Meteo-Dron, la revolución tecnológica que quiere mejorar la predicción meteorológica: "Tiene una precisión del 98%"

El dispositivo no busca sustituir a los sistemas tradicionales, sino complementarlos, aportando una resolución espacial y temporal hasta ahora inexistente en los primeros kilómetros de la atmósfera.

El Meteo-Dron ha sido desarrollado por el grupo Climatoc Lab —una unidad de investigación del CIDE  integrada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universitat de València (UV) y la Generalitat Valenciana— en colaboración con el National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA) y la University of Auckland, en Nueva Zelanda.

Esta colaboración internacional ha sido clave tanto en el desarrollo tecnológico como en la validación científica del sistema.

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Según explica César Azorín-Molina, director de Climatoc Lab e investigador principal del mismo, la tecnología de los meteo-drones es todavía "muy incipiente" y apenas se ha desarrollado en los últimos años.

"Hay algunos modelos en el mundo, pero básicamente lo que intentamos nosotros fue no replicar lo que ya existía, sino desarrollar un dron que costara muchísimo menos de lo que había en el mercado", señala.

El proyecto fue financiado con fondos europeos del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR), dentro del programa ThinkInAzul.

Una estación volante

Uno de los principales retos técnicos del Meteo-Dron ha sido integrar sensores meteorológicos de alta precisión en una plataforma aérea ligera, capaz de operar en condiciones de viento y turbulencia.

El equipo optó por utilizar una estación meteorológica compacta de uso científico, concretamente una TriSonica Li-550 de la empresa estadounidense LI-COR, que normalmente se emplea en torres meteorológicas en superficie.

"La clave fue ubicar la estación lejos de las hélices del dron", explica Azorín-Molina. Para ello, el sensor se coloca en la punta de un mástil de fibra de carbono, separado de las cuatro hélices del dron.

De este modo, el equipo ha logrado "convertir un dron comercial, como un DJI, en una estación meteorológica móvil equivalente a las que tenemos en superficie".

Sin embargo, hacer que esa estación funcione correctamente en movimiento supuso un desafío adicional. El dron se enfrenta a distintas intensidades de viento y a turbulencia, lo que puede introducir errores en las mediciones.

El Meteo-Dron ha sido desarrollado por el grupo Climatoc Lab —una unidad de investigación del CIDE. Cedida

Para resolverlo, el equipo trabajó con ingenieros de la Universidad de Auckland, realizando ensayos en túneles de viento de alta precisión y desarrollando un algoritmo de corrección en tiempo real.

"Cuando elevamos el dron en la atmósfera, hay un algoritmo que corre en tiempo real y corrige la dirección y la velocidad del viento en función de la posición del dron", explica el investigador.

Tras definir ese algoritmo en laboratorio, el sistema se validó en campo, comparando las mediciones del Meteo-Dron con las de una torre meteorológica estándar a diez metros de altura, siguiendo las directrices de la Organización Meteorológica Mundial.

Los resultados fueron muy positivos. "Hemos estimado una precisión del 97–98 % en las mediciones de dirección y velocidad del viento", afirma Azorín-Molina, lo que confirma que el sistema de corrección funciona de forma fiable. Además del viento, el Meteo-Dron mide temperatura del aire, humedad relativa y presión atmosférica.

Más datos, en más dimensiones

Una de las grandes ventajas del Meteo-Dron frente a métodos tradicionales como los globos sonda es la cantidad y densidad de datos que puede generar. Mientras que los globos se lanzan habitualmente solo dos veces al día, se pierden tras el vuelo y tienen una deriva en altura, el dron es reutilizable y puede operar de forma casi continua en la vertical.

"La cantidad de información que se puede obtener es ingente", subraya Azorín-Molina. Los vuelos actuales tienen una autonomía aproximada de 55 minutos, que es lo que dura la batería, pero "contamos con un par de baterías en una estación de carga rápida en superficie, de tal modo que simplemente reemplazamos baterías y lo lanzamos de nuevo a volar", indica.

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"Así conseguimos una continuidad en las mediciones y realizar perfiles verticales y barridos horizontales a distintas alturas", añade, pues "no solo tenemos un perfil vertical, sino también horizontal, de tal modo que podemos generar un auténtico cubo 3D de datos de la atmósfera".

Este tipo de información puede ser especialmente valiosa para los modelos numéricos de predicción meteorológica, tanto los globales —como el modelo europeo o el estadounidense— como los de alta resolución utilizados por organismos como la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET).

El gran reto, apunta el investigador, será asimilar toda esa información en los modelos operativos que se usan para el pronóstico a corto plazo.

"Ahora mismo solo hemos podido volar hasta 120 metros por limitaciones normativas, pero ya estamos dialogando con científicos internacionales para integrar los datos cuando podamos volar hasta 5.000 metros", añade.

Normativa y permisos

Operar un dron de casi siete kilos a grandes altitudes implica cumplir una normativa muy estricta. En España, el equipo ha trabajado estrechamente con AESA y con ENAIRE, los gestores del tráfico aéreo.

Las principales restricciones, explica César Azorín-Molina, tienen que ver con evitar zonas de alta densidad poblacional y áreas con tráfico aéreo intenso, tanto comercial como deportivo.

"Donde hay baja densidad poblacional y bajo tráfico aéreo, son zonas óptimas para volar", señala. Actualmente, el equipo tiene autorización para operar en zonas concretas del Levante y está ultimando nuevos permisos. La colaboración con AEMET ha sido clave en este proceso.

"Han sido muy favorables desde el principio y ven claro el interés de integrar estos dispositivos para mejorar la predicción meteorológica", afirma.

Hacia una red de drones

A medio y largo plazo, el objetivo va más allá de un único dron. "Ahora mismo solo tenemos uno, es el único en España, pero la idea es replicarlo con otros colegas del CSIC y avanzar hacia una red de drones meteorológicos", explica Azorín-Molina.

Países como Noruega ya operan redes de este tipo, y en Estados Unidos la NOAA ha anunciado recientemente la compra de meteorodrones para desplegarlos en su territorio.

Una de las grandes ventajas del Meteo-Dron frente a métodos tradicionales como los globos sonda es la cantidad y densidad de datos que puede generar. Cedida

"No podemos quedarnos atrás", insiste el investigador. Una red de Meteo-Drones permitiría perfilar la atmósfera de forma continua en zonas estratégicas, aportar nuevos datos a los modelos y, en última instancia, afinar la predicción de fenómenos extremos como danas o tiempo severo.

Es como "poder hacer una analítica de sangre a la atmósfera, y a través de una serie de parámetros saber si está enferma (inestable) o no (estable)".

Más allá del tiempo

El potencial del Meteo-Dron no se limita a la predicción meteorológica. Podría utilizarse en la prevención y vigilancia de incendios forestales, por ejemplo, ya que la capacidad de detectar cambios súbitos en dirección e intensidad del viento puede ser clave para anticipar y modelar la evolución del fuego.

Según Azorín-Molina, la herramienta es especialmente valiosa para el avance del conocimiento científico, ya que permite observar procesos atmosféricos que hasta ahora solo podían simularse con modelos.

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"Los modelos reproducen lo que ocurre sobre nuestras cabezas mejor o peor, pero sin observaciones no sabemos si lo que nos dicen es creíble", explica.

Además, el equipo ya piensa en mejoras tecnológicas futuras. Una de ellas es incorporar sensores de contaminación atmosférica, lo que permitiría estudiar cómo interactúan la meteorología y la calidad del aire, con implicaciones directas para la salud pública.

Otra línea de trabajo es el diseño de un dron de ala fija, similar a un planeador, con mucha mayor autonomía de vuelo.

Como resume Azorín-Molina, se trata de que "la ciencia avance junto a los organismos públicos y privados para que el beneficio final sea de toda la sociedad, a través de mejores predicciones, un mejor conocimiento de nuestra atmósfera y aplicaciones en sectores socioeconómicos y medioambientales clave".