Demostrador de tecnología avanzada

El Demostrador de Tecnología Avanzada (ATD) es un radar meteorológico experimental individual en Norman, Oklahoma, que utiliza tecnología de matriz de fase de banda s con el objetivo de mejorar las capacidades de la matriz de fase con la adición de doble polaridad y compresión de pulsos . ^{[ 1 ]} Su predecesor, MPAR , fue el primer experimento PAR a gran escala emprendido por la NOAA en 2003, y estuvo desplegado hasta su eventual desmantelamiento en favor del ATD en 2016. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Se planea que las futuras redes de radar, como el sucesor de NEXRAD y posiblemente en múltiples disciplinas ajenas a la meteorología, como el control del tráfico aéreo ^{[ 4 ]} , utilicen la tecnología PAR debido a sus capacidades volumétricas temporales superiores. ^{[ 5 ]}

En general, la monitorización meteorológica se realiza operativamente mediante sistemas de radar meteorológico relativamente antiguos; en Estados Unidos, la red NEXRAD ha sido la principal red de radar meteorológico desde principios de la década de 1990. Durante los primeros 20 años de funcionamiento, su producción de datos fue, en comparación con los sistemas modernos, considerablemente más modesta. Todos los sistemas eran de polaridad única y con capacidad Doppler, pero su resolución era relativamente limitada hasta la llegada de la superresolución en 2008 (que efectivamente cuadruplicó la resolución espacial y duplicó la resolución azimutal). ^{[ 6 ]}

Quizás la mejora de hardware más importante del sistema NEXRAD llegó con la introducción de la capacidad de doble polarización ^{[ 7 ]} en 2011. Esta mejora permitió que todos los sistemas descifraran propiedades microfísicas que antes no eran visibles con una sola polaridad del haz. Esta capacidad permite distinguir entre los diferentes tipos de hidrometeoros, se puede utilizar para extrapolar las tasas de lluvia y se emplea con frecuencia para detectar escombros durante eventos tornádicos.

En combinación con la introducción de estrategias de escaneo más rápidas, como MESO-SAILS , NEXRAD demostró ser una herramienta extremadamente valiosa y muy necesaria para la monitorización de fenómenos meteorológicos severos y la protección de activos en todo Estados Unidos.

Sin embargo, la principal desventaja de estos sistemas más antiguos es la inmediatez: incluso con la llegada de estrategias de escaneo avanzadas, los tiempos típicos de volumen siguen siendo del orden de 5 a 7 minutos para completarse. Las estrategias de escaneo rápido mencionadas anteriormente reducen los tiempos de datos de bajo nivel a 2 o 3 minutos, pero sacrifican la inmediatez del volumen completo. ^{[ 8 ]} Para combatir el problema de la resolución temporal limitada, la NOAA y el NSSL comenzaron a investigar la viabilidad de la tecnología PAR comenzando con MPAR en 2003 y extendiéndose hasta 2016.

Tras la desactivación de su predecesor, el ATD se instaló en el Laboratorio Nacional de Tormentas Severas en Norman, Oklahoma, el 12 de julio de 2018. ^{[ 9 ]} El Laboratorio Lincoln del MIT fue el grupo principal de diseño del ATD. Al igual que el MPAR y el NEXRAD, el radar ATD opera en la banda S y utiliza una matriz de fase de panel plano con un campo de visión de 90°. El panel completo está compuesto por 76 paneles cuadrados, cada uno con 64 elementos radiantes (un total de unos 4864 elementos) dispuestos en una antena de 4,3 m (14 pies). ^{[ 10 ]}

ATD busca mejorar el trabajo realizado originalmente por MPAR; por ejemplo, MPAR sentó las bases para las capacidades de escaneo volumétrico rápido, pero sus perspectivas operativas se vieron drásticamente limitadas por la dificultad de integrar formas de onda ortogonales en esquemas que involucran dirección electrónica del haz. Este problema con la doble polaridad persiste, pero es una de las directrices de investigación fundamentales de ATD, al ser uno de los primeros sistemas PAR de doble polarización a gran escala a nivel internacional. ^{[ 11 ]} A partir de 2023, se está investigando la viabilidad de futuras redes de radar que utilicen tecnología similar a la de ATD.

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