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8/18/2019 UNIDAD III-LA PRECIPITACION.pdf

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LA PRECIPITACION.

Es toda forma de humedad que emana de las nubes y cae sobre la superficie terrestre.

Es la precipitación de pequeñas esferas líquidas de agua que tienen un diámetro mayor de 0.5 mm y

menor de 5 mm y que al caer alcanza los 3 m/s (según la OMM)

La C ondensación es el proceso por el que el vapor de agua atmosférico se transforma en agua líquida. El vapor

de agua necesita de un soporte material donde asirse para condensarse: polv o u otros corpúsculos (Núcleos

Higroscópicos).

También el agua condensa sobre la superficie de objetos con temperatura inferior al punto del rocío. Algunaspartículas pequeñas de agua condensadas permanecen en el aire formando nubes, mient ras otras precipitan

como lluvia, nieve o granizo.

LOS MECANISMOS DE SATURACION.

Como el aire puede contener mayor cantidad de vapor de agua, cuanto mayor sea su temperatura, la

circunstancia más favorable para su saturación es que se enfríe.

El aire alcanza el punto de saturación por mezcla de masas de aire a distintas temperaturas; enfriamiento por

contacto; enfriamiento dinámico de la atmósfera; mezcla de masas de aire no saturadas a distinta temperatura,etc.

ENFRIAMIENTO POR CONTACTO.

Tiene lugar cuando una masa de aire caliente se desplaza sobre una superficie fría. En el invierno, las masas de

aire oceánico, cálidas y húmedas, sobre todo por la noche, en contacto con la superficie terrestre más fría, se

enfrían por debajo del punto de Rocío, dando origen a nieblas por condensación de vapor de agua.

ENFRIAMIENTO POR ASCENDENCIA.

Es el mecanismo más eficaz. Es responsable de fuertes condensaciones y abundantes precipitaciones al

producirse en amplios volúmenes de aire.


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El origen de la ascendencia puede ser térmico (aire calentado en la base), dinámico (ascensión por

convergencia) u orográfico (el aire se eleva por irregularidades del relieve). Los movimientos ascendentes y

descendentes del aire son de gran importancia para comprender la condensación y precipitación atmosféricas.

TIPOS DE PRECIPITACIONES.

PRECIPITACIONES CONVECTIVAS.

La masa de aire se eleva por calentamiento del suelo, al perder densidad y presión, y sube hasta encontrar una

masa atmosférica de igual o mayor temperatura, momento en que se estabiliza, con el consecuente enfriamiento

y posterior condensación.

Son frecuentes en regiones tropicales y ecuatoriales, así como en latitudes medias en tormentas de verano. Su

origen es puramente térmico.

Figura Nº1. Precipitación convectiva


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PRECIPITACIONES OROGRAFICAS.

Si el aire en movimiento se encuentra con algún obstáculo montañoso, se eleva por la vertiente de barlovento y

desciende por la de sotavento. La ascensión incrementa su efecto si la corriente contiene un alto porcentaje de

hu medad, como en el caso de las barrenas montañosas próximas al mar, cuando el aire es empujado del océano

al continente. Si la disposición de las montañas es perpendicular, las precipitaciones son aún más abundantes.

Una vez superada la cumbre, la subsidenc ia del aire provoca un calentamiento, originando el efecto foëhn. El

aire de la vertiente de sotavento se deseca y disminuye su humedad relativa según desciende, debido alaumento de la presión.

Figura Nº2. Precipitación Orográfica.


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PRECIPITACIONES CICLONICAS.

El choque de los frentes cálido y frío, provoca la brusca elevación del aire caliente por acción de la pendiente del

aire frío provoca lluvias abundantes, que contrastan con las de menor intensidad del frente cálido, ocasionando

así una sucesión de diferentes tiempos atmosféricos.

La perturbación comienza con lluvias suaves y moderadas (frente cálido), mejora con la llegada del aire cálido y

termina con gran inestabilidad provocada por el frente frío.

Figura Nº3. Prec ipitación Frontal o Ciclónicas.

CLASES DE PRECIPITACION.

La precipitación aparece al producirse en la nube la condensació n a gran escala. Una gota (0.5-5.0 mm), al

precipitar, estaría formada aproximadamente por un millón de gotitas de la nube (10-25 mµ).

Parece que los dos mecanismos que podrían originar la formación de las gotas de lluvia son:


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COALESCENCIA:

Es la colisión y fusión de las gotas de agua, que aumentan el tamaño al descender por gravedad.

PROCESO DE LOS CRISTALES DE HIELO:

La tendencia de los cristales a crecer ocasionaría que éstos alcanzasen un tamaño de varios cientos de micras.

Los cristales podrían fusionarse entre sí, provocando su precipitación.

Las clases de precipitación dependen de las características de la ascendencia del aire y de la te mperatura

debajo de las nubes. En nuestra latitud, l a lluvia es la forma más común de precipitación.

Llovizna: Las gotas pueden alcanzar un diámetro por debajo de 0.5 mm.

Lluvia: Las gotas pueden alcanzar desde 0.5 hasta 5 mm. de diámetro, y por encima de 7 mm. se

tienden a romper en gotas más pequeñas.

Aguanieve: cuando se funden los copos de nieve, y el agua así formada atraviesa una capa más fría, se

congela y se produce aguanieve.

La Nieve: se produce cuando la temperatura de congelación está tan próxima al suelo, que los

conglomerados de cristales de hielo hexagonales alcanzan la superficie antes de fundirse.

El granizo: es una precipitación característica de los Cumulonimbos. Las co rrientes ascensionales llevan

las gotas arriba, enfriándolas y solidificándolas, aumentando su tamaño, al final, la bola de granizo cae

por efecto de la gravedad.

MEDICION DE LAS PRECIPITACIONES.

Las precipitaciones se miden por la altura que alcanza el agua caída sobre una superficie plana y horizontal, en la que no existieran

pérdidas por intercepción, infiltración ni evaporación. Tal altura se expresa en milímetros y las mediciones se llevan a unaaproximación

de los décimos de mm. Es necesario tener presente que un milímetro de precipitación equivale a un litro de agua esparcido en un área

de un metro cuadrado.


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La intensidad de la precipitación suele medirse en milímetros por hora ó mm. por minuto, es decir, cantidad de

precipitación por unidad de tiempo. Se pueden distinguir diversos tipos de precipitación, entre los cuales la de

mayor interés es la lluvia (agua en estado líquido). La mayor parte de las gotas de agua tienen, generalmente, un

diámetro igual o mayor que medio milímetro, y caen, en el aire en calma, con una velocidad superior a los dos metros por segundo.

Según sus intensidades, pueden clasificarse en:

Lluvia Ligera, para tasas de caída de hasta 2,5 mm/h

Lluvia Moderada, desde 2,5 hasta 7,5 mm/h

Lluvia Fuerte, por encima de 7,5 mm/h

INSTRUMENTOS DE MEDICION.

PLUVIOMETRO.

El pluviómetro es un instrumento concebido para la recogida y medición del agua precipitada, en la hipótesis de

distribución homogénea horizontal y sin efecto de evaporación. Están oficialmente reconocidos dos tipos de

pluviómetros, de los cuales el que se haya en uso en la actualidad es el denominado Tipo B. Está compuesto de

tres secciones principales:

La sección superior a), que es la receptora, tiene una boca circular, formada por un aro de bronce reforzado, con

su arista superior afilada y achaflanada a 45º , con la cara inclinada hacia afuera. En su interior tiene un embudo

con orificio para la salida interna del agua.

El borde superior de dicho embudo está soldado a las paredes del pluviómetro, a 10 cm por debajo de la boca, a

fin de que las gotas que caigan sobre el mismo, no puedan volver al exterior por rebote.

La sección inferior b) destinada a retención.

El recipiente c), denominado colector , que sirve para trasvasar a la probeta el agua recogida, a fin de efectuar su

medición.

El pluviómetro únicamente proporciona la altura de precipitación total en intervalos previamente establecidos,

comúnmente 24 horas, medidas a partir de las 7 de la mañana de cada día.


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Figura Nº3. Pluviómetro.

PLUVIOGRAFO.

Para obtener registros continuos de las precipitaciones y determinar las intensidades de lluvia producidas en

intervalos de tiempo predeterminados, se recurre al empleo del pluviógrafo, que consiste básicamente en un

pluviómetro con un dispositivo de registro cronológico de las alturas de agua precipitadas, a pequeños intervalos

de tiempo (Intensidad de la lluvia).

El más usado en nuestro país es el Pluviógrafo tipo Hellmann, de flotador con sifón, el cual es un cilindroterminado en su parte superior en una boca circular. La lluvia, recogida por el receptor, pasa a través de un

embudo y un tubo al recipiente cilíndrico que contiene un flotador. A medida que el nivel del agua en el depósito

sube, lo hace también el flotador, el que se haya vinculado al sistema registrador.

La capacidad del recipiente es igual al volumen de agua correspondiente a 10 mm de lluvia, de modo que al

llenarse, se accione un sifón que descarga el recipiente a un depósito y el flotante retorna a su posición inicial,

para luego volver a subir si la lluvia continúa.

El sistema inscriptor está formado por un brazo de palanca con una plumilla fijada a un vástago unido al flotador,

colocada sobre un tambor c on un sistema de relojería. Los cambios de altura del agua en este receptor son

registrados por la plumilla, cuyo movimiento está asegurado por unos carriles.


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Las bandas o gráficas que se ajustan al tambor, llamadas Pluviogramas, pueden ser para una medición diaria,

semanal o mensual. Las diarias se usan más en períodos o zonas lluviosas; la semanal, en lugares donde la

lluvia no es diaria y las mensuales, en períodos de estación seca o en zonas áridas.

Cuando los registros son trazados en cartillas sobre el tambor giratorio, presentan la característica de que cada

vez que se produce un vaciado, la curva del Pluviograma baja desde el borde superior (10 mm.) al inferior de la

cartilla (0 mm), lo que debe tenerse presente al calcular los totales de precipitac ión.

Figura Nº3. Pluviógrafo.

REGISTROS PLUVIOGRAFICOS .

Tomando en cuenta que los pluviógrafos registran en forma continua la variación de la altura o lámina de lluvia

con respecto al tiempo, sus registros son los que permiten realizar el análisis más completo de las tormentas en

la zona donde esté ubicado el pluviógrafo.


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El análisis de las precipitaciones en los pluviógrafos se basa en el estudio del pluviograma, gráfica a partir de la

cual se puede obtener la curva masa de precipitación, el Hietograma y otros tipos de curvas que posibilitan

caracterizar las precipitaciones en un momento dado.

PLUVIOGRAMA.

El pluviograma constituye la gráfica sobre la cual la plumilla del pluviógrafo registra la lluvia acumulada. La

lectura del mismo indica la cantidad de precipitación acumulada en cada determinado período de tiempo. Los

pluviogramas se dibujan sobre una cartilla cuyos ejes marcan el tiempo y la cantidad de lluvia. El eje de tiempo

puede ser de un día, una semana o un mes, de acuerdo con el mecanismo de relojería del pluviógrafo y las

necesidades de precisión; mientras que el eje de la cantidad de lluvia tiene un máximo de 10 mm con una

resolución de 0,1 mm.

Sobre esta cartilla es que la plumilla va registrando en todo momento, de forma que la ausencia de precipitación

queda reflejada como una recta horizontal y la presencia de lluvia, como una recta inclinada de pendiente

positiva . A medida que aumenta la intensidad de la lluvia, esta recta se hace más inclinada y tiende a convertirse

en una recta vertical, sin llegar a serlo.

Figur a Nº4. Pluviograma parte 1. Figura Nº4.1. Pluviograma parte 2.

Para interpretar la información que brindan los pluviogramas hay diferentes maneras: transformarlo en una Curva

Masa de Precipitación, en un Hietograma o en una curva I-D-F .


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LA CURVA MASA DE PRECIPITACION.

Se construye sumando en un gráfico solo las subidas del Pluviograma, ignorando las caídas. Lo que significa que

se tendrá una gráfica de la cantidad de precipitación acumulada durante todo el evento lluvioso,

independientemente del tiempo que haya durado. Es ta gráfica nos dará una clara idea de cómo la lluvia

evolucionó en cantidad con relación al tiempo, en resumen:

Representa la precipitación acumulada vs. el tiempo.

Se extrae directamente del pluviograma. La pendiente de la tangente en cualquier punto, re presenta la intensidad instantánea en ese punto

(tiempo).

La curva masa es la integral del Hietograma.

Figura Nº5. Curva masa de P recipitación.


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EL HIETOGRAMA.

Es un gráfico de barras, que puede ser obtenido a través de la Curva Masa de Precipitación, determinándose la

cantidad de lluvia caída en intervalos de tiempo generalmente iguales y definidos (1 hora, 2 horas, etc.)

Representa la precipitación ocurrida en el evento en intervalos de tiempo iguales y definidos.

Se extrae directamente de la Curva M asa de Precipitación .

Figura Nº6. Hietograma.

ESTACIONES METEOROLOGICAS.

Las observaciones meteorológicas se realizan con diferentes fines. Un Pronosticador Meteorológico las utiliza

para la realización del análisis sinóptico, para realizar pronósticos y alertas sobre la ocurrencia de fenómenos

severos, se utilizan además para ciertas operaciones locales (por ej., Aeropuertos, en la operación de cierta

maquinaria en la construcción, etc.), para Pronósticos hidrológicos y Agrometeorológicos; así como par a

investigación en ciencias de la atmosfera.

REPRESENTATIVIDAD.

La representatividad de una observación se define como el grado de exactitud necesaria para describir el valor

de la variable para un fin específico. Por lo tanto no existe un valor fijo en cuanto a la calidad de cualquier


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observación, pero es el resultado del instrumental instalado, el intervalo de tiempo de las medidas y la exposición

en función de los requerimientos de una aplicación específica.

Las escalas de pronóstico están estrechamente relacionadas a la escala temporal del fenómeno, por ej. Para un

pronóstico del tiempo a muy corto plazo, se requieren observaciones más frecuentes provenientes de una densa

red sobre un área limitada, para poder detectar cualquier fenómeno de pequeña escala y su rápida evolución.

Recordando las escalas meteorológicas horizontales, las podemos clasificar como:

a) Micro escala: < 100 m: por ej. Aplicación en agrometeorología: evaporación.

b) Escala Local entre 100 m y 3 km: contaminación atmosférica: tornados.

c) Mesoescala: 3 a 100 Km: tormentas, brisa de mar y tierra, etc.

d) Esca la Sinóptica: 100 a 3000 km: frentes, ciclones, clúster s nubosos.

e) Escala planetaria: > 3000 km : ondas largas en altura.

Los intervalos temporales entre las mediciones dependen y varían según la aplicación a modo de ejemplo serian,

por ej. Minutos para la aviación, horas para agro meteorología y días para descripciones climáticas.

SISTEMAS DE OBSERVACION METEOROLOGICA.

Los sistemas de observación meteorológica se conforman tanto de observaciones in -situ como por

sensoramiento remoto.

Este grupo se conforma de varios subgrupos:

1) Medidas en superficie: está compuesta por aproximadamente 4000 estaciones de superficie distribuidas

en todo el planeta, que representan la base de re des de estaciones sinópticas y e staciones de superficie

2) Observaciones de altura: Son aproximadamente 1300 estaciones de radiosondeo o globosonda

distribuidas en todo el planeta. Realizan mediciones de presión, temperatura, viento y humedad desde

superficie hasta aproximadamente 30 km de altura. Aproximadamente dos tercios de estas estaciones

realizan observaciones a las 00:00 UTC y 12:00 UTC, mientras que el resto realiza una observación por

día (generalmente a las 12 :00 UTC en Sudamérica). Las observaciones en los océanos se realizan a

bordo de barcos.


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3) Observaciones Marinas : Sobre los océanos las observaciones provienen de barcos, boyas fijas y boyas

a la deriva. Las observaciones provenientes de barcos, además de las variables que se reportan en las

estaciones de superficie, transmiten la temperatura de agua de mar, altura y periodo de las olas. Cerca

de 1000 barcos reportan observaciones diariamente. En cuanto a boyas a la deriva, existen

aproximadamente 1200, que reportan además presión a nivel del mar.

4) Observaciones provenientes de aviones : Cerca de 3000 aviones reportan presión, temperatura y viento

durante el vuelo. Este tipo de información es muy importante en regiones donde existen muy pocas

estaciones de radiosondeo.

5) Observaciones satelitales (Ver Satélites en Unidad II- Meteorología).

METADATA.

Supongamos que realizamos una medida de precipitación, para que dicha medida sea útil para quienes vayan a

utilizar la información, debemos también documentar donde y como la medición fue realizada. La documentación

sobre la estación es información sobre e l dato o el dato del dato, es lo que se define como “METADATA”.

Por ejemplo, los gráficos muestran las temperaturas mínimas y máximas anuales de la estación El Palmar, a

simple vista se ve un cambio en el comportamiento de ambas variables alrededor del añ o 1976, pudiendo

suponer erróneamente en este caso que es consecuencia de cambios atmosféricos.

El contar con la historia de la estación meteorológica es fundamental, ya que, en este caso la misma registra un

cambio de ubicación de la estación en 1976, qu e es lo que seguramente provoca este cambio en el

comportamiento de las series y no es debido a causas climáticas.

Es por esto que el conocimiento de la historia de la estación aumenta la certeza de las técnicas estadísticas que

se utilizan para asegurar que las variaciones son debidas únicamente a la variabilidad y el cambio climático. La

observación meteorológica está influenciada por una variedad de prácticas observacionales. El dato depende del

instrumento, la exposición del mismo, el procedimiento dealmacenamiento entre otras.

Información básica para la generación de archivos de Metadatos:


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1) Identificación de la Estación:

Nombre

Código de la OMM

Numero o código local (de OMM)

Fechas de Comienzo/Cierre

Tipo de estación (sinóptica, aeronáutica, etc.)

Información de contacto de la estación.

2) Información Geográfica

Latitud y longitud

Elevación sobre NM (metros) Reubicaciones: cuando cualquier parámetro de ubicación cambia, tanto por reubicación de toda la

estación o porque se reubico algún instrumento.

3) Ambiente Local

Actualización de mapas de la región a nivel de mesoesca la (1:100,000)

Mapa local (1:5 ,000), actualizado 1 vez al año

Mapa del horizonte de radiación (actualizar 1 vez al año)

Tomar fotos hacia todos los puntos cardinales, con el emplazamiento del Instrumental.

Uso de la tierra/cobertura terrestre.

Proximidad y tamaño de grandes superficies de agua

Áreas urbanizadas

Montañas

Pendiente del terreno

Bosques

Obstáculos cercanos (árboles o casas)

Proximidad a alguna fuente de irrigación.

Domo celeste


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4) Exposición de Instrumentos

Obstáculos: Por ejemplo las medidas del viento son muy sensibles a la existencia de obstáculos cerca.

Por recomendación de la OMM el sensor de viento debe estar a 10 m sobre el nivel del suelo y si

existiese algún obstáculo cerca (arboles, edificio, etc.), el anemómetro debe ser instalo a 10 veces la

altura del obstáculo.

Cobertura del suelo: Los diferentes suelos presentan diferentes características (albedo, capacidad

térmica, rugosidad) que pueden afectar las medidas atmosféricas.

5) Instrumentos:

Tipo de Instrumento:

A) Fabricante.

B) Modelo (identificación)

C) Tipo de salida y sensibilidad

D) Tipo de transductor (si corresponde)

E) Tiempo de respuesta

Algunos instrumentos requieren otras especificaciones por ejemplo:

A) Temperatura y Humedad: ventilación, tipo y tamaño del Abrigo Meteorológico

B) Dirección del viento: método de alineación con el azimut

C) Intensidad del viento: tiempo de respuesta del anemómetro y tipo de registro.

D) Precipitación: diámetro del borde del pluviómetro, altura del borde sobre el suelo, etc.

E) Radiación global: rango de λ que transmite el domo

6) Montaje del Instrumental y ubicación: Altura sobre el suelo, descripción del Abrigo meteorológico, grado

de interferencia con otro instrumental.

7) Practicas Observacionales:

A) Observador: por ej., si es siempre el mismo, si se omite una observación

B)

Horario de observación.C) Rutina de Mantenimiento

La descripción realizada más arriba, representa apenas lo más importante, ya que hay otras variables que se

incluyen en un reporte completo del metadato.


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UBICACIÓN Y EXPOSICION DE LOS INSTRUMENTOS.

Se deben aplicar las siguientes consideraciones para la selección de la ubicación de la estación y de laexposición de los instrumentos. Por ejemplo para una estación sinóptica o climatológica, algunos factores que se

deben tomar en cuenta para la ubicación de la estación y el instrumental son los siguientes:

a) El instrumental que va ubicado en la parcela meteorológica debe ser instalado en un área de

suelo no menor a 12x18 m ts (Estación Tipo A). El suelo debe estar cubierto de pasto corto o una

superficie que sea representativa del lugar y debe estar cercado. Un área de 2x2 m. debe ser

destinada para la observación del estado del suelo y para las mediciones de temperatura del

suelo de menos de 20 cm de profundidad (Geotermómetros).

b) No debe existir pendientes abruptas cerca de la estación. Tampoco debe estar ubicada la

estación en un a ondonada del terreno.

c) El lugar debe estar alejado de árboles, edificios, paredes y otro tipo de obstáculos. La distancia

entre el pluviómetro y cualquier obstáculo debe ser por lo menos de 4 veces la altura del

obstáculo.

d) La posición utilizada por el observador meteorológico para observar la nubosidad y visibilidad

debe ser un lugar lo más despejado posible.

Dentro de la parcela meteorológica, se debe ubicar el siguiente instrumental:

Anemómetro

Pluviómetro

Pluviógrafo

Heliógrafo

Piranómetro y Actinógrafo

Tanque de Evaporación


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El Abrigo Meteorológico, el cual en su interior contiene: Psicrom étro (Termómetro seco, termómetro

húmedo y aspirador mecánico), Termómetros de máxima y mínima, termohigrografo (o termógrafo e

hig rógrafo).

En la oficina meteorológica, se ubica el barómetro y el barógrafo.

Tipo de estaciones: las estaciones se pueden clasificar en telemétricas, automáticas y en convencionales ó

dotadas de personal (observador).

REQUERIMIENTOS GENERALES DE LOS INSTRUMENTOS Y MEDICIONES.

Los requerimientos más importantes para el instrumental meteorológico son los siguientes:

Que la incertidumbre sea la requerida para cada variable

Confiabilidad y estabilidad

Facilidad en el mantenimiento, operación y calibración.

Diseño sencillo

Durabilidad

Robustos

Que los costos del instrumental, así como el de sus repuestos no sean elevados.

DISTRIBUCION GEOGRAFICA DE LA PRECIPITACION.

PRECIPITACION MEDIA.

La altura de la lluvia que cae en un sitio dado difiere de la altura que cae en los alrededores aunque sea en sitios

cercanos. Los pluviómetros y los pluviógrafos registran la lluvia puntual, es decir, en el sitio donde está instalado

el aparato, y para lo s cálculos ingenieriles, es necesario conocer la lluvia media en una zona dada, como por

ejemplo en una región ó cuenca.


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Para calcular la precipitación media de una tormenta existen tres métodos:

a) Método aritmético

b) Polígonos de Thiessen

c) Método de las isoyetas

a) Método aritmético:

Consiste en obtener el promedio aritmético de las alturas de precipitación registradas en cada estación usada en

el análisis:

̅ ∑ Dónde: ̅ es la altura de precipitación media, es la altura de precipitación registrada en la estación i y n esel número de estaciones bajo análisis.

Se usa de manera confiable si y solo si se tiene un terreno plano, no tiene que tener una diferencia de

elevación del terreno de no más de 300 mts. del punto más alto al más bajo.

La distribución de pluviómetros tiene que ser regular y homogénea. La diferencia entre la altura de precipitación mínima y máxima no debe ser de más de 10% del promedio

total (si da mas no se puede usar, y no se debe usar para un estudio hidrológico)

Ejemplo.

En la cuenca mostrada se han registrado las alturas de precipitación señaladas en la misma. Calcular las alturas

medias de precipitación usando el método aritmético.


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Figura Nº7. Cuenca.

̅ b) Polígonos de Thiessen .

Este método consiste en lo siguiente:

1. Unir mediante líneas rectas dibujadas en un plano de la cuenca, las estaciones más próximas

entre sí (líneas discontinuas). Con ello se forman triángulos en cuyos vértices están las

estaciones pluviométricas ó pluviográficas.

2. Trazar líneas rectas que bisectan los lados de los triángulos (líneas continuas).

3. Cada estación pluviométrica quedará rodeada por las líneas rectas del p aso 2, que forman los

llamados P olígonos de Thiessen. El área encerrada por los polígonos de Thiessen y el

parteaguas de la cuenca será el área de influencia de la estación correspondiente.


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4. La lluvia media se calcula como un promedio pesado de las precipitaciones registradas en cada

estación , usando como peso el área de influencia correspondiente:

̅ Dónde: A i es el área de influencia de la estación i y T es el área total de la cuenca.

Figura Nº8. Polígono de Thiessen.


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Ejemplo: Calcular altura de precipitación con los datos proporcionados, utilizando el método de Polígono de

Thiessen.

Figura Nº9. División de cuenca.

Figura Nº10. Calculo de precipitación media usando Thiessen.


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c) Método de las isoyetas

Este método consiste en trazar, con la información registrada en la estaciones, líneas que unen puntosde igual altura de precipitación llamadas isoyetas , de modo semejante a como se trazan las curvas de

nivel en topografía.

La precipitación media se calcula por este método mediante la siguiente formula:

̅ Dónde: n ́ es el número de áreas A í consideradas entre dos isoyetas.

Este es uno de los métodos más precisos para calcular la precipitación media sobre una región ó cuenca ; no

obstante, se considera subjetivo y dependiente del criterio del hidrólogo que tenga un buen conocimiento de las

características de la lluvia en la región estudiada, lo cual permite incorporar los mecanismo s físicos que explican

la variabilidad de la lluvia dentro de la región, el método consiste en trazar líneas de igual precipitación (isolineas)

llamadas isoyetas.

A partir de los datos puntuales de lluvia reportado s por estaciones meteorológicas, al área entre dos isoyetas

consecutivas se le asigna el valor de precipitación promedio entre ambas, el método requiere sumar estos

productos en forma sucesiva, al trazar un mapa de isoyetas es posible incorporar los efectos topográficos sobre

la distribución espacial de la precipitación, claro con la experiencia debida.


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Ejemplo: Calcular la altura de precipitac ión media en la cuenca usando el método de las isoyetas.

Figura Nº11. Calculo de la precipitación media,utilizando el método de las isoyetas.

Solución:

Como se observa en la figura 11, si se trazan isoyetas a cada 5 mm, la cuenca queda dividida en cinco partes.

Las áreas y alturas de precipitación media en cada parte son las siguientes:

A1 = 368 km 2 ; h p1 = 7.5 mm.

A2 = 7 295 km 2 ; h p2 = 12.5 mm.

A3 = 5452 km 2 ; h p3 = 17.5 mm.


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A4 = 2 237 km 2 ; h p4 = = 22.5 mm

A5 = 1 998 km 2 ; h p5 = = 27.5 mm

̅ 7.5x368+12.5x7 295+17.5x5 452+22.5x2 237+27.5x1 998 = 17.0 mm.

En resumen, el método aritmético es el más simple de todos, pero no toma en cuenta la distribución de las

estaciones en la cuenca, ni la manera en que se distribuye la lluvia en el espacio, lo que lo hace útil solo en

zonas con topografías muy suave y condiciones atmosférica muy uniformes o bien para tener una idea

aproximada de la altura de precipitación media.

Mientras que el método de los polígonos de Thiessen sí toma en cuenta la distribución de las estaciones en el

área de la cuenca, pero no los factores topográficos y de otro tipo que afectan a la distribución de la lluvia

E l método más preciso de todos es el método de las isoyetas , si estas se dibujan de manera que tomen en

cuenta los efectos topográficos en la distribución de lluvia.

La altura de precipitación media calculada depende del número de estaciones pluviométricas o pluviográficas

que se usan en el análisis; entre menor sea el número de estaciones, mayor es el error cometido en la

estimación de la precipitación media. El error estándar en al cálculo de la lluvia media en porcentaje, E , depende

del área de la cuenc a A y del número de pluviógrafos N en la forma:

E = a A ᵇ N ᶜ

Donde a, b y c son constantes; b y c pueden tomarse de manera aproximada como 0.2 y -0.5 respectivamente, y

a depende de las características de la cuenca y las tormentas.

RELLENO DE DATOS FALTENTES.

a) Promedio aritmético.

b) Curva doblemente másica.

c) Método estadístico:

Grafico

Analítico.


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Es frecuente que en un registro de precipitació n falten los datos de un cierto periodo, debido a la ausencia del

operador o a fallas del aparato registrador.

En estos casos se pueden estimar los datos faltantes si se tienen registros simultáneos de algunas estaciones

situadas cerc a de la estación en cuestión y uniformemente repartidas.

a) Promedio A ritmético.

Condiciones:

1. La topografía sea relativamente plana(pun to más alto y bajo no tenga una diferencia mayor a 300

mts)

2. Si la precipitación media anual en cada una de las estaciones circundantes difiere en menos del10% de la registrada en la estación en estudio, los datos faltantes se estiman haciendo un

promedio aritmético de los registrados en las estaciones circundantes.

∑ 3. El número de pluviómetros no debe ser menor de tres.

a) Promedio aritmético: utilizando los datos puntuales de los pluviómetros circundantes.

b) Promedio aritmético: utilizando precipitación media anual entre estaciones.

4. Si la precipitación media anual de cada una de las estaciones circundantes ( estaciones índices)difiere en menos del 10% a la registrada en la estación en estudio( se usara el aritmético a ).

Si la precipitación media anual de cualquiera de las estaciones circundantes difiere en más de10%, se usa la fórmula del promedio medio anual:

̅̅ ̅̅ ̅̅

Dónde: h pi = altura de precipitación registrada el día en cuestión en la estación auxiliar i.

h px = altura de precipitación faltante en la estación en estudio.

P i = precipitación media anual en la estación auxiliari.

P x = precipitación media anual en la estación en estudio.

n = número de estaciones auxiliares.


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b) Curva doblemente másica.

Cuando en una estación pluviométrica tiene lugar algún cambio en las condiciones de medición, comopor ejemplo cambio de operador, de localización o de las condiciones adyacentes, las tendencias delregistro sufren normalmente alteraciones que pueden llegar a ser importantes en cuanto a su no

homogeneidad.

Para detectar y corregir estas alteraciones se usa una técnica llamada curva doblemente másica , que sebasa en observaciones hechas, en el sentido de que la precipitación acumulada media para varias

estaciones, no es muy sensible a cambios en una de ellas, debido a que muchos de los errores secompensan, mientras que la lluvia acumulada de una estación particular se afecta de inmediato ante lapresencia de ca mbios importantes. Así, si en una gráfica se pone en un eje la precipitación anualacumulada media de varias estaciones circundantes a la estación en estudio, y en el otro eje se pone lalluvia anual acumulada de la estación en cuestión, se obtendrá una lí nea recta siempre que en ésta nohayan existido cambios o no sean importantes; en caso contrario, la línea cambia de pendiente en el añoa partir del cual la estación comenzó a operar en condiciones diferentes.

Por ejemplo, en la gráfica de la figura 12 se observa que hubo algún cambio a partir de 1976. Entonces, para que

los datos registrados en la estación en todos los años sean consistentes, los registros anteriores a 1976 sepueden "corregir" multiplicándolos por el factor de ajuste:

F a = =


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Figura Nº12. Curva doblemente másica. D) Método estadístico.

El método estadístico para rellenos de datos usualmente se utiliza para buscar la relación de series

simples de datos formados por dos magnitudes “X”y “Y”. De forma gráfica vamos a encontrar el mejorajuste de la línea de puntos o pares ordenados “X”y “Y”. Este es un método usual que nos sirve paratener una idea del fenómeno.


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Figura Nº13. Método de los Mínimos cuadrados.

El método analítico para el relleno de datos está basado en el hecho de que existen numerosas leyes físicas enlas que se sabe de antemano que dos magnitudes “X”y “Y” se relacionan en una ecuación lineal Y= aX+ b , endonde la constante b (ordenada en el origen) y a (pendiente) depende del tipo de sistema que se estudia y a

menudo son los parámetros que se pretenden encontrar.

El método más efectivo para determinar los parámetros “a”y “b” se conoce como mínimos cuadrados y consisteen someter el sistema a diferentes condiciones fijando para ello distintos valores de la variable independiente “X” y obteniendo en cada caso el valor de la variable independiente “Y”, encontrando de este modo otra serie depuntos X1,Y1), X2,Y2)…. Xn, Yn), que representados gráficamente deberán de caer sobre la línea recta. El método de los mínimos cuadrados determina los valores de los parámetros “a”y “b” de la recta que mejor seajusta.

Y= aX+ b


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Dónde:

∑ ∑ ∑(∑ ) ∑

∑ ∑ ∑ ∑ ∑

√ (∑ ) ∑ [ (∑ ) ∑]

Dónde: = indica el grado de dependencia entre las variables “X”y “Y”. = 1 (muy bien).

= 0 (los parámetros no tienen correlación).

unidad iii-la precipitacion.pdf

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