Como os pilotos usam o radar meteorológico para evitar células de tempestade

Os pilotos usam o radar para encontrar e avaliar o clima convectivo na trajetória de voo. Esta avaliação pode então ser usada para planejar a manobra de evasão antes.

O radar meteorológico de bordo é um dos equipamentos mais importantes em uma aeronave para garantir uma operação segura. Os pilotos usam o radar para encontrar e avaliar o clima convectivo na trajetória de voo. Esta avaliação pode então ser usada para planejar a manobra de evasão antes que ela seja encontrada pela aeronave .

Como funciona o radar meteorológico?

O radar meteorológico aéreo consiste no seguinte:

• Um transmissor
• Um receptor
• Uma antena
• O controle e a exibição do cockpit

A antena do radar meteorológico é estabilizada por atitude usando dados inerciais enviados pelas unidades de referência inerciais da aeronave. Isso significa que a posição da antena permanece estática, independentemente do movimento da aeronave. Isso garante imagens de radar adequadas para os pilotos .

O radar meteorológico em aviões geralmente é colocado dentro do cone do nariz
(Foto: Kim-Marvin via Wikimedia)

O radar funciona no princípio do eco. O transmissor de radar produz um sinal que é refletido por gotículas de água nas nuvens. Os sinais refletidos são então coletados pelo receptor e processados ​​para fornecer a exibição do tempo aos pilotos. O sinal consiste em um feixe de rádio estreito com uma largura de cerca de 3 graus.

A largura do feixe precisa ser a mais estreita possível, pois feixes mais largos podem fazer com que o radar interprete o clima incorretamente. Isso ocorre porque feixes mais largos reduzem a eficácia do radar à distância. Os pilotos precisam conhecer o clima bem antes da aeronave para que possam planejar suas manobras de desvio. Quando o feixe é largo, o radar pode interpretar duas nuvens convectivas separadas como uma, até que a aeronave fique muito perto das nuvens.

Com feixes mais largos, duas nuvens separadas podem ser detectadas como
uma única entidade pelo radar meteorológico (Imagem: Oxford ATPL)

O uso de vigas mais estreitas é, portanto, essencial. No entanto, feixes mais estreitos requerem uma antena grande. Isso não é muito prático, pois há um limite para o tamanho da antena que pode ser transportada por aeronaves. A boa notícia é que existe outra maneira pela qual a largura do feixe pode ser reduzida - usando ondas com comprimento de onda menor. Consequentemente, o radar opera em uma frequência significativamente alta de cerca de 9375 MHz. Isto dá um comprimento de onda de cerca de 0,032 m ou 3,2 cm. É calculado usando a equação de onda da seguinte forma:

Lambda (comprimento de onda) = 300 m / 9375 MHz

= 0,032 m/ 3,2 cm

Este comprimento de onda também é aproximadamente igual ao diâmetro de uma grande gota de água. Assim, com a frequência e o comprimento de onda, é possível uma interpretação meteorológica muito precisa.

Exibição e controles do radar meteorológico

O clima é exibido ao piloto na tela de navegação do cockpit. Em aeronaves mais antigas, o radar meteorológico tem seu próprio display.

A maioria dos radares meteorológicos modernos tem telas coloridas. As cores são baseadas na intensidade da chuva em uma célula meteorológica. Os códigos de cores são os seguintes:

• PRETO – Menos de 0,7 mm/h (muito leve ou sem retorno)
• VERDE – 0,7 a 4 mm/h (retornos de luz)
• AMARELO – 4 a 12 mm/h (retornos médios)
• VERMELHO – Maior que 12 -15 mm/h (retornos fortes)
• MAGENTA – Maior que 50 mm/h

O visor do radar é codificado por cores dependendo da intensidade da precipitação (Imagem: Airbus)

O piloto pode controlar o radar meteorológico usando várias opções de entrada no painel de controle do radar meteorológico. Um dos mais importantes desses controles é a inclinação do radar. A inclinação do radar é o ângulo entre o feixe do radar e o horizonte. Conforme discutido anteriormente, o radar não é afetado pela inclinação, guinada e rolagem da aeronave, a menos que o piloto brinque com o controle de inclinação.

A inclinação deve ser ajustada pelo piloto para que o radar esteja sempre apontando para a parte mais convectiva da célula de tempestade. Ao subir, a inclinação do radar é reduzida por esse motivo e, durante a descida, a inclinação é progressivamente aumentada. Ao cruzar a cerca de 35.000 pés, a inclinação do radar é posicionada cerca de -1,50 graus abaixo do horizonte. Isso permite que o radar observe as áreas inferiores das nuvens onde existe o clima mais convectivo. 

Se a inclinação do radar for muito alta ao voar em grandes altitudes, ele pode cortar apenas as partes superiores da célula, que consiste principalmente em cristais de gelo difíceis de detectar. Isso pode dar aos pilotos uma impressão errada do tempo à frente.

A inclinação do radar deve ser ajustada para detectar a parte mais convectiva da célula (Imagem: Airbus)

O próximo controle disponível é o controle de ganho. Esta é uma ferramenta importante que pode ser utilizada pelos pilotos ao analisar o clima. Quando o ganho do radar é aumentado, a calibração de cores do radar meteorológico é ajustada para que o clima pareça mais forte. O ganho pode ser usado para avaliar uma célula bem distante da aeronave. No entanto, quando o clima está próximo e com chuvas fortes, um ganho maior pode saturar a exibição do clima. Portanto, seu uso deve ser limitado apenas para estudar o clima distante.

A operação do radar meteorológico é altamente aprimorada nas mãos de um piloto experiente. Compreender o comportamento das células de tempestade e o uso efetivo do controle de radar requer uma quantidade razoável de conhecimento.

O painel de controle do radar meteorológico de um Airbus A350 (Foto: Airbus)

Uma das principais falácias do radar meteorológico é conhecida como efeito de atenuação. Isso acontece quando chuvas fortes (altamente refletivas) bloqueiam o clima convectivo por trás delas. Isso pode dar aos pilotos uma exibição errada das condições à frente, pois o radar pode não ser capaz de detectar o clima oculto. Isso também é conhecido como efeito de sombras de tempestade.

Em 2002, um Boeing 737 da Garuda Indonesia foi forçado a fazer um pouso na água após um incêndio de dois motores. A causa do incêndio foi a ingestão de chuva forte e granizo pelos motores. A investigação a seguir concluiu que os pilotos entraram em uma área de forte convecção sem saber por causa da atenuação do radar. Descobriu-se que a companhia aérea não treinou formalmente seus pilotos para usar o radar meteorológico.

Devido ao efeito de atenuação, nunca é recomendado passar por uma célula de tempestade, mesmo que a extremidade da célula não mostre nenhum sinal de forte convecção no visor do radar. Alguns radares têm uma função chamada Rain Echo Attenuation Compensation Technique (REACT). O REACT pode detectar a atenuação medindo a intensidade dos sinais e destacando as áreas onde o clima interpretado é duvidoso.

Chuvas fortes podem causar áreas pretas em células de tempestade por causa da atenuação
(Foto: Sistemas de Treinamento em Informática)

Como os pilotos usam o radar meteorológico para evitar células de tempestade?

Acima de tudo, o clima é detectado usando o radar e suas funções de controle. Em seguida, a tela do radar meteorológico é analisada para encontrar a maior área de convecção. Um alvo vermelho ou magenta, por exemplo, é considerado uma área de maior risco. Uma vez que a fase de análise é concluída, a prevenção real pode começar. É altamente recomendável iniciar a manobra de evasão o mais rápido possível. Normalmente, uma vez que o clima está dentro do alcance de 80 NM, a decisão de onde e qual direção deve ser desviada deve ser feita.

Como regra geral, o tempo deve ser sempre evitado lateralmente a pelo menos 20 NM da área de maior perigo. Também é recomendável desviar para o lado do vento da célula, pois o clima tende a se mover com o vento. Assim, se o desvio for feito a favor do vento, o clima pode alcançar a aeronave, exigindo um desvio ainda maior.

É sempre recomendável evitar o clima lateralmente (Foto: Anas Maaz)

Desvios verticais ao tentar 'subir' o clima são altamente desencorajados. Uma das razões para isso é que, em grandes altitudes, as aeronaves a jato estão próximas de suas margens de buffet de baixa e alta velocidade e têm desempenho limitado. Em tais condições, entrar em turbulência pode não ser uma boa ideia, pois há uma chance de perda de controle. 

A outra razão é que em grandes altitudes, as nuvens são altamente imprevisíveis e poderosas. É importante ter em mente que apenas uma nuvem altamente convectiva pode se sustentar a mais de 30.000 pés de altitude. A nuvem pode se acumular verticalmente a tal taxa que poderia muito bem engolir a aeronave antes que ela pudesse sair dela.

Edição de texto e imagens por Jorge Tadeu com informações do Simple Flying