lluvia-nieve-hietogramas [Modo de compatibilidad]

Precipitación
Desde el punto de vista de la ingeniería hidrológica, la
precipitación es las fuente primaria del agua de la
superficie terrestre y sus mediciones forman el punto de
partida de la mayor parte de los estudios concernientes
al uso y el control del agua.
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La precipitación incluye la lluvia, la nieve y
otros procesos mediante los cuales el
agua cae a la superficie terrestre, tales
como granizo y nevisca. La formación de
precipitación requiere la elevación de una
masa de agua en la atmósfera de tal
manera que se enfríe y parte de su
humedad se condense.
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Los tres mecanismos principales para la
elevación de masas de aire son:
La elevación frontal o ciclónica, donde el
aire caliente es elevado sobre el aire frío,
la elevación orografica, mediante la cual la
masa de aire se eleva para pasar por
encima de una cadena montañosa, y
la elevación convectiva, donde el aire se
arrastra hacia arriba por una acción
convectiva
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LLUVIA
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A medida que el aire sube y se enfria, el
agua se condensa de un estado de vapor
a un estado liquido.
Si la temperatura se encuentra debajo del
punto de congelamiento, se forman
cristales de hielo.
La condensación requiere de una semilla
llamada el núcleo de condensación
alrededor del cual las moléculas del agua
se pueden unir o nuclear.
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. Estos núcleos se forman con las
condiciones de supersaturacion comunes,
alrededor de corpúsculos de naturaleza
mineral u orgánica presentes en la
atmósfera y provenientes de la erosión
orografica, humos de combustiones
naturales o artificiales, polen y en algunos
lugares cristales de sal marina .
Los diámetros de estas partículas varían de
los 10 -3 hasta 10 µm y se conocen como
aerosoles
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.
De esta forma se forman gotas mas grandes
mediante la condensación y el impacto
con las mas cercanas a medida que se
mueven por la turbulencia del aire hasta
que son lo suficientemente grandes, en
peso, para caer bajo la acción de la fuerza
de gravedad.
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.
Sin embargo, a medida que la gota cae, el
agua se evapora de su superficie y su
tamaño disminuye, de tal manera que
puede reducirse nuevamente al tamaño de
un aerosol y desplazarse hacia arriba en la
nube debido a la turbulencia
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.
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NIEVE
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Algunas observaciones indican que en las
nubes pueden existir gotas de agua a
temperaturas por debajo del punto de
congelamiento, hasta unos -35 ºC.
A estas temperaturas las gotas
superenfriadas se congelan un sin núcleo
de congelamiento. La presión de vapor de
saturación del vapor de agua es menor en
el hielo que en el agua liquida.
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Luego si las partículas de hielo se mezclan
con las gotas de agua, estas partículas
crecerán por efecto de la evaporación de
las gotas y la condensación de los cristales
de hielo.
Los cristales de hielo forman racimos
mediante colisión y fusión y caen como
copos de nieve. Sin embargo algunos de
los cristales de hielo pueden crecer tanto,
que caen directamente a la tierra como
granizo o nevisca
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Precipitación
• Formas
–
–
–
–
Llovizna o garúa
Lluvia
Granizo
Nieve
• Precipitación es la
fuente primaria del
agua de la superficie
terrestre
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Clasificación de la precipitación
• Atendiendo al factor
que provoca la
elevación del aire en
la atmósfera, la
precipitación se
clasifica en:
– Ciclónica
– Orográfica
– Convectiva
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Medición de la precipitación
• Se mide en función de la
altura de la lámina de
agua que cae por unidad
de área
Si hp= 1mm
Entonces:
Volumen= 0.001 m3 = 1 litro
Área= 1 m2
hp
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Medición de la precipitación
• Pluviómetro
– Aparato destinado a medir la
cantidad de agua caída, ya sea en
forma de lluvia, nieve o granizo,
expresada a través de la cantidad
de litros o milímetros caídos por
metro cuadrado.
– Cualquier recipiente de boca
ancha, cuya superficie sea
conocida puede servir como
pluviómetro; para efectuar las
medidas, se utilizará una probeta
graduada que dará los cc. de
precipitación caídos en el
pluviómetro.
– El pluviómetro tipo Hellmann es el
instrumento meteorológico más
generalizado.
20 cm Φ
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Capítulo 3
3.4 Medición de la precipitación
• Pluviógrafo
– Es un instrumento
registrador que mide la
cantidad de precipitación e
indica la intensidad caída.
– Constituidos por recipientes
dobles de medida conocida
(vaciado automático)
– El movimiento se transmite
a una plumilla que inscribe
sobre la banda registradora
el número de vuelcos que
se han producido
– El gráfico que se genera se
conoce como pluviograma.
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Pluviograma
Medición de la precipitación
• Estaciones automáticas
– Registran parámetros hasta
cada minuto
– Bajo costo
– Pueden verse los datos en
tiempo real
– Proceso se hace mediante
un programa especializado
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Medición de la precipitación
• Radar
–
–
–
–
Puede determinar dónde están la lluvia
y el granizo .
El rada rebota ondas de radio en las
gotas de lluvia de las nubes.
Una computadora mide cuánto tiempo
le toma a las ondas reflejarse de vuelta
y utiliza ese tiempo para determinar
cuán lejos está la lluvia.
La computadora también mide cuánta
energía se refleja de vuelta hacia el
radar y calcula cuanta lluvia contienen
las nubes.
• Radar Doppler
–
–
No sólo puede determinar cuán lejos
están las gotas de lluvia, también
puede calcular si se están moviendo en
dirección o lejos del radar.
Los meteorólogos saben que si la lluvia
se está moviendo, el viento debe estar
empujándola. Es así como saben hacia
dónde sopla el viento dentro de las
nubes.
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La altura de lluvia que cae en un sitio dado difiere
de la que cae en los alrededores aunque sea en
sitios cercanos.
El Pluviómetro y el Pluviografo registran la lluvia
puntual, es decir la que se produce en el punto
en el que está instalado el aparato
Aclaración: hablaremos de altura de lluvia o lamina llovida
indistintamente, otra bibliografía expresa estas
definiciones como profundidad de lluvia
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Un hietograma de lluvia es una grafica de altura
de lluvia (mm) o intensidad (mm/h) en función
del tiempo, a manera de histograma.
Sumando los incrementos de lluvia a través del
tiempo se obtiene un hietograma de lluvia
acumulada, o curva de masa de lluvia.
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La maxima altura de lluvia , o intensidad (altura/
tiempo) que se registra en un intervalo de
tiempo
tiempo de referencia para una tormenta, se
establece calculando las alturas de lluvias totales
corrientes para ese intervalo de tiempo,
empezando en algunos puntos de la tormenta
para luego seleccionar el valor máximo para esta
serie..
serie
El siguiente ejemplo ilustra lo explicado
anteriormente
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Ejemplo: … en clase
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Cálculo de la precipitación media en
una superficie (cuenca)
• Los métodos pueden ser utilizados para
calcular precipitación media anual o de
una tormenta
• Metodologías:
– Promedio aritmético
– Polígonos de Thiessen
– Isoyetas
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Promedio aritmético
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, pues le asigna el mismo peso a todas las alturas
de precipitación registradas; por ello, es útil únicamente en
zonas con topografía muy suave y condiciones atmosféricas
muy uniformes, o bien para tener sólo una idea aproximada
de la altura de precipitación media.
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Promedio aritmético
• Promedio aritmético, de
•
las alturas de
precipitaciones
registradas, de las
estaciones localizadas
dentro de la zona
Precisión depende de:
– Cantidad de estaciones
– Distribución de estaciones
– Distribución de lluvias
• Es un método bueno si
hay un gran número de
pluviómetros
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Polígonos de Thiessen
Por el contrario 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; este
método es, sin embargo, más conveniente que el de las
isoyetas desde el punto de vista práctico,
particularmente Para cálculos repetitivos, como cuando
se analiza una gran cantidad de tormentas, pues los
polígonos no cambian a menos que se agreguen o se
eliminen estaciones.
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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 en la figura).
Con ello se forman triángulos en cuyos vértices están las estaciones
pluviométricas.
2. Trazar líneas rectas que bisectan los lados de los triángulos (líneas
rectas continuas . Por geometría elemental, las líneas
correspondientes a cada triángulo convergerán en un solo punto.
3. Cada estación pluviométrica quedará rodeada por las líneas rectas
del paso 2, que forman los llamados polígonos de Thiessen y, en
algunos casos, en parte por el parteaguas de la cuenca.
El área encerrada por los polígonos de Thiessen y el parteaguas
será el área de influencia de la estación correspondiente.
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Polígonos de Thiessen
4. La lluvia media se calcula entonces como un promedio pesado de las
precipitaciones registradas en cada estación, usando como peso el
área de influencia correspondiente:
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Polígonos de Thiessen
• Se necesita conocer la localización de las
estaciones dentro y fuera del área de estudio.
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Método de las isoyetas
El más preciso de todos es el método de las isoyetas si
éstas se dibujan de manera que tomen en cuenta los
efectos topográficos en la distribución de la lluvia, para
lo que es necesario tener cierta experiencia; Por otra
parte, es el método más laborioso de los tres, pues cada
tormenta tiene un plano de isoyetas diferente. Si las
isoyetas se trazan indiscriminadamente, por ejemplo,
suponiendo una variación lineal de la altura de
precipitación entre las estaciones, su precisión no es
mayor que la de los polígonos de Thiessen.
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Isoyetas
• Se necesita de un plano
•
•
•
de isoyetas para el área
de estudio
Este solía ser el método
más exacto.
Se necesita de un buen
criterio para el trazado de
isoyetas
Precipitación orográfica
sigue el patrón de curvas
a nivel
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