Implementation of an operational hf radar network in Spain

Resumo

Durante los último años, Puertos del Estado (PdE) ha hecho un esfuerzo notable para establecer un sistema de observación oceánica, que incluye una variedad de plataformas instrumentales (boyas y mareógrafos). Este observatorio multi-instrumental proporciona información oceanográfica fundamental para promover estrategias de conservación de la biodiversidad y el apoyo a la toma de decisiones en el medio marino. En este contexto, la motivación de esta tesis es complementar las fuentes de datos in situ con la implementación de una red operativa de sistemas de radar HF en España. Aquí se detalla la hoja de ruta empleada para transformar cuatro radares HF CODAR SeaSonde HF individuales en una red permanente de radares HF operada por PdE. Para alcanzar un estado de maduración totalmente operativo, el sistema debe evolucionar de manera controlada a través de una serie de etapas claramente definidas. Si bien la implementación plenamente operacional de dicha red está aún en curso, las lecciones aprendidas y los ejemplos prácticos aquí mostrados podrían ser útiles para programas similares que estén en fase de diseño y/o desarrollo en otros lugares. En particular, los principales objetivos de esta tesis incluyen: • La implementación de un conjunto definido de prácticas operacionales para la gestión de los sistemas de radar HF, su despliegue y correcto mantenimiento, abarcando un protocolo común para el procesamiento de datos y la estandarización de un formato único de datos que sea interoperable. • Una gestión de datos escalable, un almacenamiento a largo plazo en una base de datos relacional y una distribución siguiendo una serie de normas aceptadas internacionalmente: varios servicios web han sido implementados para acceder y diseminar en tiempo real los dicheros de datos geo-referenciados generados por el radar HF siguiendo las políticas de difusión acordadas. • La implementación de una interfaz de visualización para fomentar la integración, gestión y uso de datos oceanográficos. • La implementación de procedimientos unificados para el control de calidad (QA- QC) en tiempo real de los datos de radar HF. • La ejecución regular de ejercicios de validación con instrumentos de medida independientes. Dado que las estimaciones del radar HF están sujetas a diversas incertidumbres (interferencias, ruido ambiental, etc.), la comparación directa contra otros sensores in situ permite una evaluación objetiva del funcionamiento del radar HF junto con una estimación cuantitativa de las incertidumbres asociadas a las observaciones proporcionadas por el radar HF. • La evaluación de la capacidad de pronóstico de un sistema operacional de predicción de corrientes (SOPC) a escala regional llamado IBI (Iberia-Biscay-Ireland), desarrollado en el marco de los proyectos MyOcean y actualmente parte del Servicio Marino Copernicus. Se ha implementado una herramienta web de validación denominada NARVAL (North Atlantic Regional VALidation) con el propósito de monitorizar de manera rutinaria el rendimiento de IBI e inferir la precisión de los pronósticos. En este contexto, los campos 2-D de corrientes proporcionados por los radares HF son empleados como sistema de referencia a la hora de realizar las validaciones. • La aplicación de una metodología basada en la combinación de observaciones y modelos para explorar las características básicas de la circulación costera en superficie y los modos dominantes de la variabilidad espacio-temporal asociados. Las sinergias derivadas de la integración de modelos numéricos y una red de observación (radar HF) pueden ser empleadas para caracterizar detalladamente la dinámica costera y las complejas interacciones asociadas. En particular, se han empleado los SOPCs IBI y SAMPA (Sistema Autónomo de Medición, Predicción y Alerta), el cual está anidado a IBI y corre operacionalmente en el Estrecho de Gibraltar. Más específicamente y desde un punto de vista científico, la investigación se centra en dos sistemas de radar HF (Delta del Ebro y Gibraltar) de la red conformada por cuatro sistemas. A pesar de que varias líneas de trabajo en curso incluyen los otros dos radares HF restantes, no serán descritas aquí. En el caso del radar HF desplegado en el Delta del Ebro (DdE), esta tesis tiene como objetivos: • Comprobar la capacidad de IBI para reproducir las características básicas de la circulación y los patrones dinámicos dominantes previamente observados con el radar HF. • Investigar la contribución del viento local como uno de los principales mecanismos de forzamiento en la plataforma del DdE. • Evaluar el impacto de la escorrentía del río Ebro en la circulación costera resultante mediante el análisis y comparación de mapas de corrientes observados (radar HF) y modelados (IBI), prestando atención a su capacidad para capturar la señal de la descarga de agua dulce. • Explorar cualitativamente la capacidad tanto del radar HF como de IBI para detectar y monitorizar la presencia de vórtices y estructuras de recirculación. En el caso del radar HF desplegado en el Estrecho de Gibraltar (EdG), esta tesis tiene como objetivos: • Evaluar la habilidad de SAMPA para resolver los procesos hidrodinámicos en el EdG en diferentes escalas de tiempo. Comprobar la concordancia - modelo de datos en la gama de frecuencias de las mareas en cuanto a la distribución espacial de las constituyentes diurnas y semi-diurnas. Analizar la respuesta de SAMPA y HF radar para el forzamiento del viento • Para verificar la consistencia de la metodología de downscalling adoptada en el área de estudio mediante la realización de un ejercicio de inter-comparación de modelos entre IBI (el SOPC "padre") y SAMPA (el sistema costero de alta resolución anidado a IBI).