Descripciones sumarias de los sistemas de procesamiento interactivo de la información y su software operativo o en fase experimental en los principales NCEP, en NESDIS y en TDL. Se puede ver un ejemplo de boletín de vigilancia de tormentas severas y tornados en el NSSFC y el uso de VDUC para visualización de cajas de vigilancia de tormentas severas y tornados sobre imágenes de radar/satélite. Finalmente se presenta un programa de generación de boletines de vigilancia de tormentas severas y tornados en U.S.A y su posible adaptación en el suroeste de Europa y en el norte de Africa.
1. Introducción
Tres de los principales sistemas de procesamiento interactivo de la información en el NWS son el Visible and infrared Atmospheric Sounder (VAS) Utilization Center (VDUC), el sistema Intergraph, y el National Centers for Environmental Prediction Advanced Weather Interactive Processing Systems (N-AWIPS). En la fase de decisión de la predicción se utilizan sistemas de procesamiento interactivo de información como VDUC y N-AWIPS. Para la fase posterior de difusión de productos se utiliza Intergraph. GEMPAK es un paquete de software para análisis y visualización de datos geo-referenciados desarrollado originalmente por Severe Storms Branch del Goddard Space Flight Center de la NASA y en los 10 últimos años, el denominado Transition Project de los NCEP como parte del programa N-AWIPS, ha realizado la versión actual de GEMPAK 5.2 y continúa su desarrollo. Dicho software introduce, analiza, visualiza e integra varios tipos de datos: de modelos, de satélite y ficheros de texto. La introducción de datos radar se ha conseguido en el NSSFC. GEMPAK se ejecuta en estaciones de trabajo unix con soporte X-Windows y Motiff. El uso de interfaces gráficas de usuario con botones - para empezar cada proceso - y con slider bars ha sido ampliamente aceptado por los meteorólogos en HPC, MPC y el NSSFC. La visualización de campos se hace a través de N-AWIPS vía ntrans graphic user interface con conjuntos de productos especialmente definidos para cada división operativa: p.e. existe un conjunto de productos de basic weather (bwx products o productos de predicción a corto y a medio plazo) y otro distinto para quantitative precipitation. Los productos gráficos de precipitación cuantitativa de la precipitación (QPF) hechos en la rama de predicción operativa (Corfidi y Comba, 1989) existen desde hace 33 años en el NMC (Olson, Junker y Korty, 1995).
Así como el NSSFC ha desarrollado un software McIdas para uso interactivo (sin conexión con el ordenador principal u off-line) de estaciones de trabajo VDUC (comparables a las estaciones SAIDAS del I.N.M), N-AWIPS es fruto de la adaptación del software GEMPAK a los requerimientos operativos del Hydrometeorological Prediction Center, Marine Prediction Center (TDU ha realizado los metafiles de presentación de los modelos numéricos de NCEP, para cada división de trabajo). Las características principales de las estaciones de trabajo N-AWIPS y VDUC y algunas características del correspondiente software: GEMPAK y McIdas pueden verse en la tabla 1.
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CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS INTERACTIVOS PARA METEOROLOGIA |
N-AWIPS(1980-1990 NASA/GSFC)/1992-1995 NCEP/T.P.) | VDUC(1977-1985(CSIS)/1986-1995(VDUC) |
| SISTEMA OPERATIVO Y SOFTWARE |
UNIX SVR4 GEMPAK 5.2 |
UNIX SVR4 OS/2 y McIdas 5.7 |
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MODELOS NUMERICOS INTRODUCIDOS EN TIEMPO REAL |
QPF y CP: AVN, NGM, ETA, RUC/Mod.para huracanes MP: AVN (EFS),MRF (EFS), BRK, UK, ECMWF |
MCP y CP: AVN, NGM, ETA, Meso-escala modelos ETC, RUC |
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TIPOS DE IMAGENES DE SATELITE INTRODUCIDAS EN TIEMPO REAL |
GOES-8 Imager (?) GOES-7 VAS METEOSAT Radiometro |
GOES-7 VAS GOES-8 Imager y "sounder" METEOSAT Radiometro GMS VISSR |
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CARACTERISTICAS DE LAS IMAGENES DE SATELITE |
Procesamiento de imágenes 2D 1. Realce 2. Area:U.S,America del Sur, Europa |
Procesamiento imágenes 2D 1. Navegadas y calibradas 2. Emparejadas (IR/VIS) 3. Realces 4. 8 bits 5. zoom 6. Superposición gráficos 7. Mundo en dif.áreas |
| IMAGENES RADAR INTRODUCIDAS EN TIEMPO REAL |
Imágenes WSI 1. NEXRAD Regional (*) Software NSSFC McIdas llevado a UNIX |
Imágenes WSI: 1. NEXRAD Regional 2. Composición nacional USA |
| CARACTERISTICAS DE LAS IMAGENES RADAR |
1. Realces 2. US Area |
1. Navegadas y calibradas 2. Realces 3. 8 bits 4. Zoom 5. Elimina ecos tierra/ propagación anómala 6. Area: USA |
| DIBUJO DE RAYOS |
1. LPLOT acum. (intervalo horario) (*) 2. US Area (*) Software NSSFC para McIdas llevado a UNIX) |
1. LPLOT en tiempo real
(intervalo de minutos)
2. Area: U.S.A |
| DEVICES INTERACTIVAS | Ratón, cursor y slider bar | Ratón y cursor |
| INTERFACES GRAFICAS DE USUARIO |
1. NTRANS:Mod.numéricos 2. NSAT:Imágenes satelite 3. AFOS: Prod.texto/gráf.AFOS 4. NWX:Prod.Texto/Gráf.FOS |
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* LIBRERIA DE TABLETAS GEMPAK
*TABLETAS BLANDAS MCIDAS (NSSFC) |
1.- T.Geographica 2.- T.navegación de grid 3.- T.conversión de parám. 4.- T.estaciones de sfc. 5.- T.estaciones en altura 6.- T.estaciones World UA |
1.- Datos meteorológ. 2.- Sec.en satelite/radar 3.- GOES-E 4.- GOES-W 5.- Sec.modelos 6.- Sec.gráficasmodelos 7.- T. especiales Aviación |
Tabla 1: Características principales de las estaciones de trabajo N-AWIPS y VDUC y algunas características de los software GEMPAK y McIdas.
Intergraph se usa básicamente para introducir productos gráficos en el sistema de ordenadores del HPC; la difusión de los productos del HPC y MPC desde NOAA Science Center en Camp Springs,MD a las oficinas regionales de predicción del NWS se realiza vía Suitland gracias a las estaciones de trabajo Intergraph (vía líneas de 9600 baudios). Dichas estaciones cuentan también con software Intergraph. La descripción del análisis de superficie en el HPC (Corfidi y Comba, 1989) - presión en superficie y las características principales de los frentes tal como se presentan en Norte América y en el Hemisferio Norte - se hace interactivamente en la estación de trabajo Intergraph cada 3 horas, así como el análisis del estado de la mar en las areas del Atlántico y del Pacífico correspondientes al MPC. En la tabla 2 puede verse las características del sistema meteorológico Intergraph.
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SISTEMAS DE PROCESAMIENTO INTERACTIVO DE LA INFORMACION PARA METEOROLOGIA
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ESTACION DE TRABAJO INTERGRAPH (1991-1995) |
| PANTALLAS DE VISUALIZACION | Una o dos |
| CARACTERISTICAS DE LOS MAPAS |
1. Pixel replication: "zoom" 2. Superposición de gráficos 3. Areas: correspondiente a los productos 4. Transformaciones de mapas: de Polar estereográfica a Conforme |
| DEVICES INTERACTIVAS |
Teclado para entrada Combinación de "puck/keyboard/mouse |
| DEVICES DE SALIDA |
Video terminal VDT para chequeo del status de productos
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Tabla 2: Características del sistema meteorológico Intergraph.
Finalmente existen otras estaciones de trabajo pre-AWIPS en estado experimental o preoperativo, diseñadas por Techniques Development Laboratory basada en productos MOS de predicción cuantitativa de la precipitación, probabilidad de precipitación, etc, previstos de 3 a 72 horas, cada 3 horas, (sobre el NGM; se pretende también hacerlo en base al modelo de predicción a corto plazo ETA) para aplicarle el sistema de predicción en palabras (o Interactive Computer Worded Forecast System) para realización interactiva de los boletines de predicción de las Oficinas Locales. En la tabla 3 se pueden ver las características de dichas estaciones pre-AWIPS.
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SISTEMAS DE PROCESAMIENTO INTERACTIVO DE LA INFORMACION PARA PRODUCTOS METEOROLOGICOS
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AWIPS-ICWF1993-1995 |
| MODELOS NUMERICOS |
MOS (NGM), ETA(?), LAMP
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| DEVICES INTERACTIVAS |
Ratón, cursor y barra slider
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INTERFACES GRAFICAS DE USUARIO TDL Y FSL |
1. TIS+ GMOD (modo imagen) 2. Combina Zonas 3. Prepara zonas 4. Prepara WWA 5. Prepara predicciones por estaciones 6. Genera productos |
| DEVICES DE SALIDA | Todos los productos de una Oficina local de predicción (WFO) |
Tabla 3: Características de las estaciones pre-AWIPS.
2. Boletín de vigilancia de tormentas severas.
El boletín de vigilancia de tormentas severas se realiza en la unidad de Tormentas Severas Locales; escrito en lenguaje claro (con contracciones aeronaúticas de la Federal Aviation Administration) tiene cabeceras que se rigen por Universal Generic Codes y está estructura en cinco partes con la siguiente información:
Parte A) Tipo de caja, anchura de la misma (dando el eje y las traslaciones respectivas en torno a los puntos extremos del mismo en millas, - referidos a las estaciones más próximas en 16 direcciones- y con resolución de 5 millas) período de validez, tipo de tiempo severo posible, eje de la caja y una llamada a la acción;
Parte B) Otra información de vigilancia que identifica otras cajas en la misma zona geográfica que se reemplazan o cancelan con esta nueva caja;
Parte C) Tipo de tiempo severo esperado e intensidades: tamaño del granizo (en inches, excepto en cajas de vigilancia de tornados asociados a huracanes), turbulencia, velocidad del viento en superficie, altitud máxima de los topes de la tormenta (en centenares de pies), y viento medio que aprroximadamente da el movimiento de la célula (dirección con 5° de precisión y velocidad con 5 nudos de aproximación);
Parte D) Discusión del razonamiento meteorológico (parámetros y factores) que apoyan la difusión de la caja de vigilancia y la predicción de tiempo severo y
Parte E) Otras tormentas. Se refiere a otras cajas vigentes e identifica el (las) área(s) donde puedan requerirse cajas de vigilancia posteriormente. En las figuras 1 y 2 puede verse un ejemplo de la caja de vigilancia de tormenta severa 793 y el correspondiente boletín de vigilancia de tormenta severa.
Figura 1. Caja de vigilancia de tormenta severa 793 del 15-07-95 válida de 0500 a 1100 EDT.
ZCZC MKCSAW3 ALL 09:431,0744 430,0701 411,0701 413,0744:WWUS40 KMKC 151026
MKC AWW 151031
NYZ00-VTZ00-NHZOO-MAZ00-RIZ00-CTZ00- 151700-
BOLETIN-REQUIERE EMISION INMEDIATA
VIGILANCIA DE TORMENTAS SEVERAS NUMERO 793
NATIONAL WEATHER SERVICE KANSAS CITY MO
631 AM EDT SAB 15 JUL 1995
A.. EL NATIONAL SEVERE STORMS FORECAST CENTER HA DIFUNDIDO UNA VIGILANCIA DE
TORMENTA SEVERA PARA
PARTES DEL CENTRO Y SUROESTE DEL ESTADO DE NUEVA YORK
PARTES DEL SUR DE VERMONT
PARTES DEL SUR DE NUEVA HAMPSHIRE
MASSACHUSETTS
RHODE ISLAND
MAYORIA DE CONNECICUT
Y AGUAS COSTERAS ADYACENTES
EFECTIVO ESTE SABADO MAÑANA Y TARDE HASTA LA 100 PM EDT.
EN ESAS AREAS ES POSIBLE...GRANIZO GRANDE...RAYOS PELIGROSOS Y VIENTOS DAÑINOS
DE TORMENTAS.
EL AREA DE VIGILANCIA DE TORMENTA SEVERA ES A LO LARGO DE 60 STATUTE MILES AL
NORTE Y AL SUR DE LA LINEA DE 55 MILLAS AL OESTE SUROESTE DE ALBANY NUEVA YORK
HASTA 40 MILLAS AL ESTE SURESTE DE BOSTON MASSACHUSETTS.
RECUERDE... UNA VIGILANCIA TORMENTA SEVERA SIGNIFICA CONDICIONES FAVORABLES PARA
TORMENTAS SEVERAS EN EL AREA DE VIGILANCIA Y EN SU PROXIMIDAD. LAS PERSONAS
DENTRO DE ESAS AREAS DEBERIAN PONERSE A SALVO DE TALES CONDICIONES AMENAZADORAS
Y ESCUCHAR PARTES POSTERIORES Y POSIBLES AVISOS.
$$
C...UNAS CUANTAS TORMENTAS SEVERAS CON GRANIZO EN SUPERFICIE Y POR ENCIMA HASTA
DE 1 1/2 INCHES TURBULENCIA EXTREMA Y RAFAGAS DE VIENTO EN SUPERFICIE DE HASTA
65 NUDOS. UNOS POCOS CUMULONIMBOS CON TOPES HASATA 600. VECTOR VIENTO MEDIO
29045.
D. LINEA DE STMS..ALGUNAS SEVERAS AL ESE HASTA EL ESTE DE NUEVA YORK Y EXTRAPS
EN SE NUEVA YORK...MAINE...CONNETICA...Y SUR DE VERMONT/NUEVA HAMPSHIRE EN LAS
HORAS CPL. BANDA DE INESTABILIDAD DISPONIBLE CON FLUJO DE NIVELES MEDIOS DE 40
NUDOS CONTINUARA POSIBILITANDO VIENTO Y GRANIZO SEVEROS.
E...OTRAS TSTMS..CONTINUARAN EN LOS WW 791 Y WW 792.
...BAKER
Figura 2. Ejemplo de boletín de vigilancia de tormenta severa 793
traducido
3. Generación interactiva de cajas de vigilancia en VDUC
El principal objetivo del programa de vigilancia del NSSFC, es permitir al público disponer del tiempo necesario para prepararse en caso de posible tiempo severo (revisando las reglas de seguridad ante tornados, escuchando la radio NOAA o programas comerciales de TV y radio, etc). La difusión de avisos por medio de las oficinas locales es necesaria para que el público este lo mejor informado posible. Este programa de vigilancia permite a la policía, protección civil, etc, distribuir a los spotters en áreas de su jurisdicción. Cuando el predictor de SELS prevé tiempo severo sobre un área específica, se difunden cajas de vigilancia de tornados y tormentas severas sobre áreas de unos 64.000 Km2, con forma de paralelogramo válidas en la hora siguiente a su difusión hasta a unas 2 a 7 horas. (Otsby,1992). El método de difusión, cancelación y coordinación de las mismas se regula por el NWS Operations Manual for severe local storm watches, warnings and statements W/OM11 C-40. Cuando se han dado 'avisos' o 'partes de tiempo severo' (debidos a fenómenos indicados en radar WSR-88 Doppler), desde las oficinas locales o tras el análisis y la diagnosis el CAPE (analizado cada hora o previsto cada 3 horas) sobre imágenes GOES IR da valores de extrema inestabilidad (4.000 ó 5.000 J/Kg o mayores) persiste la posibilidad de tiempo severo, SELS difunde las zonas de U.S.A a vigilar. Si se predice para las próximas horas la formación y desarrollo de granizo de 1.87 cm y viento medio en superficie de 50 nudos SELS edita una caja de vigilancia de tormenta severa. Parte del software McIdas se ha diseñado a agilizar las operaciones de SELS; así p.e. se puede trazar de modo interactivo en VDUC, una caja de vigilancia si estima - por datos de observación disponibles, el análisis del CAPE sobre una imagen GOES de 2 Km de resolución, etc - en las próximas 5, 6 ó 7 horas la posibilidad de fenómenos severos dentro de ella o en sus proximidades. Así pues, el primer programa interactivo para construir cajas de vigilancia de tiempo severo en VDUC (a partir de las cuales se realizan los boletines de vigilancia en AFOS). Este data de 1987 - compatible con McIdas 5.70 - y se revisó en 1991 en Techniques Development Unit. Dicho programa permitía generar interactivamente en VDUC, una caja cuyas coordenadas marcaban la zona de interés para vigilancia continua de tiempo severo al uno o más Estados de América del Norte, modificables interactivamente de varias formas; con cálculo de las coordenadas de los puntos finales determinados; dibujaba una caja nueva o la borraba, y calculaba los siguientes parámetros: dirección y distancia de la estación dentro de la caja de vigilancia; distancia entre las coordenadas del par de puntos y anchura de la caja en millas; coordenadas de sus cuatro esquinas. Para todo ello se requería un fichero de identificativos de 640 estaciones seleccionadas en Norte América. Para usarlo en SELS se trabaja en modo PC, y se procede a la elección de la anchura del área de vigilancia mediante la determinación de dos puntos sobre la imagen IR GOES-8 de 2 Km de resolución, o bien sobre imágenes radar de composición regional variable, sobre las que se superponen observaciones, campos e índices de inestabilidad (como el lifted index). Recientemente, se ha realizado en TDU, una nueva versión de este programa para generación interactiva de cajas de vigilancia en la zona del suroeste de Europa y del Norte de Africa eligiendo 78 estaciones: 11 en el S de Francia, 4 en Portugal, 1 en Andorra, 8 en el N de Africa (Marruecos, Argelia y Tunicia) y las 54 restantes en España. (Lewis y Castro, 1995). Este nuevo programa de generación interactiva de vigilancias denominado WWS7, es un programa OS/2-McIDAS cuya fuente tiene unas 1950 líneas.
4. Uso interactivo del programa WWS7
WWS7 permite la elección de los puntos clave donde anclar la caja de vigilancia y modificar su edición, antes y después salvarla. En efecto, la elección de dichos puntos se puede hacer sin más que señalar con el ratón, sobre la imagen de satélite o radar, la zona de posible tiempo severo. Su ejecución comienza escribiendo WWS7 en modo PC y en crt se escribirá la orden de dibujo del primer punto con el botón izquierdo del ratón. El usuario puede poner ahora el puntero sobre el lugar del suroeste de Europa o del norte de Africa donde quiera empezar a construir la caja de vigilancia, aprieta el botón izquierdo del ratón ; en pantalla aparece una cajita en torno a dicho lugar y simultaneamente, la crt da entrada al segundo punto. A continuación, se pone el puntero en otro lugar del suroeste de Europa o del norte de Africa donde acabar la construcción de la caja de vigilancia; se aprieta el botón izquierdo y en pantalla aparece otra cajita que contiene al puntero junto con el paralelogramo deseado. La crt mostrará información sobre los lugares elegidos haciendo referencia a las estaciones más próximas en 16 direcciones con una aproximación de 8 Km; da las dimensiones (anchura, tipo de caja y longitud y la superficie aproximada que cubre). Finaliza el programa cuando el usuario aprieta el botón derecho del ratón y ve en la crt, p.e.
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Las coordenadas se expresan en décimas de grados. Las longitudes son positivas al oeste, negativas al este. Las cajas se salvan con letras de la A a la F. Así mismo s e puede editar una caja de vigilancia: si es abierta -o sea sin nombre o letra- justo después de haber seleccionado el segundo punto clave, cada ejecución de las teclas ALT-Q cambiará el tipo de vigilancia, de rectangular a caja en forma de paralelogramo ( orientado este-oeste o norte-sur). Después de salvarla, el usuario puede editarla con un comando de corrección. En la figura 3 puede verse otro ejemplo de vigilancia con WWS7 sobre una imagen IR METEOSAT del 16 de septiembre a las 2300 Z y resolución aumentada de 1 Km.
Figura 3.- Caja de vigilancia sobre las Islas Baleares, la Península Ibérica y el Sur de Francia.
AFOS Automation of Field Operations and Service. En estaciones de trabajo N- AWIPS tercer botón de la GUI.
AWIPS Advanced Weather Interactive Processing System. Sistema avanzado de procesamiento interactivo de la información meteorológica. En N-AWIPS con el botón derecho del ratón se puede acceder a los productos gráficos AFOS y con el izquierdo se accede a los textos AFOS.
CSIS Centralized Storm Information System. Sistema de información centralizada de tormentas, previo a VDUC.
FOS Family Of Services. Familia de servicios que el NWS selecciona para ciertos usuarios tales como la Defensa Nacional.
GEMPAK GEneral Meteorological PAcKage.
GMOD Grid Modification. Herramienta en ICWF para editar el grid.
GUI Graphic User Interface. Interface gráfica de usuario.
ICWF Interactive Computer Worded Forecast system. Sistema de predicción interactiva automática en palabras del NWS.
LAMP Programa Local AWIPS MOS para uso local para dar una guía detallada de predicción a corto plazo.
LPLOT Comando McIdas para dibujar rayos.
N-AWIPS National Centers for Environmental Prediction Advanced Weather Interactive Processing System.
NAWAU National Aviation Weather Advisory Unit en el NSSFC
NESDIS National Environmental Satellite Data and Information Service
NSAT En estaciones de trabajo N-AWIPS el acceso a NSAT.
NSSFC National Severe Storms Forecast Center en Kansas City, MO.
NTRANS Interface gráfica de usuario para uso operativo de varios modelos.
NWX NWX interface gráfica de usuario para FOS en estaciones de trabajo N-AWIPS.
SELS Severe Local Storms Unit. Unidad de tormentas severas del NSSFC.
TDU Techniques Development Unit. En el NSSFC o en HPC.
VDUC Visible and infrared Atmospheric Sounder (VAS) Utilization Center
WWS7 Programa Weather Watch Building for Spain
1 inch=2.5 cm
1 statute mile = 1.609344 Km
DesJardins M.L., Brill K.F., Schotz S.S., 1991: GEMPAK5 Part 1. GEMPAK5 Programmers Guide. 672 pp and GEMPLT Part2. GEMPLT Part
2 NASA Technical Memorandum 4261. 128 pp
Lewis, J. and Castro, P. Agosto 1995 Notes concerning the interactive watch builder generation program adapted for Spain. (In-house notes available in TDU. NSSFC. Kansas City, MO).