INSTRUMENTACIÓN METEOROLÓGICA EN AEROPUERTOS – PARTE II

Por: Blanca González López

En el capítulo anterior vimos algunos de los instrumentos utilizados en los aeropuertos de todo el mundo para tener la información meteorológica actualizada en todo momento, y en esta entrega vamos a terminar de ver el resto de equipos que ayudan a los profesionales meteorólogos en su trabajo diario para que la aviación sea segura y eficiente gracias a los datos que estos equipos recogen.

 

MEDIDA DE LAS CONDICIONES DEL CIELO: Ceilómetros o nefobasímetros

Desde el punto de vista aeronáutico las observaciones de nubes en un aeropuerto han de indicar la cobertura nubosa, la altura de la base de las nubes y el tipo de nubes cuando éstas son significativas para las operaciones, dichas nubes son los cumulonimbos (CB) y los torre-cumulos (TCu).

Establecer la cobertura nubosa total consiste en estimar la fracción de cielo cubierta por cualquier tipo de nubes que estén visibles y a cualquier altura. La altura de la base de las nubes es la distancia de la base de la nube al suelo del aeropuerto. A veces cuando el cielo es invisible debido a niebla, etc., es necesario dar información de la visibilidad vertical. En aquellos aeropuertos que no dispongan de equipo de medida de la condición del cielo, el observador la estima visualmente e identifica el tipo de nube.

Los instrumentos más habituales para medir la altura de la base de las nubes y la cobertura nubosa es el ceilómetro, también llamado nefobasímetro. Existen dos tipos de ceilómetros, los ceilómetros ópticos y los ceilómetros láser.

El ceilómetro óptico consiste en un proyector, un detector y un medio para registrar la información. Proyecta un haz de luz modulado en la parte inferior de una nube. Su altura puede ser posteriormente determinada usando triangulaciones.

El ceilómetro láser (lidar) determina la altura midiendo el tiempo que toma un pulso de luz láser que se emite verticalmente en reflejarse después de hacer contacto con la base de una nube. Los ceilómetros láser realizan medidas de gran precisión tanto en altura como en espesor de nubes, y algunos son capaces de detectar hasta tres capas de nubes. El ceilómetro opera continuamente y determina la condición del cielo promediando los últimos 30 minutos de datos, de modo que el sistema puede determinar la cobertura nubosa y la altura de la base de las nubes. El rango del ceilómetro es hasta unos 25.000 pies, aunque varía con el modelo de ceilómetro utilizado.

ceilometro
Ceilómetro o Nefobasímetro (Fuente AEMET)

Cuando el cielo está oscurecido no se puede dar información de nubes y se medirá la visibilidad vertical. Para ello se emplea el ceilómetro láser (lidar).

Una estimación de las nubes en áreas extensas se obtiene mediante las imágenes de satélite, que con la ayuda de las imágenes de radar y del detector de descargas permiten localizar los cumulonimbos y tormentas, estudiar su movimiento y evolución.

Imagen de satélite. Clasificación de tipos de nubes (Fuente AEMET)
Imagen de satélite. Clasificación de tipos de nubes (Fuente AEMET)

MEDIDAS DE TEMPERATURA: Termómetros

Existen diferentes métodos para las observaciones de temperatura y temperatura de rocío, utilizada en meteorología aeronáutica para expresar la humedad de la atmósfera. Tradicionalmente las medidas de temperatura y temperatura del punto de rocío se han observado mediante el termómetro de mercurio y el psicrómetro. Ambos instrumentos están situados en una garita meteorológica localizada en el jardín meteorológico a una altura entre 1,25 y 2 metros del suelo.

El termómetro de mercurio registra la temperatura ambiente, consiste en un tubo capilar de vidrio con una escala graduada en uno de cuyos extremos un pequeño bulbo contiene mercurio. Cuando la temperatura aumenta el mercurio se dilata y asciende por el capilar.

El psicrómetro consiste en un par de termómetros de vidrio con bulbo de mercurio. Uno de ellos mide la temperatura ambiente y el otro es el termómetro húmedo, que consiste en un termómetro ordinario cuyo bulbo está cubierto por una fina tela saturada de agua, de modo que cuando el agua se evapora, la temperatura medida es inferior a la temperatura del aire debido al proceso de evaporación. La diferencia de temperaturas medida por estos dos termómetros es una medida de la humedad del aire. Cuanto menor es la humedad ambiente mayor es la razón de evaporación y, en consecuencia, mayor es la diferencia entre la temperatura indicada por ambos termómetros. Conocida esta diferencia se puede determinar la temperatura de rocío mediante las tablas psicrométricas o el calculador psicrométrico.

Dentro de la garita meteorológica también se encuentran los termómetros de máxima que son de mercurio, tienen un estrangulamiento, de modo que cuando se alcanza la temperatura máxima, el mercurio no vuelve a descender. Los termómetros de mínima que son de alcohol que lleva inmerso un índice que es arrastrado hacia abajo cuando la temperatura baja. Si ésta vuelve a ascender, el alcohol sube sin arrastrar el índice. Los termógrafos registran la temperatura de manera continua, así quedan registradas las variaciones de temperatura en una banda de papel.

El higrotermómetro es un instrumento electrónico que procesa las señales provenientes de los sensores para obtener las temperaturas del aire y la del rocío y permite visualizarlas digitalmente en los monitores de los usuarios.

Garita meteorológica con termómetros y psicrómetro
Garita meteorológica con termómetros y psicrómetro

Actualmente las medidas de temperatura se integran en los sistemas automáticos o de adquisición de datos y se muestran digitalmente en los monitores de meteorología y de los usuarios aeronáuticos.

Los sensores automáticos están diseñados para una operación continua. Estos sensores utilizan el principio de que la resistencia eléctrica varía con la temperatura. Los termómetros que miden la temperatura ambiente son termómetros de resistencia eléctrica de platino.

La humedad atmosférica a efectos aeronáuticos se expresa en términos de temperatura del punto de rocío. Uno de los sensores más utilizados en los sistemas automáticos son los higrómetros de espejo frío, éstos funcionan por enfriamiento de la superficie que está en contacto con el volumen de aire hasta que se produce la condensación sobre la superficie. La temperatura a la que se produce la condensación es la temperatura de rocío del aire.

Sensor de temperatura de rocío en los sistemas ASOS (utilizan el higrómetro de espejo frío)
Sensor de temperatura de rocío en los sistemas ASOS (utilizan el higrómetro de espejo frío)

MEDIDA DE PRESIÓN: Barómetros

La medida de la presión en aeropuertos es esencial para calar el altímetro del avión. Se realiza con barómetros, tanto de mercurio o aneroides como barómetros digitales automáticos de precisión, pues la medida de la presión ha de ser redundante, por ello existen varios sensores con el fin de evitar cualquier contingencia o fallo de alguno de ellos. La fiabilidad de los sensores de presión ha de verificarse regularmente comparando las medidas de cada sensor con los otros sensores situados en la misma estación y con el barómetro estándar.

Los instrumentos básicos son los barómetros de mercurio y los barómetros aneroides, que actualmente se utilizan solo en caso de fallo de los sensores automáticos. El barómetro de mercurio consiste en un tubo de unos 850 milímetros de altura y de 1 centímetro cuadrado de sección lleno de mercurio. Las variaciones de la presión atmosférica dan lugar a variaciones en el nivel de mercurio en el tubo, lo que permite medir la presión atmosférica en milímetros de mercurio.

El barómetro aneroide consiste en una cápsula de una aleación metálica y elástica que se encuentra herméticamente cerrada, en la que se ha hecho parcialmente el vacío. Las deformaciones de la cápsula, causadas por las variaciones de la presión atmosférica, modifican la posición de un índice que, activado por un sistema de palancas, recorre una escala circular graduada en milímetros donde se pueden leer los valores de la presión. Cuando estos barómetros incluyen una banda de papel, en la que queda impresa la curva de variación de la presión, se llaman barógrafos.

La mayoría de las estaciones automáticas para medida de la presión en los aeropuertos utilizan sensores de presión de silicio, normalmente dos o tres sensores de presión independientes. Están dotados de un software que chequea cualquier diferencia significativa entre los valores de presión medidos por los diferentes sensores, diferencias que no deben superar un máximo preestablecido. Para evitar errores en las medidas los sensores de presión deberán situarse estáticamente en un soporte diseñado para minimizar los efectos del viento.

Sensor de presión (Fuente Met Office)
Sensor de presión (Fuente Met Office)

INFORMACIÓN SUPLEMENTARIA

Es importante dar información suplementaria en caso de condiciones adversas tales como lluvia reciente, cizalladura o del estado de las pistas cuando éstas están afectadas por nieve o hielo.

Para conocer el estado de las pistas se instalan sensores que toman medidas de temperatura y de la energía calorífica involucrada en el ciclo de congelación, los cuales permiten determinar la presencia de hielo en las pistas y estimar el punto de congelación en dichas superficies. Estos datos se monitorizan en tiempo real para garantizar la seguridad y tomar decisiones acerca del tratamiento, limpieza y mantenimiento de las pistas. También se mide la profundidad de la capa de nieve con un sensor que emite pulsos y recibe los ecos de retorno. La distancia medida se calcula en base al tiempo que pasa desde que se emite el pulso hasta que retorna el eco.

También debería incluirse en este apartado toda información disponible de tormentas, cizalladura, turbulencia, engelamiento o cualquier fenómeno significativo en las zonas de ascenso y aproximación.

EQUIPOS DE OFICINA:

Los datos meteorológicos aeronáuticos han de distribuirse a los usuarios sin demora y en formatos fáciles de entender e interpretar para su aplicación a las operaciones aeronáuticas. Por ello requieren de sistemas con un software que permita su almacenamiento en memoria, su transferencia a los PCs así como la programación y configuración tanto del registro como del envío de datos para su monitorización y estudio, incluido el envío de datos y alarmas cuando ciertos umbrales se hayan superado. Al igual que los sistemas de observación, los equipos que procesan los datos, los suministran y muestran a los diferentes usuarios deben cumplir con los requisitos de calidad y seguridad según establecen las normas y prácticas recomendadas por la Organización de Aviación Civil Internacional. (SARPS: Standars And Recommended PracticeS).

La estructura de telecomunicaciones de los servicios meteorológicos tiene que asegurar una rápida comunicación de los datos segura y fiable, por cualquiera de los siguientes medios: Facsímil, computadores, teléfono, radio, internet, satélite o a través de la red AFTN (Aeronautical Fixed Telecommunication Network). Una oficina de aeropuerto dispone para el tratamiento y diseminación de los datos de los siguientes equipos:

– Red de comunicaciones que garantice la adquisición segura de los datos de los diferentes sensores y la transmisión de los mismos con la máxima eficiencia y fiabilidad.

– Unidad de Proceso de modems y otros equipos de comunicaciones.

– Unidad central de proceso o estación de trabajo, diseñada para la adquisición, procesamiento, almacenamiento y análisis de los datos con capacidad para difundir la información meteorológica.

– Consolas digitales que monitorizan los diferentes datos meteorológicos y mensajes.

En AEMET (Agencia Estatal de Meteorología de España) el Sistema Integrado de observación de datos Meteorológicos -SIM- obtiene continuamente datos, de manera automática, de los distintos sensores meteorológicos y genera mensajes codificados en el formato requerido por la Organización de Aviación Civil Internacional. Los datos obtenidos se presentan gráficamente en las consolas digitales, para ser utilizados por personal de meteorología y por los usuarios aeronáuticos. A su vez, estos datos son archivados automáticamente con el fin de elaborar las climatologías de aeropuerto.

Sistemas de visualización, presentación y registro de distintos tipos de observaciones en la oficina meteorológica del aeropuerto de Granada (Fuente AEMET)
Sistemas de visualización, presentación y registro de distintos tipos de observaciones en la oficina meteorológica del aeropuerto de Granada (Fuente AEMET)

 

Acerca de Blanca González López

Blanca González López
Blanca González López es licenciada en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid.

En 1991 ingresa en el Instituto Nacional de Meteorología, actual AEMET, donde actualmente desempeña el puesto de Analista Predictora en el Centro Nacional de Predicción, desarrollando labores de predicción y vigilancia meteorológica aeronáutica y de fenómenos adversos.

Desde 1996 compatibiliza su labor de analista predictora con la docencia de la Meteorología Aeronáutica en escuelas de pilotos en el aeropuerto de Cuatro Vientos (Madrid).

Ha impartido cursos y seminarios sobre Meteorología Aeronáutica en AEMET, SENASA, INTA, y en las Universidades Politécnica de Madrid, Complutense de Madrid, Autónoma de Madrid y en la UNED. Ha participado en cursos de predicción meteorológica en European Centre for Medium-Range Weather Forecast (Reading) y en cole Nationale de la Metorologie (Toulouse).

Es autora de artículos de meteorología y autora de los libros Meteorología Aeronáutica (Ediciones AVA) y Descubrir la Meteorología en la Aviación (Edición de AENA, Colección Descubrir).

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