energética solar, es capaz de generar las condiciones climáticas y los vientos que experimentamos todos los días en la superficie de la tierra.

El moderno equipo instalado por UCR para realizar estas mediciones, es un radar denominado “perfilador de vientos”, que suministra un perfil vertical de los vientos a diferentes altitudes. Con él se comprobó que en nuestras latitudes se amplía considerablemente el rango del efecto inmediato del sol sobre la atmósfera.

La física atmosférica estableció que la energía proveniente del sol es absorbida y luego remitida como calor y otras formas de energía al tocar el suelo de la tierra. Esas reemisiones generan movimientos del aire produciendo vientos atmosféricos, incluidas las turbulencias.

El calentamiento solar directo regularmente hace que ese movimiento de aire llegue a observarse hasta 2 kilómetros de altitud. Pero el perfilador de vientos descubrió que hay momentos en que los eventos pueden alcanzar hasta 4 km.

Ciencia y clima

El tope de la capa límite se puede identificar debido a la fuerte turbulencia que le acompaña. Estas zonas turbulentas pueden observarse hasta los 4 kilómetros de altitud cuando el crecimiento de esta capa ha sido suficientemente intenso.

Esta diferencia es de gran utilidad para la investigación científica, pero también para las mediciones climatológicas. También tiene aplicaciones prácticas para la seguridad de los vuelos comerciales, pues se puede advertir a los pilotos hasta qué altitud podrían encontrar una capa turbulenta, lo cual es trascendental al atravesar esta región.

El radar no sólo mide la velocidad de los vientos, sino que genera mapas de estos movimientos del viento, que son de gran utilidad para su monitoreo. El perfilador puede ser utilizado en investigaciones de tesis de posgrado u otro tipo de investigaciones climáticas, por ejemplo en modelaje numérico del tiempo (NWP por sus siglas en inglés).

El proyecto de investigación lleva el título “Construcción e implementación de un perfilador de vientos para obtener datos atmosféricos de alta resolución temporal y vertical en Santa Cruz, Guanacaste, Costa Rica” y es liderado por el físico Marcial Garbanzo Salas. Colabora en la investigación el Dr. Walter Fernández Rojas, catedrático e investigador de la Escuela de Física de UCR.

Garbanzo explicó que “el perfilador de vientos trabaja en la superficie del planeta, desde 0 kilómetros hasta 6. Mide básicamente la atmósfera en que se genera el clima. Gran parte de la transferencia de energía del sol se da en esos primeros kilómetros y eso es lo que nosotros medimos. Con el radar podemos generar perfiles verticales de vientos y de turbulencia; y ver las regiones de la atmósfera que están transfiriendo energía de grandes escalas a pequeñas escalas”.

Especialista en radares

El investigador principal del proyecto, el doctorando Marcial Garbanzo Salas, obtuvo un bachillerato en física en la UCR, y una maestría en Ciencias de la Atmósfera. Además. Actualmente está por terminar un doctorado en física con especialidad en radares en la Universidad de Western Ontario en Canadá.

Ahí se encuentra trabajando en su tesis doctoral, la cual versa precisamente sobre este perfilador de vientos, y se titula “Estudios troposféricos de alta resolución con un radar tipo MST” (Siglas en inglés de Mesósfera, Estratósfera, Tropósfera).

El equipo está instalado en la Finca Experimental de Santa Cruz (FESC) de la UCR, ubicada en ese cantón guanacasteco.

El radar consta de dos componentes: un receptor y un transmisor. El receptor consta de tres grupos de cuatro antenas, para un total de 12 antenas. Con esta cantidad de antenas, el receptor que ya está completo.

En cuanto al transmisor, de momento solo nueve antenas lo componen. Pero al finalizar su construcción contará con más de 150 antenas distribuidas en un terreno similar a un campo de fútbol.

Las antenas ya se encuentran en la Finca Experimental de Santa Cruz (FESC) y se gestiona su instalación. Cuando se tenga el transmisor completo, los datos serán de mejor calidad y en ese momento se pondrá la información a disposición del público especializado por medio de Internet.

La información es de gran utilidad para entidades como el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) y cualquier institución o personal que haga modelado numérico del clima o tenga interés en mejorar los pronósticos meteorológicos de corto plazo.

El científico también explicó que “este es un radar vertical, pero dentro de una investigación en el Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI) se tiene planeado construir un radar horizontal. En él, las antenas estarán orientadas hacia los lados por lo que brindarán información valiosa para la meteorología, como calcular precisamente la llegada de tormentas o medir la precipitación.”

Un radar de este tipo mejorará sustancialmente los pronósticos del clima de nuestro país, concluyó Garbanzo. Más información al correo mgarbanzopcm@gmail.com

 

OPERACIÓN DEL RADAR

El físico de la atmósfera, Marcial Garbanzo, explicó en términos sencillos que “todos los radares funcionan con el mismo principio. Este consiste en que se envía una señal, la cual va a interferir con algo y ese algo va a enviar parte de la energía hacia abajo, hacia el suelo, y el radar lo detecta”.

En el caso particular del perfilador de vientos explicó que “cuando se tiene aire de diferentes propiedades, la luz y la radiación electromagnética en general se comportan diferente. Entonces, por ejemplo, si usted tiene aire muy húmedo, ese aire húmedo, cuando tiene una interface con un aire seco, ocasiona que la luz al tocar esa barrera, sea reflejada en parte, mientras otra parte se transmite”.

Finalmente explicó que “con las ondas de radio que nosotros utilizamos en el radar, sucede lo mismo. Usted tiene aire de una propiedad y aire de otra propiedad. Entonces la energía de la onda de radio llega a esa barrera y parte se refleja, mientras otra parte se transmite. Esa energía que se refleja es la que el radar mide. Esta medición se hace en base al aire de diferentes propiedades, no es por las gotas” de agua ni por las nubes, sino porque un aire con mucha turbulencia y un aire con poca turbulencia, o bien un aire seco y un aire húmedo, tienen diferentes propiedades físicas”.