Os radares de amanhã serão capazes de seguir a rápida evolução dos fenómenos meteorológicos?

Tornados devastadores, inundações deslumbrantes... Face a fenómenos meteorológicos cada vez mais violentos, o radar tradicional já não é suficiente. Estes novos desafios climáticos estão a forçar os cientistas do National Severe Storms Laboratory (NSSL) a explorar o Phased Array Radar (PAR), que poderá revolucionar a monitorização atmosférica.

Os desafios dos radares tradicionais

Há mais de 30 anos que a rede de radares NEXRAD (1988 Weather Surveillance Radar, Doppler) está no centro da previsão meteorológica nos Estados Unidos. Esta rede de radares Doppler deteta as precipitações, segue o rasto das trovoadas e permite aos meteorologistas detetar os sinais de alerta de tornados.

No entanto, o tempo de exploração deste radar, que dura entre quatro e seis minutos, é uma limitação importante: fenómenos violentos como tornados, inundações repentinas ou rajadas de vento evoluem frequentemente em poucos segundos, escapando assim aos radares NEXRAD e deixando “zonas cinzentas” críticas.

Esta falta de capacidade de reação coloca um verdadeiro problema de segurança para as populações em caso de mau tempo extremo. Por outro lado, o envelhecimento do sistema NEXRAD, que deverá tornar-se obsoleto na década de 2030, torna urgente o desenvolvimento de um sistema capaz de fornecer informações mais frequentes e precisas para acompanhar as condições meteorológicas em tempo real.

O que é um radar de matriz faseada?

O radar de matriz faseada (PAR) baseia-se numa tecnologia radicalmente diferente. Ao contrário dos radares tradicionais que utilizam uma antena rotativa, o PAR está equipado com uma única antena fixa composta por centenas ou mesmo milhares de elementos. Cada um destes elementos pode transmitir e receber um sinal de forma independente, permitindo que o PAR controle eletronicamente a direção do feixe de radar sem que nenhuma peça se mova.

Esta disposição em rede (ou grelha) permite que o PAR varra a atmosfera a uma velocidade excecional, reorientando o seu feixe em poucos microssegundos para captar as mais pequenas alterações atmosféricas quase em tempo real.

Beamforming: para precisão e flexibilidade

O PAR utiliza uma tecnologia avançada chamada formação de feixes (beamforming, em inglês). Imagine que cada elemento do radar acima mencionado é como um refletor que pode ajustar a sua luz para iluminar um ponto específico. Graças a esta tecnologia, o radar pode focar-se em áreas específicas da atmosfera, com grande precisão, sem perder luz.

A beamforming também melhora a qualidade da imagem, reduzindo os sinais indesejados para fornecer dados mais nítidos. Esta capacidade de objetivos múltiplos, resultante dos avanços militares, dá à PAR uma vantagem significativa em meteorologia: a capacidade de monitorizar e analisar múltiplos fenómenos meteorológicos de forma rápida e precisa.

Monitorização em tempo real?

A velocidade de scan do PAR é uma grande vantagem. Enquanto o NEXRAD demora vários minutos a efetuar um scan completo, o PAR pode fazê-lo em menos de um minuto. Esta capacidade de resposta é crucial para a observação de fenómenos em rápida evolução, como tempestades, tornados e inundações repentinas, em que cada segundo conta para alertar as populações e organizar a assistência.

A flexibilidade do PAR, que pode centrar as suas observações numa zona específica sem necessidade de efetuar um scan completo, traz igualmente um ganho de eficácia. No caso de uma tempestade, o PAR pode concentrar os seus esforços na parte mais intensa da tempestade ou reorientar-se instantaneamente para o aparecimento de um potencial vórtice.

Aplicação e vantagens

Além disso, o PAR foi concebido para resistir a falhas mecânicas, proporcionando simultaneamente uma cobertura mais dinâmica e adaptável. Para além dos fenómenos meteorológicos, esta tecnologia é amplamente utilizada nos setores da defesa e aeroespacial pelas suas capacidades de deteção precisa e atualizações rápidas.

Por exemplo, os radares de matriz faseada montados em navios militares podem seguir mais de 100 alvos de cada vez, demonstrando a capacidade do PAR para monitorizar simultaneamente vários fenómenos meteorológicos críticos.

Desafios e perspetivas de implementação

Embora prometedora, a tecnologia PAR apresenta desafios. A sua aplicação exige uma infraestrutura complexa e capacidade de processamento de dados em tempo real, uma vez que cada scan gera uma grande quantidade de informação.

Além disso, o PAR tem um ângulo de cobertura limitado de aproximadamente 120°, o que exigiria vários radares para cobrir grandes regiões. O seu custo de desenvolvimento e instalação é também elevado, o que dificulta a sua adoção em grande escala a curto prazo.

No entanto, os investigadores do NSSL estão a trabalhar na implementação do PAR até 2040 para substituir gradualmente o NEXRAD. A transição para esta tecnologia exigirá um apoio financeiro e tecnológico significativo, mas poderá revelar-se essencial para enfrentar os crescentes desafios climáticos.

Referência da notícia:

- A clear vision: Phased Array Radar innovating future