Variaciones diarias de la Humedad Relativa

EJERCICIOS PRACTICOS
FÍSICA DE LA ATMÓSFERA I
PORCENTAJE EN LA NOTA FINAL
Los ejercicios prácticos que se desarrollarán dentro de los contenidos de
esta asignatura equivalen al 20% de la nota final.
GRUPOS DE TRABAJO.
Se establecerán grupos de trabajo de dos personas como máximo,
pudiéndose unir dos grupos para el análisis conjunto de una serie temporal más
larga, para lo cual ha de comunicarse al profesor con el fin de ajustar las fechas
de los datos a estudiar y la estación de la que se suministra la información.
FECHA LÍMITE DE ENTREGA DE TRABAJOS
Se establece como fecha límite para la entrega de los trabajos el día del
examen, no puntuando para esta convocatoria los trabajos entregados con
posterioridad a la fecha de realización del examen, salvo causa justificada.
ESTUDIO Y
CARACTERIZACIÓN
DE PARÁMETROS
METEOROLÓGICOS
INTRODUCCIÓN
Cualquier investigación relativa a la parte inferior de la Atmósfera
Terrestre requiere, como punto de partida, la caracterización de diferentes
parámetros meteorológicos y el establecimiento de sus variaciones (temporales,
espaciales, verticales, ...) durante el periodo de estudio. Los resultados de este
estudio permitirán obtener información de las variaciones típicas de variables
meteorológicas tales como la temperatura, humedad o presión. Además las
características de sus variaciones podrán dar información de los procesos
meteorológicos (locales, regionales, sinópticos, etc.) que pueden tener influencia
en la meteorología de la zona donde se recoge la información. Asimismo se
podrán estudiar episodios concretos donde se pongan de manifiesto la
influencia de algún proceso meteorológico específico.
Con este fin, pretendemos que el alumno se inicie en el tratamiento de
esta información, y que realice un pequeño trabajo de "investigación" guiado
por los ejercicios planteados en la práctica.
OBJETIVO
La finalidad de este ejercicio práctico se centra en el estudio de diferentes
variables meteorológicas en un periodo de tiempo determinado y con
información suministrada por diferentes estaciones meteorológicas. Para ello se
determinarán y estudiarán variaciones diarias promedio, tendencias, episodios
destacados y en el caso del viento se calculará y representará su rosa de los
vientos. Además se estudiarán las relaciones que pueden existir entre estos
parámetros en todas las situaciones, relacionándolas con lo visto en la teoría.
Las variaciones encontradas en algunos de estos parámetros nos permitirán
identificar algunos efectos locales típicos de la localización de la estación que se
estudia (estación de montaña, de valle, costera, etc.).
DATOS
Los datos con los que vamos a trabajar son valores reales de diferentes
parámetros meteorológicos (temperatura, humedad relativa, presión, dirección
y velocidad del viento), recogidos por estaciones meteorológicas automáticas
localizadas en el archipiélago canario. Cada grupo de trabajo estudiará
información de estaciones diferentes, influenciadas por efectos propios de la
localización de la estación y de la época del año a la que correspondan los datos.
A cada grupo de prácticas se le asignará un conjunto de datos que se
podrán bajar de la página web relativa a la asignatura (los datos podrán bajarse
en diferentes formatos para facilitar su tratamiento). En caso de no tener acceso
a internet se le suministrará en soporte magnético.
DIRECCION PÁGINA WEB DE LA ASIGNATURA
http://webpages.ull.es/users/jcguerra/docencia/inicio.htm
PROCEDIMIENTO
1) Determinar las variaciones diarias promedio (valor promedio para cada hora
de las 0 a las 24 y su desviación estándar) de la temperatura, la humedad
relativa, la tensión de vapor (debe calcularse – no es un dato suministrado), la
presión y la velocidad del viento en el periodo de estudio. Explicar los
resultados obtenidos a tenor de los procesos físicos que los pueden originar o
de la definición de dichos parámetros.
2) Calcular y representar la rosa de los vientos (16 puntas) para la estación y el
periodo de estudio. Calcular y representar la rosa de los vientos para los datos
nocturnos y diurnos y estudiar sus posibles variaciones. Explicar los resultados
obtenidos en función de la posible localización de la estación (costera, montaña
de valle, etc.) o de los procesos sinópticos que la afectan.
3) Determinar los valores diarios promedio para cada una de las variables
estudiadas en el apartado 1. Representar estos datos diarios y analizar y
explicar las posibles tendencias encontradas.
4) Estudiar posibles episodios en los que las variables estudiadas tengan
variaciones anormales en el periodo de estudio (bajos o altos valores de
temperatura, humedad relativa, velocidad del viento, etc.) y analizar sus
posibles causas.
5) Estimar la altura de la estación y la orografía de la zona en función de los
valores de los parámetros estudiados.
ALGUNAS NOTAS SOBRE VARIABLES
METEOROLÓGICAS Y SUS VARIACIONES.
TEMPERATURA
Medición de Temperaturas
Termómetros corrientes.- Registran la temperatura ambiente en cada
momento.
Termómetros de máxima.- Se trata de un termómetro parecido al
corriente, salvo que justo por encima del bulbo, el alma presenta un estrecho
estrangulamiento. Cuando la temperatura aumenta, el mercurio contenido en el
depósito se expande, y la fuerza de expansión es suficiente para obligar al
mercurio a ascender, a pesar del estrechamiento, a lo largo del tubo. Cuando la
temperatura disminuye, el mercurio que está por debajo del estrechamiento, se
contrae dentro del depósito, pero el mercurio superior no puede caer debido al
estrangulamiento. De este modo queda marcada la temperatura máxima que se
alcanzó durante ese día. El termómetro clínico es un ejemplo corriente de un
tipo de termómetro registrador de máxima.
Termómetros de mínima.- Se utilizan para registrar la temperatura más
baja en un cierto periodo. El termómetro de mínima se parece al corriente, salvo
que siempre contiene un líquido de baja densidad, como por ejemplo el alcohol.
Dentro del liquido, en el tubo, llevan una pequeña varita de cristal, en forma de
pesa, denominada "índice". Cuando la temperatura disminuye, el líquido se
contrae y la parte superior empuja el índice hacia abajo debido a la tensión
superficial del líquido. Cuando la temperatura aumenta, el alcohol fluye sin
dificultad alrededor del índice, quedando éste en el punto más bajo alcanzado.
Termógrafo.- Se trata de un dispositivo mecánico que contiene un
elemento metálico cuya curvatura varía con la temperatura. Uno de los
extremos del elemento curvo sensible va conectado a un largo brazo de palanca
que hará un registro continuo de la temperatura.
Otros.- Sensores modernos de temperatura.
Variaciones diarias de la temperatura
Existe una variación diaria sencilla y de carácter periódico en la
temperatura. La oscilación diaria de la temperatura del aire se debe
principalmente a la diferencia entre radiación absorbida y la radiada por la
superficie terrestre. Mientras a lo largo del día la radiación absorbida supera a
la radiada, la temperatura aumenta. No hay una correspondencia horaria entre
los máximos y mínimos de radiación solar y los de temperatura. Cuando tras
un máximo de radiación solar, la energía absorbida disminuye, la temperatura
sigue en aumento y no empieza a disminuir hasta que se radia más que se
absorbe.
Aparte de este comportamiento general existe una serie de factores que
influyen en la temperatura del aire de forma puntual, como el viento, la
cobertura nubosa, etc.
HUMEDAD RELATIVA
Medición de la Humedad
La determinación de la humedad del aire se conoce con el nombre de
higrometría, y los instrumentos utilizados a tal objeto se designan
genéricamente con el nombre de higrómetros. Algunos de los más sencillos son:
Psicrómetro o higrómetro de termómetro seco y húmedo.- Consiste en
un soporte al que van unidos dos termómetros corrientes de mercurio; uno de
los cuales lleva una delgada capa de muselina rodeando su depósito, que se
mantiene húmeda (termómetro húmedo). El otro termómetro se deja tal cual
(termómetro seco). El termómetro seco indicará la temperatura normal del aire;
en cambio, debido a la evaporación en el termómetro húmedo se producirá un
enfriamiento como consecuencia del calor latente absorbido por el agua que se
ha evaporado. La velocidad de evaporación dependerá siempre del grado de
saturación del aire, o sea de su humedad relativa. Por tanto, la diferencia de
temperaturas entre el termómetro seco y el húmedo, es una medida de la
humedad relativa.
Higrógrafo.- Este instrumento lleva a cabo un registro continuo de la
humedad; su elemento sensible está formado por un haz de cabellos humanos,
que aumentan o disminuyen de longitud según la humedad aumente o
disminuya. Mediante un juego de muelles y palancas, los cambios de longitud
se comunican a un brazo registrador que se apoya sobre un tambor giratorio.
Hiterógrafo.- Este instrumento es una combinación del termógrafo y del
higrógrafo.
Otros.- Sensores modernos de Humedad.
Temperatura
del aire
Temperatura
del
termómetro
mojado
Tw
Variaciones diarias de la Humedad Relativa
La humedad relativa es un índice de humedad que se define como
HR 
w
e
x100  x100
ws
es
de tal forma que su variación diaria puede deberse a cambios en la relación de
mezcla (w) de la presión o de la temperatura.
PRESIÓN
Medición de la Presión Atmosférica
Barómetro de Mercurio.Barómetro Aneroide.- Se trata de un dispositivo mecánico que registra la
presión. Consta de una cámara cilíndrica en la que se ha hecho el vacío (cámara
aneroide). Cuando la presión exterior varía, la cámara se expansionará o
contraerá; estos cambios son transmitidos a una aguja indicadora.
Barógrafo.- Es un barómetro aneroide que hace un registro continuo de
la presión sobre papel.
Otros.- Sensores modernos de presión.
Variaciones Periódicas
Se ha observado que diariamente tienen lugar variaciones periódicas de
la presión. Existen durante el día una serie de máximos (a las 10 y 22 horas) y
mínimos (4 y 16 horas) debidos en esencia a los efectos de la marea solar o
térmica. Esta pequeña variación diaria de la presión suele verse enmascarada
por otras variaciones mayores debidas a la aproximación de áreas de altas y
bajas presiones.
VIENTO
La palabra viento se refiere generalmente al aire que se mueve
horizontalmente, ya que los grandes movimientos en la atmósfera son
prácticamente horizontales. Las columnas de aire en movimiento vertical se
denominan corrientes. En cualquier caso el viento tendrá siempre una
componente horizontal y una vertical.
Medidas del viento.
Dirección del viento.- La forma mas corriente de observar la dirección del
viento es por medio de una veleta, de la que existen diversos tipos. Las veletas
por lo general están construidas de manera que las fluctuaciones que va
experimentando la dirección del viento sean transmitidas a un registro
automático. La determinación de la dirección del viento, mediante
observaciones corrientes, resulta sumamente sencilla. Cualquier objeto curvado,
balanceado o arrastrado por el viento puede servir como un indicador de la
dirección
Velocidad del viento.- Generalmente puede determinarse con bastante
precisión mediante el anemómetro, de los que existen varios tipos. Cuando no
se dispone de instrumentos, la velocidad del viento no puede determinarse con
precisión. Podemos, sin embargo, determinar de manera aproximada su
velocidad (fuerza) observando los efectos que produce sobre los objetos que se
encuentra en su camino. A este respecto, el Almirante Beaufort, de la Marina
Real Inglesa, desarrolló a principios del siglo XIX, una escala en la que
clasificaba los vientos (y por tanto su velocidad) dependiendo de los efectos
observables producidos en el mar o en tierra.
Representación del viento
Los vientos vienen generalmente descritos por su dirección según la Rosa
de los vientos o cuadrante, y su velocidad expresada en metros por segundo,
millas por hora, nudos, fuerza en escala Beaufort.
Rosa de los Vientos correspondiente al mes de junio de 1995 con datos registrados en el
municipio de Arafo (Isla de Tenerife).
El valor que figura dentro del circulo central representa el porcentaje de
las calmas o vientos débiles habidos durante el período de estudio (calma
corresponde por ejemplo a v<0.5 m/s). Los segmentos que parten del círculo
representan las direcciones del viento en ese período (los porcentajes se
concentran en ocho puntos); su longitud es proporcional al número de veces en
que la dirección del viento ha sido esa o próxima a esa. Cuando el segmento es
demasiado largo suele interrumpirse y el porcentaje se escribe en el espacio
intermedio. La velocidad media del viento puede también indicarse en esta
representación añadiendo a cada uno de los segmentos una línea perpendicular
a la misma que suele representar una velocidad de 10 nudos (o 5 nudos se la
longitud es la mitad).
Efectos locales sobre el viento
Efecto Valle.- La dirección del viento puede venir condicionada por
efecto de la orografía del punto de medida. En el caso de una estación
localizada en un valle la dirección predominante del viento corresponderá a la
dirección del valle. Ej.: Ciudad de La Laguna en el Valle de Aguere.
Efecto ladera.- Los efectos sobre el viento en una zona de ladera son
debidos al calentamiento diferencial entre el día y la noche del suelo y del aire
en contacto con él. Durante el día el suelo se calienta rápidamente por efecto de
la radiación solar que recibe, lo que hace que el aire en contacto con él también
se caliente rápidamente. EstE aire menos denso tiende a subir por la ladera
creando un flujo ladera arriba. Durante la noche ocurre todo lo contrario y el
aire frío en contacto con el suelo, más denso, se desliza ladera abajo, creando un
flujo descendente ladera abajo.
NOCHE
DIA
Efecto mar-tierra.- Las brisas de mar y tierra se producen en las zonas
costeras. Debido al mayor calentamiento de la tierra durante el día, el aire en
contacto con este suelo se calienta y eleva, dejando un vacío que hace que el
viento sople del mar a la costa (brisa marina) en las cotas bajas. Por la noche, el
mar mantiene una temperatura más elevada (por el mayor calor específico del
agua) que la tierra, por lo que sopla un viento suave (terral) del continente hacia
el mar.
ESCALA BEAUFORT
Definición
Velocidad
Nudos
m/seg.
Especificaciones
km/h
En tierra
El humo sube verticalmente
La dirección del viento se define
por la del humo, pero no por las
veletas y banderas
El viento se siente en la cara. Se
mueven las hojas de los árboles,
veletas y banderas
Las hojas de los árboles se agitan
constantemente. Se despliegan
las banderas
El viento levanta los árboles
pequeños. En los estanques se
forman olas pequeñas.
Se mueven los árboles pequeños.
En los estanques se forman olas
pequeñas.
0
1
CALMA
VENTOLINA
<1
1-3
0-0,2
0,3-1,5
<1
1-5
2
FLOJITO (Brisa
muy débil)
4-6
1,6-3,3
6-11
3
FLOJO (Brisa
débil)
7-10
3,4-5,4
12-19
4
BONANCIBLE
(Brisa moderada)
11-16
5,5-7,9
20-28
5
FRESQUITO
(Brisa fresca)
17-21
8,0-10,7
29-38
6
FRESCO (Brisa
fuerte)
22-27
10,8-13,8
39-49
7
FRESCACHON
(Viento fuerte)
28-33
13,9-17,1
50-61
8
TEMPORAL
(Duro)
34-40
17,2-20,7
62-74
Se rompen las ramas delgadas
de los árboles. Generalmente no
se puede andar contra el viento.
9
TEMPORAL
FUERTE (Muy
duro)
41-47
20,8-24,4
75-88
Ocurren desperfectos en las
partes salientes de los edificios,
cayendo chimeneas y
levantando tejados.
10
TEMPORAL
DURO
(Temporal)
48-55
24,5-28,4
89-102
Se observa rara vez. Arranca
árboles y ocasiona daños de
consideración en los edificios.
11
TEMPORAL
MUY DURO
(Borrasca)
56-63
28,5-32,6
103-117
Observada muy rara vez.
Ocasiona destrozos en todas
partes.
12
TEMPORAL
HURACANAD
O (Huracán)
64-71
32,7-36,9
118-133
72-80
81-89
90-99
100-108
109-118
37,0-41,4
41,5-46,1
46,2-50,9
51,0-56,0
56,1-61,2
134-149
150-166
167-183
184-201
202-220
13
14
15
16
17
Se mueven las ramas grandes de
los árboles. Silban los hilos del
telégrafo. Se utilizan con
dificultad los paraguas.
Todos los árboles se mueven. Es
difícil andar contra el viento.
En la mar
La mar está como un espejo
Rizos sin espuma
Olas pequeñas que no llegan a
romper
Olas algo mayores cuyas
crestas comienzan a romper.
Borreguillos dispersos
Las olas se hacen más largas.
Borreguillos numerosos.
Olas moderadas alargadas.
Gran abundancia de
borreguillos, eventualmente
algunos rociones
Comienzan a formarse olas
grandes. Las crestas de espuma
blanca se extienden por todas
partes. Aumentan los rociones.
La mar engruesa. La espuma
de las crestas empieza a ser
arrastrada por el viento,
formando nubecillas.
Olas de altura media y más
alargadas. De las crestas se
desprenden algunos rociones
en forma de torbellinos. La
espuma es arrastrada en nubes
blancas.
Olas gruesas: la espuma es
arrastrada en capas espesas.
Las crestas de las olas
comienzan a romper. Los
rociones dificultan la
visibilidad.
Olas muy gruesas con crestas
empenechadas. La espuma se
alomera en grandes bancos,
siendo arrastrada por el viento
en forma de espesas estelas
blancas. En su conjunto la
superficie del mar parece
blanca. La visibilidad se
reduce.
Olas excepcionalmente grandes
(los buques de pequeño y
mediano tonelaje pueden
perderse de vista). La mar está
completamente cubierta de
bancos de espuma blanca
extendida en la dirección del
viento. Se reduce aún más la
visibilidad.
El aire está lleno de espuma y
de rociones. La mar está
completamente blanca debido
a los bancos de espuma. La
visibilidad es muy reducida.