En estos días que ya hemos “tachado” del mes de marzo, el protagonismo meteorológico se lo han llevado las temperaturas, no como en el caso de los meses precedentes, con valores muy bajos, sino por el ascenso de las mismas.
Estas temperaturas han sido muy altas, a tal punto que Jucarito, en Granma, un lugar que la mayoría de los cubanos pueden nombrar de memoria si le piden mencionar uno de los lugares más calurosos de Cuba, superó, no una sino dos veces la temperatura máxima más alta medida en Cuba en un mes de marzo.
Pero no es precisamente de estas altas temperaturas que vamos a conversar en esta ocasión, como pudiera inferirse por el título del encuentro de hoy.
En un acercamiento anterior a la información de radar y sus capacidades, vimos como muchas veces nos muestran información “extra”, es decir, producida por otros fenómenos que también son detectados y que están precisamente dentro de las nubes, como es el humo proveniente de incendios forestales o de gran magnitud, así como las marejadas. Pero, en otras ocasiones, también podemos ver en las imágenes de radar señales que no corresponden “a nada”, es decir que en una atmósfera limpia “algo” está reflejando la señal de radar.
No podemos catalogarlo como información errónea, aunque a ojo inexperto puede ser malinterpretada, ni de desperfectos técnicos, sino de un fenómeno producido por condiciones específicas en la atmósfera que afecta las ondas electromagnéticas, no solo las de radar, sino también las que mantienen las telecomunicaciones.
Volvemos al término de “atmósfera limpia”: sin nubes ni hidrometeoros (lluvia, llovizna, nieve, granizo), ni ninguna otra sustancia (polvo, humo o partículas) que pueda reflejar o “desviar” la señal, para hablar de manera general.
Normalmente la atmósfera así es “transparente” a este tipo de radiación electromagnética, eso quiere decir que la onda viaja del emisor al receptor sin cambios (en el caso del radar el emisor y el receptor son el mismo) contando que algún elemento en el camino refleje parte de la onda de vuelta.
En la siguiente imagen una muestra de ese comportamiento, si el emisor (TX) es un radar, no recibirá ninguna señal de regreso porque la onda viajará una gran distancia sin nada que la refleje. En el caso que habláramos de una transmisión de televisión, por ejemplo, (o bien pudiera ser la señal de una red de comunicaciones (celular), el punto receptor (RX) no detectaría nunca esa señal que viaja en línea recta, producto a que la curvatura de la Tierra lo ubica en una zona de sombra.
La atmósfera, térmicamente, en su capa más baja (troposfera) se enfría con la altura, la temperatura va descendiendo a media que nos alejamos de la superficie terrestre. Este comportamiento es el que favorece que se formen las nubes, porque le permite al aire más cálido (y a veces más húmedo) cercano a la superficie, ascender por esa diferencia de temperatura, ya que al estar “más caliente” que sus alrededores es más liviano. Como mismo mencionamos en el caso de las ondas de radio, hay un comportamiento “habitual”, pero que a veces es algo diferente, de tal manera que cambios en los valores frecuentes de la humedad y la temperatura, rompen ese esquema, y en ese sentido cambian el índice de refracción de la atmósfera en ciertas porciones.
La refracción es el cambio que sufre la onda, tanto en velocidad como en dirección, al pasar de un medio a otro diferente (con un índice de refracción distinto), es lo que produce los arcoíris y halos solares, en ambos casos descomponiendo la luz en colores; y otras manifestaciones curiosas como la que aparece en la imagen. Este índice en la atmósfera normal puede considerarse invariable, ya que los cambios que sufre no son significativos, estos sí son más notables en ciertas condiciones, como una inversión de temperatura.
¿Qué es una inversión de temperatura? Cuando la atmósfera no sigue ese comportamiento de disminuir la temperatura con la altura, sino que aumenta. Un aumento que es relativo: no quiere decir que la atmósfera se caliente más de lo normal a una altura determinada, sino que las capas inferiores se enfrían. Esto ocurre por influencia de la superficie terrestre, que en la noche pierde calor más rápido que el aire por irradiación y hace que esa capa más baja, que puede ser de cientos de metros, disminuya su temperatura.
Esta inversión “separa” la atmósfera en capas diferentes, atrapando un aire más húmedo debajo, dando lugar en ocasiones a las nieblas. Y lo normal es que, con el calentamiento diurno, se dé un proceso inverso: la superficie que se calienta más rápido “ayuda” a calentar esa capa más baja, forzando el aire a subir y dando como resultado que se “rompa” la capa da inversión y mezclando la atmósfera.
Otras condiciones de estabilidad pueden reforzar este proceso, restringiendo ese aire más húmedo y frío (relativamente) a una capa de 2 a 3 kilómetros de altura sobre el suelo. Ese aire con temperaturas relativamente más bajas y más humedad también es más denso que el que tiene “encima”. Ello puede provocar distintos fenómenos: superrefración, subrefracción o incluso crear un ducto atmosférico. Vamos a explicar cada uno de ellos.
Como vemos en la imagen, en la superrefración, la onda disminuye su ángulo al pasar por la zona de inversión (apuntando más hacia la superficie). Si estamos hablando de que el emisor (TX) es un radar, la onda de la señal de retorno, regresa por el mismo camino y con los mismos cambios, no llegue de la atmósfera, sino de un objeto más sólido y con una señal más fuerte. Si hablados de otro tipo de transmisión, el receptor (RX) puede recibir señales de distancias mucho más grandes que pueden interrumpir o interferir en otras similares para las que fue instalado ahí.
En la imagen que encabeza este artículo, las áreas en color amarillo, naranja y rojo, que podrían ser interpretadas a priori como zonas de lluvias fuertes, son producidas por este fenómeno en áreas, en donde ni siquiera había presencias de nubosidad. La señal muy fuerte, que el radar está “viendo” ahí es probablemente reflejada desde la superficie.
En la subrefracción, es lo contrario, el haz se curva más hacia arriba y la señal se pierde, porque si llega a “rebotar” en algo, el reflejo no retorna al emisor, producto a que esa capa más densa está un poco más alejada de la superficie terrestre, por lo que la señal no se origina dentro de ella. Una situación como esta puede dar lugar a que el radar no detecte señales más allá de ese punto, aunque cuando hayan nubes etc. En el caso de las telecomunicaciones, que el receptor y transmisor están en ubicaciones diferentes, puede producir que las señales no alcancen al receptor (TX), aunque estuviera mucho más cerca.
El ducto atmosférico ocurre cuando la inversión es muy fuerte y la onda prácticamente se refleja en ella, quedando atrapada en esa capa, que en algunos casos ocurre a cierta altura, como un “tubo” o una guía de ondas (para los conocedores). En la siguiente figura podemos ver dos variantes, cuando esto ocurre más cerca de la superficie (izquierda), que podemos ver que es una mezcla de ambos fenómenos anteriores, pero más intensa que hace “rebotar” varias veces la señal. Si este ducto ocurre a una altura determinada de la superficie terrestre la señal llega a tener un alcance mucho mayor que en condiciones normales y permite comunicaciones a distancias increíbles. Muchos radioaficionados hacen uso de esta condición para contactos a miles de kilómetros.
Quizás algunos hayan oído hablar (y más raro es que recuerden) de que en días despejados en cierta época del año se recibían señales de televisión de países vecinos.
Este último fenómeno, aunque se puede considerar beneficioso para los que requieren establecer comunicaciones con puntos distantes, también abre el camino a que lleguen al espectro otras señales, generando interferencias. En el caso de los radares la presencia de un ducto en las capas bajas, tiene el mismo efecto de la superrefracción, mostrando información con valores muy elevados en donde no existe ningún fenómeno real.
Es curioso que un fenómeno similar pasa en el mar, por la termoclina: capa donde cambian drásticamente la salinidad y la temperatura del mar (y por ende la densidad del agua), que se aprovecha en la guerra submarina, para evitar la detección por sonar, ya que las ondas “rebotan” en ella y actúan como escudo.
Tomado de Cubadebate