Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramoses el océano

Isaac Newton

La Tercera Ley de Arthur C. Clark postula que“toda tecnología lo suficientemente avanzada esindistinguible de la magia”. Cuando el conoci-do escritor y visionario postuló sus leyes en

1962, el Radar de Alta Frecuencia, una tecnologíacapaz de crear mapas de corrientes superficiales y ole-aje por medio de estaciones ubicadas en tierra, toda-vía no era una realidad. Sin embargo, hoy en día, cons-tituye un ejemplo representativo de lo acertado delplanteamiento del novelista.

El origen de la dificultad

Desde la antigüedad, el conocimiento de las corrientesy el oleaje ha tenido gran trascendencia en la actividadhumana, condicionando el transporte marítimo y eldesarrollo de los puertos. Sin embargo, solo reciente-mente hemos empezado a desarrollar las capacidadestécnicas necesarias para estudiar y predecir de formamás o menos satisfactoria estos fenómenos.

El estudio científico de las corrientes marinas es similaral de la circulación atmosférica, con el que estamosfamiliarizados gracias a las predicciones del tiempo quetan útiles son en nuestro quehacer diario. Éste paralelis-mo se debe a que tanto la atmósfera como el océanoestán constituidos por fluidos (el aire y el agua respecti-vamente) y, por lo tanto, se rigen por las mismas ecua-ciones. El método actual de abordar este problema escombinar, de la mejor forma posible, la toma de medi-das en el medio a estudiar y el empleo de modelosnuméricos, programas informáticos que resuelven lascitadas ecuaciones para generar mapas tridimensionalesaproximados de la situación actual y futura.

Sin embargo, el conocimiento de la atmósfera y laprecisión de sus predicciones son, a día de hoy, muysuperiores a sus equivalentes oceánicos Esto se debe atres grandes dificultades presentes en el estudio de ladinámica marina:

• En primer lugar, el número de datos marinos registra-dos es ridículamente pequeño. Por poner un ejemplo;¡en todo el Mediterráneo el número de correntímetrosfuncionando de forma operativa es inferior a la quince-na!… y deben monitorizar una zona con una superficiede unos 3.5 millones de kilómetros cuadrados y 1.5 kmde profundidad media. No es necesario establecer unareflexión sesuda para darse cuenta que la densidad demedidas in-situ es extraordinariamente baja. Todo elloen una zona donde la calidad del agua es fundamentalpara mantener la actividad turística, motor obvio deldesarrollo en la cuenca. La ausencia de medidas tieneun claro origen: medir en el mar es complejo y, sobretodo, caro.El contraste con la atmósfera es obvio, dondecualquiera puede comprar una estación meteorológicacasera e instalarla en su domicilio sin dificultad alguna.

• El tamaño de las estructuras físicas de la dinámicamarina es muy pequeño. En la atmósfera, los antici-clones y las borrascas tienen escalas típicas de cente-nares o miles de km. Sin embargo, el tamaño de susequivalentes oceánicos se mide en decenas de km.Esto significa que, para muestrearlos correctamente,la densidad de medidas debería de ser muy superiora la que tenemos en la atmósfera… y como hemosvisto, ¡ocurre justamente lo contrario!

• Por último, el océano es un sistema físico “con memo-ria”. Una de las principales fuerzas impulsoras de lascorrientes marinas son las diferencias de densidadproducidas por los distintos valores espaciales detemperatura y salinidad. Por las características de ladinámica marina, las variaciones de estos parámetrosson lentas, por lo que cualquier error en ellos intro-ducido en un modelo numérico se perpetuará en eltiempo. La causa de que datos erróneos puedan lle-gar a los modelos numéricos es la baja densidad demedidas, explicable por los dos puntos anteriores.

Todo ello dibuja un panorama en el que existe unanecesidad imperiosa de obtención de un mayor númerode datos físicos del medio marino a fin de poder alimen-tar los modelos numéricos y obtener el conocimientonecesario para gestionar los mares basándonos en suconocimiento. El radar HF es, sin duda, parte de la res-puesta. Esta tecnología forma parte de un nuevo con-junto de técnicas, como los datos de satélite o los plane-adores submarinos (gliders), que prometen revolucionarnuestro conocimiento de los mares en el siglo XXI.

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Puertos del Estado

El Radar de Alta Frecuencia:una herramienta poderosa para el conocimiento del marArtículo elaborado por Enrique Álvarez Fanjul, Jefe del Área del Conocimiento de Medio Físico de Puertos del Estado

Con respecto al oleaje, la situación no es tan negativa.Ya desde mediados de la década anterior los modelosnuméricos ofrecen una descripción razonablementeprecisa y las redes de medida desplegadas por Puertosdel Estado ofrecen datos en tiempo real con una cober-tura de la costa suficiente. Sin embargo, los frecuentesproblemas que estas sufren (vandalismo, colisiones,arrastres por redes de pesca, etc) hacen más que reco-mendable la medida desde tierra del oleaje como com-plemento de los datos registrados en el mar. En estesentido, los radares HF son una potente herramienta.

La “magia” del Radar de Alta Frecuencia

Al igual que el radar convencional, el empleado para elcontrol del tráfico aéreo, el de Alta Frecuencia se basaen la emisión de ondas electromagnéticas y el estudiode su eco tras impactar en el blanco a analizar, en estecaso la superficie del mar. La diferencia fundamentalestá en la frecuencia de dichas ondas. En cada caso, seemplea la adecuada para que la señal sea capaz derebotar eficazmente en el blanco y poder obtener unretorno claro. En el océano, dicho retorno óptimo sesitúa en rango denominado “Alta Frecuencia”.Al traba-jar en esta banda, las ondas electromagnéticas rebotaneficazmente en las olas, generando la necesaria señal.

Una vez recibido el eco de la señal de Alta Frecuenciadesde la superficie el mar, es cuando la magia comienza.Por medio del cambio en la frecuencia existente entre laseñal emitida y la reflejada se puede conocer la velocidadde la superficie del mar. Esto es resultado del denomina-do efecto Doppler, que consiste en el aparente cambio defrecuencia de una onda producido por el movimiento dela fuente respecto a su observador y es la causa de que elsonido de la sirena de una ambulancia sea más agudocuando se nos aproxima (mayor frecuencia de las ondas)que cuando se aleja (frecuencia más baja).

Una vez conocido el movimiento del agua, se debe sus-traer la velocidad asociada al oleaje, que se puede derivarde la teoría de ondas.De esta forma se calcula la velocidadcon la que el agua se aleja o se acerca de la estación deradar,que se denomina componente radial de la velocidad.

Si tenemos más de un radar emitiendo y recibiendo, cadauno puede calcular su correspondientemapa de velocida-

des radiales y, componiéndolas mediante trigonometríasimple, es inmediato reconstruir un mapa de corrientes.En realidad, el proceso esmás complejo,pues es necesarioidentificar a que zona del mar corresponde cada reflejo,pero la esencia del mecanismo es la aquí descrita.

Una de las ventajas del radar AF es su alcance, quepuede llegar a doscientos kilómetros, dependiendo dela longitud de onda empleada. La señal no penetra lasuperficie del mar. El dato obtenido es representativode una profundidad de aproximadamente un metro.Las emisiones son de baja potencia y no entrañanpeligro medioambiental alguno.

Aplicaciones del Radar AF

El conocimiento de las corrientes y el oleaje derivadode esta tecnología tiene múltiples aplicaciones, entrelas que cabe destacar:

• Conocimiento estadístico del medio marino (oleajey corrientes) con vistas a la Ingeniería Marítima y ala Gestión Integral de Zonas Costeras.

• Gestión de crisis derivadas de eventos asociados acontaminación marítima accidental (p. ej. derramesde hidrocarburos).

• Detección de infractores en casos de contaminaciónmarítima intencionada (p. ej. sentinazos).

# Estudios de biología y pesquerías (p. ej. transportede larvas).

• Ayudas a la navegación (p. ej. condiciones en lasbocanas de los puertos).

• Gestión de riesgos (p. ej. obtención de datos de ole-aje en momentos en las que existan dificultades enmantener boyas operativas).

El radar de Alta frecuencia en España

Puertos del Estado ha desarrollado a lo largo de los últi-mos años una serie de redes de medida de boyas ymareógrafos para abastecerse de los datos imprescindi-bles para el diseño y la operatividad portuaria. Comoconsecuencia de este trabajo de dos décadas, mantieneun papel destacado en los programas nacionales e inter-nacionales en materia de Oceanografía Operacional. Eneste contexto, y a fin de diseñar estrategias que permi-

tan optimizar sus redes, Puertos del Estado consideróque la nueva tecnología de Radar HF puede ser uncomplemento sumamente interesante a la instrumen-tación ya existente, dado que se basa en estaciones ubi-cadas en tierra y es capaz de generar datos de gran rele-vancia que se complementan con los ya disponibles. Poresta razón, ha mantenido una actividad de investiga-ción y desarrollo es este tema que se remonta a finalesde la década pasada, con el proyecto Europeo EuroRO-SE. En el ámbito del mismo, se instaló un Radar AF dela marca WERA en las cercanías de Gijón. Junto conuna estación similar que se ubicó en Noruega, constitu-yó el primer radar AF instalado en Europa.

Los resultados de la experiencia de Gijón fueron satis-factorios, pero los radares de la mencionada marca nece-sitaron unas antenas receptoras que ocupaban unasuperficie muy extensa. En la experiencia que nosocupa, fue incluso necesario realizar un estudio deimpacto ambiental para su instalación, aún siendo estatemporal. Este trabajo adicional es un gran obstáculo ala hora de plantear una red de cobertura nacional. Por lotanto, desde entonces, el interés de Puertos del Estado seha venido centrando en los radares del tipo CODAROS, distribuidos en Europa por la empresa españolaQualitas-Remos. La ventaja de estos equipos es que susantenas son de reducidas dimensiones, pudiéndose ins-talar sin problema en faros, lo que simplifica enorme-mente el futuro despliegue de una red de coberturaambiciosa. En consecuencia, Puertos del Estado planteóa la empresa española Qualitas-Remos, el desarrollo deuna experiencia de demostración de la tecnología deRadar AF a fin de demostrar su utilidad y sentar lasbases para el establecimiento de una futura red.

Desde un punto de vista administrativo, se desarrollóun convenio de colaboración entre Puertos del Esta-do, Qualitas-Remos y las Autoridades Portuarias de A

Coruña y Vigo a fin de instalar dos radares en los farosde Silleiro y Finisterre, y operarlos durante un periodolimitado de tiempo.

Los radares fueron puestos enmarcha porQualitas-Remosgracias a la colaboración total de lasAutoridades Portuariasde Vigo y A Coruña, dando cobertura a una amplia zonadel litoralGallego.Los sistemas operaron durante un perio-do de tres meses.Durante este tiempo, los datos en tiemporeal fueron distribuidos en exclusiva a través de la páginaweb de Puertos del Estado.Los radares fueron plenamenteintegrados en el sistema de Puertos del Estado y sus datosfueron hechos públicos como los del resto de las redes ope-rativas. Este sistema de distribución pública de la informa-ción maximiza el empleo de la información generada,repercutiendo positivamente y de forma directa en el pres-tigio del sistema portuario en su conjunto.

Los equipos funcionaron correctamente durante todoel periodo de la experiencia.

Los datos medidos fueron contrastados por dos méto-dos distintos:

• Mediante boyas ancladas. La experiencia fue cuida-dosamente diseñada para que la boya de Aguas Pro-fundas de Silleiro, dotada de sensores de medida decorrientes y oleaje direccional, se ubicara dentro dela cobertura del radar (ver figura 1). Los datos medi-dos por este instrumento han sido comparados conlos del radar (ver figura 3-a). Los resultados mues-tran un grado de acuerdo satisfactorio entre ambossistemas de medida en el punto donde se ubica laboya. Conviene recordar que, mientras la boya dauna medida puntual de corrientes, el radar es capazde generar un mapa en dos dimensiones. Adicional-mente, se emplearon los datos de la boya escalar deSilleiro, también ubicada en la zona de estudio, paraun conocimiento más profundo de los datos de olea-je cuyos resultados también fueron muy positivos.

• Mediante una boya de deriva. Se liberó una boya dederiva dentro de la zona de cobertura del radar HF yse evaluó el impacto de los datos medidos en la capa-cidad de predicción de la trayectoria de dicho objeto.Como media, el área de búsqueda se reduce a lamitad al emplear los datos generados con la nuevatecnología. La figura 2-b muestra las diferencias enlas trayectorias calculadas empleando los nuevosdatos y sin emplearlos, así como la trayectoria realseguida por la boya. El análisis mediante una boya dederiva fue desarrollado en el ámbito del ya finalizadoproyecto ESEOO y ha sido realizado en su mayorparte por la Universidad de Cantabria e Imedea.

En resumen, la experiencia demostró la utilidad de latecnología CODAR OS de Radar AF, y abrió el paso asu instalación en España. De hecho, desde el final dela experiencia se han desarrollado una serie de siste-mas adicionales y se ha consolidado el de Galicia:

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Puertos del Estado

Figura 1. Situación de los radares y de las boyas empleadas enla experiencia de Galicia

• El sistema de radares de alta frecuencia desplegadopara la experiencia de Galicia ha sido adquirido porla Dirección de la Dirección General de MarinaMercante, dependiente del Ministerio de Fomento.La instalación permanente de los equipos en losfaros Finisterre (A Coruña) y Cabo Silleiro (Ponte-vedra) ha sido posible en virtud de un acuerdo sus-crito entre las autoridades portuarias de A Coruña yVigo, Marina Mercante y el Organismo PúblicoPuertos del Estado. La explotación técnico-científi-ca de los datos corresponde a Puertos del Estado y alas Consellerías do Mar y de MedioAmbiente,Terri-torio e Infraestructuras de la Xunta de Galicia. Enbreve, el sistema gallego se potenciará por medio dedos nuevas estaciones financiadas por la Xunta.

• Fruto de un convenio de colaboración promovidopor Clabsa (Clavegueram de Barcelona) y en el queparticiparon multitud de instituciones, entre las quese encontraban la Autoridad Portuaria de Barcelonay Puertos del Estado, se instalaron temporalmentedos estaciones radar HF SeaSonde de Codar OceanSensors, para la monitorización remota de corrientesy oleaje en los Puertos de Barcelona y El Masnou. Enbreve, estas dos estaciones serán operativas de nuevo.

• El Gobierno Vasco ha instalado, con la colaboracióndel Puerto de Bilbao, un sistema de dos antenas enla citada comunidad autónoma.

• Diversas Infraestructuras Científico-Técnicas Singu-lares (ICTS) están desarrollando planes más omenos avanzados para la creación de redes en deter-minadas Áreas (Baleares, Asturias y Canarias)

La red Española de Radares deAlta Frecuencia

Puertos del Estado, en colaboración con las citadas insti-tuciones, va a crear en España una Red Nacional deRadares AF (RedAF) que será pionera en Europa. Unembrión de esta red ya está operativo y los datos se pue-

den consultar en la página web de Puertos del Estado:http://www.puertos.es/externo/clima/Radares/radarHF.html

Se pretende aprovechar el Día Marítimo Europeopara anunciar de forma oficial el lanzamiento dedicha iniciativa.

Los datos de esta red podrán ser empleados por lasAutoridades Portuarias y el resto de la sociedad paralas diversas aplicaciones antes descritas, siguiendo latradicional abierta política de datos océano-meteoro-lógicos característica de Puertos del Estado.

Conociendo el medio

Los avances científicos que a diario vemos en los mediosde comunicación a veces nos trasmiten la impresión deque el conocimiento de nuestro medio es amplio, almenos en lo referido a las cuestiones básicas. Sin embar-go, esto no siempre es así, y en el caso de los océanos,nuestra ignorancia es manifiesta.Ahora, a través de nue-vas tecnologías e inversiones sostenidas, empezamos aaveriguar mayores detalles de la dinámica marina, mos-trándose esta a menudo muy diferente a lo que desdehace décadas habíamos intuido. Las tormentas delinvierno pasado desarrollaron oleajes cuya altura no cre-íamos posible (o al menos probable) en nuestras costas.Recientemente se han registrado eventos de corrientesen las cercanías del Puerto de Barcelona cuya causa aúnno tenemos clara… ¡y la lista sigue y sigue!

Quizás, lo que debemos hacer es instalar nuestros ins-trumentos con humildad y recordar, también para ter-minar, las palabras de Newton: me comparo a un niñojugando a la orilla del mar, recogiendo aquí y allá unapiedra más o menos lisa, o una concha de rara belleza,mientras el gran océano de la verdad permanece comple-tamente invisible a mis ojos.

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Figura 3. a) verificación del oleaje medido por el radar en con los medidos por las boyas;b) calculo de la trayectoria de una boya de deriva empleando y sin emplear los datos del radar.