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Meteorología

Por dentro de las nubes

Un nuevo sistema hidrometeorológico hará pronósticos de lluvias con tres horas de antelación

Durante el próximo verano, si todo marcha bien, los habitantes de la Región Metropolitana de São Paulo, que comprende 39 municipios, tendrán a disposición un servicio de información sobre lluvias que podrá evitar muchos estragos, e incluso podrá llegar a salvar vidas. Temporales como aquéllos que anegaron a comienzos de enero las calles de São Paulo, São Caetano do Sul y São Bernardo do Campo, donde los derrumbes de tierra mataron a nueve personas, podrán pronosticarse mediante la implantación de un nuevo sistema meteorológico que identificará y analizará la formación y el movimiento de nubes en la región. La idea es prever los peligros de las fuertes lluvias y emitir alertas de cortísimo plazo (con hasta tres horas de antelación) a Defensa Civil, distintos órganos gubernamentales y también a toda la población por los medios de comunicación. Este proyecto forma parte de un amplio programa de ciencia e innovación tecnológica financiado por la FAPESP, en una sociedad con el Consejo de Hidrometeorología de Secretaría de Ciencia y Tecnología del Estado, que está empezando a implantarse y lleva el nombre de Sistema Integrado de Hidrometeorología del Estado de São Paulo (Sihesp). La primera fase del programa se implantó en diciembre de 2004 y está compuesta por cuatro proyectos aprobados por un equipo de expertos del exterior. A un costo de 4 millones de reales, esta etapa se refiere a la implementación de una red de equipos que abarca la instalación de estaciones meteorológicas de superficie y la construcción de un radar móvil, seguida de la modernización de otros ya existentes en las ciudades de Baurú y Presidente Prudente, que sirven principalmente para la agricultura en el pronósticos de lluvias. Con nuevos sensores y nuevos software, éstos serán de vital importancia para los pronósticos del tiempo que detectan y cuantifican la lluvia en las nubes.

Al margen de la prestación de servicios a la sociedad, el Sihesp promoverá un avance en el conocimiento científico de la meteorología del estado de São Paulo e incentivará el desarrollo tecnológico del país en el área. Este programa es paradigmático, pues conjuga una actividad de investigación científica de gran actualidad, y a su vez permite la generación de información de relevancia socioeconómica. Por otra parte, con estrategias de financiamiento, contribuye para con la innovación tecnológica en instrumentos de precisión, dice José Fernando Perez, director científico de la FAPESP. Con los radares y la red de estaciones meteorológicas que están implantándose, vamos a expandir nuestra capacidad de observación y diagnóstico de los procesos físicos y dinámicos de la formación de nubes y tormentas, al margen de suministrar datos de mejor calidad, que se insertan en los modelos numéricos para el pronóstico del tiempo, del clima y de los modelos hidrológicos (análisis de la cantidad de agua de lluvia que llega al suelo y a los ríos), explica Oswaldo Massambani, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) de la Universidad de São Paulo, y coordinador del Sihesp.

Una herramienta inédita para los investigadores es la adquisición de un nuevo radar, que actuará conjuntamente con el existente en la represa de Ponte Nova, localidad de Biritiba Mirim (zona este del Gran São Paulo) y se instalará en un camión, lo que permitirá una mayor movilidad en la detección de lluvias, incluso en la costa. Lo fabricará una pequeña empresa paulistana llamada Atmos, la única brasileña que presentó propuestas, junto con otras cuatro extranjeras. Aunque prometieron criterios de precio (hasta un 30% más baratos) y mayor rapidez en la entrega, las empresas extranjeras quedaron afuera porque la FAPESP, en un acuerdo con los investigadores, resolvió invertir en la capacitación brasileña para la fabricación de radares meteorológicos. Empleamos nuestro poder de compra para estimular el desarrollo tecnológico en dicha área en el país, dice Perez. Demostramos que criterios tales como rapidez y precio, en este caso, no son los únicos, y no son los más adecuados cuando lo que se pretende es tener impacto tecnológico en la capacitación de empresas brasileñas. Mediante el acuerdo entre la empresa, la FAPESP y los investigadores responsables de los radares del IAG y del Instituto de Investigaciones Meteorológicas (IPMet) de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de São Paulo, quedó estipulado que, para atender a las especificaciones formuladas por los investigadores y aún no dominadas por la empresa, Atmos importará algunos paquetes tecnológicos, como para que los equipos estén listos para el verano de 2006.

La tecnología del nuevo radar se basa en la banda X, una frecuencia electromagnética que funciona en 9,5 gigahertz, mientras que la llamada banda S, empleada en los radares del IPMet (de Baurú y Presidente Prudente) y de Ponte Nova, mantenidos por la Fundación Centro Tecnológico de Hidráulica (FCTH), opera en la frecuencia de 2,8 gigahertz. La diferencia radica en que la banda S tiene un radio de más de 200 kilómetros (km), y el de la banda X es de hasta 100 km. Pero la X, al margen de ser Doppler (un procedimiento electrónico que mide la velocidad de desplazamiento del eco reflexión de ondas electromagnéticas, proveniente de las nubes en relación con el radar), tendrá capacidad de detectar las nubes con mayor resolución y precisión, dice el ingeniero Fábio Haruo Fukuda, responsable de los proyectos de Atmos. Haremos los proyectos de los conjuntos electrónicos y mecánicos del radar e importaremos el software y algunos módulos electrónicos, pero toda la ingeniería de integración se realizará en São Paulo. La empresa también se encargará del proyecto del pedestal de control de la antena del radar, que posee movimiento de rotación y de acimut (el ángulo de dirección con relación al suelo). Todos los aparatos se instalarán en un camión que se adquirirá en el marco del proyecto y se adaptará al funcionamiento del radar. Estaríamos en condiciones de desarrollar acá la mayoría de los módulos que compraremos afuera, pero eso implicaría un mayor plazo de entrega, lo que no es viable en este proyecto, dice el ingeniero Paulo Eduardo Martins, de Atmos.

Fundada en julio de 2004, Atmos es una empresa formada en la incubadora de innovación de la Fundación Aplicaciones de Tecnologías Críticas, cuyo nombre comercial es Atech, una organización de derecho privado y sin fines de lucro creada en 1997 con el objetivo integrar el Sistema de Vigilancia de la Amazonia (Sivam), implantado por la Fuerza Aérea, el principal cliente de la empresa. Atech, que elabora y brinda asesoría en sistemas de tráfico aéreo, procesamiento de imágenes de radares y satélites para las Fuerzas Armadas y para empresas, en octubre de 2004 firmó un contrato por un monto de un millón de dólares con el gobierno de Venezuela para suministrar consultoría y participar en el proceso de transferencia y absorción de tecnología del Programa Modernización de Sistema de Pronóstico Hidrometeorológico de dicho país. Atmos fue montada también con la participación de Omnisys, una empresa también fundada en 1997 para desarrollar sistemas de aplicaciones aeronáuticas, navales, meteorológicas y de telecomunicaciones.

Para solidificar el conocimiento en radares, Atech, al igual que después lo hizo Atmos, desarrolló un radar meteorológico de banda S que está instalado en la localidad de Mogi das Cruzes. Con la experiencia que adquirimos en el proyecto Sivam, proyectamos todo el equipo en banda S, incluso el software de control del radar, y lo instalamos en Mogi. Ahora estamos en la fase de pruebas, utilizando un software meteorológico alemán, comenta Fukuda. En el futuro pretendemos también desarrollar este tipo de software, que es la única parte de la instalación producida fuera del país.

Desde el punto de vista científico, el meteorólogo Augusto José Pereira Filho, del IAG, quien coordina el proyecto de desarrollo del nuevo radar, dice que la banda X, tal como está en el proyecto aprobado, atiende a los requerimientos técnicos de los investigadores. Permitirá analizar el momento de la formación del sistema (nubes) y verificar si éste tiene potencial como para causar tempestades, dice Pereira Filho, quien estudia el pronóstico de las inundaciones desde 1986. Hace cuatro años que Pereira analiza los datos recabados por el radar de Ponte Nova y las inundaciones. Por la prensa comparo las consecuencias de las lluvias que veo en el radar. En este período, incluyendo las del comienzo de enero de este año en São Bernardo, las víctimas fatales son ya más de 30, en su mayor parte niños.

En el 70% de los casos, las fuertes lluvias, que llegan a sumar hasta 100 milímetros (mm) de agua en tan solo tres horas, se producen debido a formaciones locales con aire de circulación generado por el sobrecalentamiento de la región metropolitana, dice Pereira Filho. Como en esa gran área hay mucho concreto y asfalto, en el verano se produce un calentamiento que se transforma en aire caliente que sube en dirección a la atmósfera. Cuando esa burbuja de aire se encuentra con a la brisa que viene de la costa se produce una mezcla del aire caliente con el aire frío y más humedad. En general, los vientos cambian del noroeste al sudeste y hacen subir al aire (más allá de los 12 kilómetros es posible encontrar temperaturas de -60°C), expandirse y enfriarse, lo que tiene como consecuencia la transformación del vapor de agua y la formación de gotas y de granizo. Todo esto transcurre de manera muy rápida. De la formación de las nubes hasta el final de la tempestad, pueden pasar tan sólo tres horas. El gran objetivo del radar de banda X será detectar la formación de la lluvia aún en desarrollo, en el estadio de nubes. Funcionará como un complemento del radar de Ponte Nova, que detecta la lluvia cuando ésta cae.

Vista costera
En el verano, el radar móvil podrá posicionarse para monitorear las nubes en el tope de la Sierra del Mar (que separa la meseta donde está ubicada la ciudad de São Paulo y la región conocida como Baixada Santista). De este modo los investigadores armarán un sistema de pronóstico inmediato de como máximo tres horas, con resolución del orden de 200 metros en el suelo. No se puede evitar la tormenta, pero es posible anticipar la formación del sistema y donde éste será más fuerte. Así podremos advertir a Defensa Civil y a entidades gubernamentales y no gubernamentales, para que retiren a la gente de las laderas antes de que se produzcan los deslizamientos de tierra, por ejemplo, e incluso cerrar túneles y avenidas; es decir, sacar a las personas del camino de la lluvia. La comunicación entre el radar móvil, IAG y Ponte Nova se hará por radio o vía telefonía celular. El trabajo de Augusto y otros 13 investigadores incluye también el monitoreo del caudal de los ríos que circundan la región metropolitana y forman parte de la cuenca del alto Tietê. Vamos a analizar la cantidad de lluvia que llega al río y qué cantidad permanece en la cuenca. En algunos casos, contamos con mediciones que nos muestran que el caudal del río Tietê puede aumentar de 100 metros cúbicos por segundo (m/s) de agua a 600 m/s en menos de tres horas, situación que también contribuye con las crecidas.

Para procesar todas las informaciones implicadas en las previsiones de lluvias y otros pronósticos, los investigadores contarán también con una red de estaciones meteorológicas de superficie. Serán adquiridas inicialmente diez nuevas estaciones automatizadas (que miden y envían las informaciones por vía telefónica, celular e internet) en la región metropolitana, que medirán la temperatura, los vientos, la humedad relativa y la cantidad de lluvia. Estarán interconectadas a una red ya existente de 80 estaciones distribuidas por todo el estado y solventadas por la Secretaría de Agricultura y Abastecimiento estadual, adquiridas por el Fondo Estadual de Recursos Hídricos (Fehidro), dice Orivaldo Brunini, investigador del Instituto Agronómico de Campinas (IAC), quien coordina la red de las estaciones meteorológicas de superficie en el Sihesp. Estas 80 también serán modernizadas, anuncia Brunini. Para éste, la implantación del Sihesp es de vital importancia, no solamente para evitar las inundaciones, sino también para la agricultura. El pronóstico del tiempo y los sistemas de alerta pueden ayudar al agricultor a elegir el momento justo de la cosecha, el cultivo y, principalmente, el manejo de agroquímicos, porque es posible evitar una pulverización, por ejemplo, antes de una lluvia. En caso de que llueva después de la pulverización, se pierde el trabajo.

Los beneficios para la agricultura también se encuentran entre las previsiones de Lourival Mônaco, secretario ejecutivo de Ciencia y Tecnología del gobierno paulista. Para éste, si la eficiencia del Sihesp se ubicara en el 40%, los agricultores del estado podrán economizar 160 millones de dólares anuales con pulverización de herbicidas e insecticidas. En la caña de azúcar, si el 40% de los productores utilizase el pronóstico del tiempo para pulverizar y el 30% tuviera éxito, la economía sería de 42 millones de dólares. Asimismo, el pronóstico del tiempo permite un mejor desarrollo de las políticas agrícolas, dice Mônaco.

La agricultura también saldrá beneficiada con la modernización de los radares de Baurú y Presidente Prudente, que llevará a cabo Atmos. En la primera fase se modernizará el sistema de recepción y el procesamiento de la señal, dice Fukuda, de Atmos. En este caso, los equipos y el software llegarán desde Estados Unidos. La empresa brasileña administrará las modificaciones y realizará la adaptación de los circuitos de radar para la instalación de los nuevos equipamientos. Luego se encargará del mantenimiento. ?Con hardware y software nuevos tendremos más parámetros, y esperamos hacer pronósticos más rápidos, dice Gerhard Held, coordinador del proyecto dentro del Sihesp. La modernización de los radares facilitará también el monitoreo y un sistema de alerta a inundaciones en el área urbana de Baurú, por ejemplo, al margen de la identificación de otros eventos atmosféricos severos, tales como tornados, vendavales y tempestades de granizo.

Tanto las informaciones de los radares como de las estaciones meteorológicas interactuarán con el cuarto y último proyecto aprobado en el Sihesp en esta fase, con la coordinación de Tércio Ambrizzi, del IAG. Será la formación de una red de computadoras que hospedará un modelo climático para el estado. A tal fin, el proyecto contempla una red de 16 computadoras que trabajarán en paralelo, con miras a generar alrededor de 140 mil millones de informaciones por segundo. Este proyecto tiene el objetivo de hacer simulaciones climáticas, empleando para ello nuevos modelos matemáticos para el pronóstico y para los estudios de variabilidad climática del estado. Nuestro interés es suministrar información como para hacer mejores pronósticos climáticos estacionales en esta región, explica Massambani. Para éste, los datos obtenidos en tiempo real por las redes de plataformas de observación, y los productos de pronóstico de cortísimo plazo, de corto plazo y climáticos, son de fundamental importancia en la mitigación de los impactos de eventos extremos en el estado de São Paulo, tales como tormentas severas, inundaciones, vientos intensos, sequías severas y heladas.


El Proyecto
Implantación de plataformas observacionales (4 proyectos)
Modalidad
Sistema Integrado de Hidrometeorología del Estado de São Paulo (Sihesp)
Coordinador
Oswaldo Massambani IAG-USP
Inversión
R$ 4 millones (FAPESP)

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