sandra cruz-pol directora casa en uprm universidad de puerto rico en mayaguez taller en república...
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Sandra Cruz-PolDirectora CASA en UPRM
Universidad de Puerto Rico en MayaguezTaller en República Dominicana, agosto 2007
Monitoreo de Eventos Metereológicos con Sistemas de Radares DCAS
“No hay suficiente conocimiento acerca de lo que está pasando (o puede pasar) en la superficie de la Tierra
donde vive la gente.” [NRC, 1998]
La curvatura de la Tierra no permite que el 72% de la troposfera por debajo de 1km sea observada.
10,000 ft
tornado
wind
earth surface
snow
3.05
km
0 40 80 120 160 200 240RANGE (km)
Horz. Scale: 1” = 50 kmVert. Scale: 1” -=- 2 km
5.4
km
1 km
2 km
4 km
gap
“Muestreo de la atmósfera cuando y donde las necesidades de los usuarios son mayores.”
Red densa de radares de baja-potencia:
Miden los 3 km inferiores de la atmósfera
radares que colaboran :Percepción mejoradaMejora la detección,
predicción, avisos, respuesta
Responde a múltiples necesidades de usuarios
10,000 ft
tornado
wind
earth surface
snow
3.05
km
3.05
km
0 40 80 120 160 200 240RANGE (km)
DCAS – Distributed Collaborative Adaptive Systems
Comparación
Por Carlos Rodríguez, estudiante graduado
NEXrad PR2 (EWR)
Capas bajas, lluvia
Capas altas, nubes cumulonimbus
No necesariamente donde hay lluvia.
Oklahoma – Tornados (Yr3)Houston: inundaciones (Yr4)
Puerto Rico:Lluvia tropical, terreno (Yr4)
Centros de prueba (Test beds)
• hydrologic hazards• Smaller, cheaper
radars• urban demographics• partnerships
CASA – IP1 - Oklahoma
• Consorcio entre UPRM, UMass, OU, CSU
• Tecnología probada en IP1, Oklahoma
• radares Doppler/Polarimétrico ~$250K c/u.
Field Deployment in Oklahoma Test Bed
Final integration of radar nodes on their platforms at NSSL’s garage.
One of the test-bed sites
Concrete pad and tower section
Spring 2006
IP1 Radars instaladas en torres
Spring 2006
Primavera 2006
CASA-IP1 Radar vs NWS-Nexrad
NEXRAD DCAS
¿Qué tenemos en Puerto Rico ?• Dos Radares – PR1 y
EWR (PR2)• Proveen medidas de
Reflectividad• Radares son single-pol
& no son Doppler.• Datos se ha colectado
durante tormentas de lluvia.
Puerto Rico IP3 Test BedOff-the-Grid Radar
1er nodo bajo prueba en UMass
PR1 (Stefani) Radar
FCC permiso otorgado.Radar operacional falta reemplazomagnetron
OTG localizacion se basa en Modelo de
Vulnerabilidad a Desastres
QPEMC&C
distribuido
Optimización Energía Balanceada
ComunicacionesInalámbricas
Algoritmo estimación de Reflectivity en Red
EWR Radar
Alejandra
Xiomara Jenniffer Jackie RicardoFred
Carlos
Jorge
Estaciones Meteorológicasy
Disdrometros
JuanJenniffer
Ricardo
Jose
Jorge
Carlos Jaime
Panels EScan de Bajo Costo
10W's to 100 W peak power per panel 2° pencil beam, 1m X-band array (9 GHz) Dual linear polarization # array panels per installation: 3 or 4 Azimuth scan range: ±450 to ±600
Elevation scan range: 0-200(low level coverage, < 3 km) 0-560 (full coverage, to 22 km)
Cost: ~ $10k per panel
Additional specifications are a work-in-progress
TAYCO
TAYCO
TAYCO
Phase-Tilt EScan Panel
Dual- pol μstrip patch radiators
active electronics series-fed columns
azimuth steering 64 columns, each with 1 W T/R module
Linear Actuator
elevation steering
20o
aperture coupled slots
CASA Prototype mid-2008
Frequency-Phase EScan panel
1 m
Phase-steered in az direction (±45 deg or ±60 deg) 64 1-Watt T/R modules
Frequency-steer in elevation (0-20 degrees) Series-fed columns
Requires ~ 1 GHz bandwidth. Frequency allocation challenge.
Phase-Phase EScan Panel
1 m
Best flexibility (power, scan range, performance) ~3,000 T/R channels (10 mW/channel) performs electronic beam
scanning in azimuth and elevation Requires substantial ( 100:1) cost reductions compared to
today’s high-power military phased array radars innovations in use of commercial packaging & Si T/R functions Angelo Puzella/Raytheon IRAD briefing IEEE 2007 Radar Conference
Configuración Institucional
Percepción RemotaIngeniería de Microonda
RedesSistema tiempo-realPredicción NuméricaManejo Emergencias
Meteorología de Radarinversión cuantitativaEstudios Climáticos
Impacto SocialDiseño de Antenas
Hydrología
Diseño Factor HumanoCiencia de Decisión
socios centrales académicos
peritajesocios
externos
CASA Socios Esenciales
5% of the families in the Metropolitan Area (about 30,000 families) live in high risks areas where mudslides and flooding occur (UNAL, 2005.)
CASA – PAISACASA – PAISA MEDELLIN COLOMBIA with NOAA &
World Bank
Landslides
Structural
Flooding
Others
Eve
nts
Medellin. The Body of Bernardo Cifuentes rescued of last landslides occurred at May 20 2007. 5 death and 20 homes destroyed were reported
Jorge Salezar (UMass)Rafael Medina (UMass) Manuel Vega (UPRM)
ResumenRedes de radares distribuitos para respuesta a inclemencias del tiempo Baja-potencia, radares corto-alcance
Mapas congruentes de viento, lluvia de la troposfera baja hasta tope tormenta
Estrategia: tecnología R&D en paralelo con despliegue sistema test bed.
Escenarios Futuros: Centros de Población; zonas propensas a peligro; Valles/puntos ciegos
Suplementa- o quizá reemplace –actuales enormes redes de radares de tiempo.
Extra page:Volume coverage & required power
Low-level coverage
38 beam steps 0-560
30 km
22 km altitude
coverage
Full volume coverage
Specs: X-Band; 1 meter aperture
Zmin= 10 dBZ (25 dBZ during heavy rain)