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INSTRUMENTOS METEOROLOGICOS

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by

Deniziitha Ibarra

on 20 October 2013

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Transcript of INSTRUMENTOS METEOROLOGICOS

photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli
INSTRUMENTOS METEOROLOGICOS
Aviones Robots
PARA QUE SIRVE
Es una aeronave que vuela sin tripulación humana a bordo son usados mayoritariamente en aplicaciones militares. Se define como un vehículo sin tripulación reutilizable, capaz de mantener un nivel de vuelo controlado y sostenido, y propulsado por un motor de explosión o de reacción.

CUANDO SURGE
El ejemplo más antiguo fue desarrollado después de la primera guerra mundial, y se emplearon durante la segunda guerra mundial para entrenar a los operarios de los cañones antiaéreos. Sin embargo, no es hasta poco más que a finales del siglo XX cuando operan los 'VANT mediante radio control con todas las características de autonomía.
MODO DE EMPLEO

Históricamente los AVIONES ROBOTS eran simplemente aviones pilotados remotamente. En este sentido se han creado dos variantes: algunos son controlados desde una ubicación remota, y otros vuelan de forma autónoma sobre la base de planes de vuelo pre programados usando sistemas más complejos de automatización dinámica.

Ventajas de los VANT (VEHICULO AEREO NO TRIPULADO)
• Posibilidad de uso en áreas de alto riesgo o de difícil acceso.
• No requiere la actuación de pilotos en la zona de combate.

Desventajas de los VANT (VEHICULO AEREO NO TRIPULADO)
Pueden clasificarse de la siguiente manera:

• Técnicas
• Éticas
• Económicas


Radar Meteorologico
Un radar meteorológico, o radar meteo, es un tipo de radar usado en meteorología para localizar precipitaciones, calcular sus trayectorias y estimar sus tipos (lluvia, nieve, granizo, etc.). Además, los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y su potencial de trayectoria y de daño. Finalmente, los ecos de precipitaciones y de atmósfera clara del radar meteo permiten estimar la dirección y velocidad del viento en las zonas bajas de la atmósfera.

¿Cómo es?
El radar es un sistema electrónico que permite detectar objetos fuera del alcance de la vista y determinar la distancia a que se encuentran proyectando sobre ellos ondas de radio.

¿Cómo funciona?
El funcionamiento de un radar meteorológico es similar al de un faro. La antena del radar gira continuamente para barrer, o iluminar, los blancos que se desea observar en un cierto volumen de la atmósfera.

Satelites Meteorologicos
¿Que es? Es un tipo de satelite artificial que se utiliza para supervisar el tiempo atmosferico y el clima de la tierra.

TIPOS:
FUNCION DE SU ORBITA
Geoestacionarios
Orbitan alrededor de la tierra sobre el ecuador a unas altitudes de 35.880 km, por la órbita permanecen estáticos respecto al movimiento de rotación, transmiten imágenes del hemisferio que tienen debajo de sus censores de luz visible e infrarrojos: EUA tiene dos en funcionamiento (GOES-11Y GOES-12); JAPON (MTSAT-1R); EUROPA (METEOSAT-6, 7,8 Y 5); RUSIA (GOMS)
Satelites Meteorologicos
Las imágenes térmicas o de infrarrojos determinan la altura y tipo de nubes, calculan las temperaturas de superficie, tierra, mar y localizar características del relieve oceánico.

Las imágenes de infrarrojos y luz visible muestran los efectos de la polución en las distintas zonas de la tierra.

Función de su emisividad:
• PASIVOS: solo recogen la radiación de los objetos

• ACTIVOS: emiten una señal mono o multifrecuencial, requieren concomitantemente fuentes de energía compatibles con la potencia del radioemisor.
DATO CURIOSO
Ha ayudado a observar la nube de las cenizas del monte Saint Helens. El agujero de ozono de la Antártida es dibujado a partir de esta.

El Vanguard 2 se lanzo el 17/ febrero/1959(capa de nubes)

Tiros-1(1/abril/1960)

Primero en ser lanzado tras el éxito soviético del Sputnik 1 (lanzado el 4 de octubre de 1957), sin embargo, debido a la ineficacia del lanzador, el Explorer 1 (lanzado el 31 de enero de 1958 en un cohete Júpiter-C, también llamado Juno) finalmente se convirtió en el primer satélite estadounidense, siendo el Vanguard 1 el segundo.

En función de la señal transmitida se distinguen dos tipos de radares, el radar de pulsos y el radar de onda continua.

Radar de pulsos:

El radar de pulsos envía señales en ráfagas muy cortas (millonésimas de segundo) pero de una potencia muy elevada. Para poder determinar la distancia el radar de pulsos mide el tiempo que la señal tarda en alcanzar el objetivo y volver al receptor (tiempo de vuelo).

A partir de este tiempo y la velocidad de propagación de una onda electromagnética se calcula la distancia
Si se realiza un seguimiento del objetivo con varios pulsos separados un determinado tiempo "T (segundos)" se puede conocer también su velocidad según los cambios de posición con cada pulso transmitido.

Muchos radares meteorológicos utilizan esta tecnología ya que es interesante localizar una tormenta o un huracán pero su velocidad no es tan elevada como para ser medida haciendo uso del radar.


Radar de pulsos
Desventajas técnicas
El enlace vía satélite puede ser hackeado y de esta forma romperse el canal de comunicaciones entre el operador en tierra y el VANT e interceptar sus datos, como ocurrió en Irak y Afganistán, cuando los insurgentes accedieron a los VANT mediante el SkyGrabber, un programa para uso doméstico cuyo coste era de 25 dólares o introducir un virus para inutilizarlos, igual que en octubre de 2011 cuando la flota de predators fue inmovilizada por el ataque de un virus informático.

• Un tiempo de retardo entre la emisión de instrucciones y su recepción para su proceso y ejecución, lo que en condiciones críticas puede ser fatal.
• Influencia en su funcionamiento por los fenómenos físicos, como la actividad solar, la cual produce cambios en la ionosfera.
• Capacidad de vuelo limitada por el tipo de combustible o fuente de energía y su sistema de navegación.

Desventajas Eticas

• La posibilidad de que la inteligencia artificial del UAV pudiera determinar por sí misma los objetivos a atacar.
• La insensibilidad sobre las consecuencias de la guerra, al mantenerse a distancia de los conflictos.
• Su comercialización no controlada, pudiendo ser adquiridos por personas o grupos de dudosa ética, como en el caso de la oferta a Daniel Gárate, un peruano afincado en Los Ángeles cuyo negocio se centraba en usar un drone que sujeta una cámara con la que graba tomas aéreas de gran resolución a bajo precio, quien rechazó en 2011 filmar con uno de estos dispositivos la boda de Kim Kardashian.

Desventajas Economicas
El alto coste de su adquisición y mantenimiento (30 veces superior a su equivalente tripulado) dificulta enormemente su uso civil, ya que un Eurocopter EC120 Colibri cuesta 1,4 millones de dólares, mientras que el sistema MQ-8B Fire Scout tiene un coste aproximado de 50 millones, entre el aparato, la estación de control y el enlace por satélite.
El mantenimiento de estos aparatos no es menor; en junio de 2011 la Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza de los Estados Unidos puso en marcha dos programas de vigilancia: uno no tripulado, basado en el RQ-9 Reaper y otro tripulado, en una avioneta Cessna.
. Los Reaper volaron 10 000 horas, lo que condujo a la detención de 4865 indocumentados y 238 traficantes de drogas. Esto supuso el 1.5 % del número total de inmigrantes ilegales capturados en el mismo período de tiempo (327 577) con un coste de 3600 dólares por hora, calculado a 7054 dólares para cada inmigrante ilegal o traficante de drogas capturado. Mientras que la avioneta equipada con un sensor de infrarrojos (FLIR) adquirida y operada por 1,2 millones de dólares, obtuvo la detención de 6500 a 8000 extranjeros indocumentados y la incautación de 54 millones de dólares en marihuana. Esos números calculan un costo por extranjero ilegal para el Cessna de 230 dólares por extranjero, por los 7054 dólares del Reaper.
Estos hechos hacen que no se hayan usado hasta ahora para uso civil, aunque han sido autorizados para hacerlo.

CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS VANT.
Los VANT, dependiendo su misión principal, suelen ser clasificados en seis tipos:
• De blanco: sirven para simular aviones o ataques enemigos en los sistemas de defensa de tierra o aire
• Reconocimiento: enviando información militar.
• Combate: para combatir y llevar a cabo misiones que suelen ser muy peligrosas
• Logística: diseñados para llevar carga
• Investigación y desarrollo: en ellos se prueban e investigan los sistemas en desarrollo
• Comerciales y civiles: son diseñados para propósitos civiles

NOTA EXTRA
Aviones sin pilotos usados en las guerras de Kósovo y Afganistán serán usados y adaptados para realizar estudios dentro de las tormentas violentas americanas, según informa la revista Nature.
Estos sofisticados aeroplanos penetraran dentro de una de las manifestaciones más violentas de la naturaleza para realizar toma de datos in situ. Si bien ya se han realizado estudios donde aeronaves pilotadas por humanos es verdad que el tiempo de permanencia era limitado por razones obvias. De esta forma el tiempo de permanencia de toma de datos aumentará.
Las primeras pruebas se realizarán en Florida con estos vehículos aéreos que en lenguaje meteorológico serán llamados Altus. Sus dimensiones son de 17 m de envergadura y podrán volar hasta los 17 Km.
Los Altus llevará sensores electromagnéticos, detectores de corrientes eléctricas, cámaras, etc.. Se piensa incluso que estos aviones automáticos puedan ser utilizados para más fines y aplicaciones meteorológicas.

Quien lo inventa
En la segunda guerra mundial, los operadores de radar notaban ruido en ecos de retorno debido a elementos meteorológicos lluvia, nieve, cellisca, etc. Poco después del conflicto, los conflictos militares volvían a la vida civil o continuaban en las fuerzas armadas, investigando el desarrollo de uso de aquellos ecos.

En Estados Unidos De América; David atlas fuerza aérea de EE. UU, y el grupo que primero y más tarde lidero los primeros radares meteorológicos. En 1953 Donald Staggs, ingeniero eléctrico trabajando para Illinois state wáter survey, realiza las primeras observaciones de radar de un eco en cadena asociado con una tormenta tornadica.
Entre 1950 y 1980 los radares de reflectividad (que dan posición e intensidad de la lluvia) se construyeron por los servicios meteorológicos de países muy desarrollados. Los meteorólogos tenían que observar con tubo de rayos catódicos.

En los años de 1970, los radares se estandarizan y se organizan en redes; se desarrolla el primer artefacto para capturar imágenes de radar. El número de ángulos escaneados sube para obtener vistas tridimensionales de la lluvia, se mejoran los barridos horizontales (cappi) y verticales. Estudios de la organización de tormentas se hacen posible con el proyecto Alberta hail y el NSSL en EE. UU. El NSSL se crea en 1964, comenzando a experimentar sobre señales de polarización dual y en usos de efecto Doppler (radar Doppler)

Los Radares se actualizan hacia fines de los años 1990 en EE.UU, Francia, y Canadá .
Tipos de radares
Hay dos tipos de radares: los radares fijos y los radares móviles. Los radares móviles son aquellos que se instalan en plataformas o armazones aéreos o satélites. Tienen la ventaja de trabajar con longitudes de onda más largas y de adaptarse, o no provocar errores, sea cual sea la condición atmosférica en la que realicen sus tareas de observación. Este tipo de radares se utiliza con gran éxito en zonas de gran nubosidad o precipitaciones ya que su sistema (las microondas no interactúan con el agua o la niebla que se encuentra en el cielo) resulta más preciso que el de los radares de tipo fijo.

Banda C
o Frecuencia: entre 4-8 GHz
o Longitud de onda: 4-8 cm
o Utilizados en rangos intermedios y próximos al radar (< 120 km)
o Ventajas:
o Pequeño tamaño del disco: portabilidad
o Precio
o Desventajas: Afectados por la atenuación
Banda X
o Frecuencia: entre 8-12 GHz
o Longitud de onda: 2.5-4 cm.
o Utilizados en rangos próximos al radar (< 60 km)
o Ventajas:
o Muy sensitivos a las partículas de pequeño tamaño.
o Útiles para el estudio del desarrollo de nubes.
o Pequeño tamaño del disco: portabilidad.
o Precio.
o Desventajas: Muy afectados por la atenuación.
Banda S
o Frecuencia: entre 2-4 GHz
o Longitud de onda: 8-15 cm
o Utilizados a muy diversos rangos de distancia al radar (0 < r < 240km)
o Ventajas: No se ven afectados por la atenuación
o Desventajas:
o Necesitan de un disco de grandes dimensiones, así como toda la maquinaria
o Precio elevado
Los radares de onda continua, como su nombre indica, utilizan señales continuas en vez de ráfagas cortas. Se diferencian dos tipos, el radar doppler y el radar FM.

El radar doppler se utiliza para realizar medidas precisas de la velocidad de un objeto. Este tipo de radar transmite una onda continua de frecuencia fija. Cuando esta señal encuentra un objeto en movimiento la frecuencia de la onda reflejada cambia con respecto a la transmitida que se toma de referencia. Utilizando esta variación de frecuencia el radar determina la velocidad del objetivo.

Los radares de tráfico de la policia y los utilizados en competiciones deportivas son algunos ejemplos de radares con esta tecnología.
Los radares FM también emiten señales continuas pero en este caso moduladas en frecuencia. A diferencia del radar doppler, estas varaciones en frecuencia de la señal transmitida permiten no sólo conocer la velocidad del objetivo sino también su posición.
Rodean a la tierra a una altitud típica de 850 km de norte a sur o viceversa, están en orbitas helio síncronas, ofrecen mayor resolución por la cercanía a la tierra; EUA (NOAA 17,18,15,16,14,12); RUSIA (METEOR Y RESURS)
Un satélite activo pionero fue el canadiense RADARSAT lanzado el 4 de noviembre de 1995 (17 años) y posicionado a 798 km en órbita, iluminando áreas de 50 × 50 km con resolución de 10 m y hasta áreas de 500 × 500 y resolución de 100 m ; y se espera que su vida útil alcance a 2013.
Gracias
por su
atención
Los VANT han demostrado sobradamente en diferentes escenarios y, especialmente en la Guerra del Golfo y en la Guerra de Bosnia, el gran potencial que tienen. En cuanto a la obtención, manejo y transmisión de la información, gracias a la aplicación de nuevas técnicas de protección de la misma (Guerra electrónica, criptografía) resulta posible conseguir comunicaciones más seguras, más difíciles de detectar e interferir.
Radar de onda continua
Polares
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