Incertidumbre de los métodos de medición de la precipitación

 

La precipitación, ya sea como lluvia, nieve, aguanieve, granizo y otras formas de agua que caen al suelo; es uno de los elementos del clima más complicados de medir con exactitud y probablemente muchos de los datos registrados sólo podamos considerarlos como una estimación razonable. En principio, los datos que proporcionan los instrumentos ordinarios tan solo son representativos de las condiciones de precipitación de una pequeña superficie, pero que a su vez pueden verse afectados por factores distorsionadores como la propia ubicación del aparato de medida, la velocidad y turbulencia del viento, la evaporación, etc., que en casos muy concretos pueden significar un 20 % o un 30 % de error en la medición. Sin embargo, cuando se promedia información de varios observatorios o estaciones de una misma área de estudio el resultado es aceptable estadísticamente y tiene muchas aplicaciones prácticas. El objetivo principal de cualquier método de medición de la precipitación es obtener muestras representativas de la precipitación en la zona a que se refiera la medición. En hidrología, es fundamental medir el valor exacto de las precipitaciones. Por lo tanto, es muy importante escoger cuidadosamente la ubicación, la forma y exposición del pluviómetro. Además, deben tomarse medidas para impedir las pérdidas por evaporación, los efectos del viento y las salpicaduras. El pluviómetro es un método tradicional de medición, existen también métodos complejos y modernos, como los basados en radares y satélites meteorológicos, los cuales veremos a continuación:

 

 

Estimación de la precipitación mediante pluviómetro

 

Tradicionalmente, se mide con un recipiente especial llamado pluviómetro, que se instala alejado de obstáculos que puedan influir sobre la cantidad de agua recogida y en lugares poco afectados por remolinos de aire que perturben la lectura. A la vez, es necesario disponer de una importante red de pluviómetros, cuya densidad debe permitir obtener una idea representativa de la distribución espacial de las precipitaciones. En este sentido, es evidente que los errores al estimar promedios del agua caída aumentan cuando el número de estaciones es escaso, además, se ha comprobado que tienden a incrementarse cuando la precipitación es abundante y que en verano son mayores que en invierno por la mayor variación espacial de las lluvias.

 

 

  Cuadro N° 1. Variación del registro de precipitación según la altitud de la boca del pluviómetro. Podemos visualizar que a mayor altitud, el registro de la precipitación será mayor.  Fuente: Cuadrat & Pita.

 

Cuadro N° 1. Variación del registro de precipitación según la altitud de la boca del pluviómetro. Podemos visualizar que a mayor altitud, el registro de la precipitación será mayor.  Fuente: Cuadrat & Pita.

  Cuadro N° 2. Efecto de la velocidad del viento sobre la cantidad recogida del pluviómetro. Se observa que a mayor velocidad del viento habrá un déficit en la medida del registro, siendo la condición ideal para la medición, la ausencia del viento. Fuente: Cuadrat & Pita.

 

Cuadro N° 2. Efecto de la velocidad del viento sobre la cantidad recogida del pluviómetro. Se observa que a mayor velocidad del viento habrá un déficit en la medida del registro, siendo la condición ideal para la medición, la ausencia del viento. Fuente: Cuadrat & Pita.

 

En regiones donde la nieve es abundante se recurre, para su registro, a aparatos complejos llamados nivómetros, donde la medida se realiza en función del peso de la nieve o directamente tras haberla fundido. Entre las principales formas de precipitación, la nieve es particularmente difícil de medir y en su registro se pueden cometer errores de hasta un 50 %, debido a características de este meteoro como el crecimiento de los copos de nieve por agregación de cristales, mientras caen al suelo, influidos por la humedad del ambiente. Por su parte, el manto nival y su equivalencia en agua tampoco son fáciles de observar. Como sabemos, la masa de nieve ocupa un volumen mucho mayor que la misma masa de agua: en promedio se indica que 10 cm de nieve recién caída equivalen a 1 cm de agua; aunque esta proporción puede ser de 30 a 1 si la nieve es muy poco densa, o de 2 a 1 si es vieja y en parte fundida. Con frecuencia, para conocer la nieve acumulada en el suelo, se realizan levantamientos topográficos y actualmente se realizan procedimientos fotogramétricos (tanto fotografías áreas como imágenes de satélite) con muy buenos resultados.

 

En Perú, generalmente se ha empleado este método, cuyos datos son susceptibles a errores ya mencionados y se le adiciona el error antrópico, ya que el hombre puede cometer errores en el registro de la lectura de la precipitación.

 

 

 

Estimación de la precipitación mediante radar

 

A los diferentes instrumentos convencionales de medida de la precipitación en superficie han venido a sumar más recientemente los radares meteorológicos de alta resolución, como complemento muy eficaz que proporcionan valiosa información tanto de los sistemas nubosos como de la intensidad, naturaleza, distribución, posición y movimiento de la precipitación. El radar transmite un pulso de energía electromagnética en una dirección predeterminada por una antena móvil; la onda irradiada, que viaja a la velocidad de la luz, es reflejada parcialmente por las nubes y por las partículas de precipitación y regresa al radar, donde es recibida por la misma antena. Su aplicación no está libre de problemas, siendo el mayor de ellos la dificultad de conseguir una buena calibración de los aparatos que se relaciona con las interferencias de la orografía y la eliminación de los ruidos de tierra; pero la aplicación de soluciones que incluyen la modelización numérica de los campos de precipitación y el uso de sistemas expertos en tiempo real hacen cada vez más precisos los resultados obtenidos.

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  Figura N° 1. Arriba: Red de radares de Reino Unido, con datos de Reino Unido e Irlanda. Los distintos colores representan distintas tasas de precipitación expresadas en mm/h. Fuente: World Hidrological Cycle Observing System. Abajo: Fenómenos que afectan la calidad de la toma de datos del radar. Fuente: K. Sene.

 

Figura N° 1. Arriba: Red de radares de Reino Unido, con datos de Reino Unido e Irlanda. Los distintos colores representan distintas tasas de precipitación expresadas en mm/h. Fuente: World Hidrological Cycle Observing System. Abajo: Fenómenos que afectan la calidad de la toma de datos del radar. Fuente: K. Sene.

Estimación de la precipitación mediante Satélites Meteorológicos

La observación y evaluación de las lluvias mediante satélites meteorológicos permiten la utilización de datos casi de forma inmediata y suponen un nuevo paso en el uso de la electrónica, con la posibilidad de su rápido empleo en aplicaciones climáticas. Aunque el desarrollo de nueva instrumentación y la aplicación de nuevas técnicas están permitiendo estimaciones razonables de la precipitación, el problema principal de los satélites es que no pueden medir las lluvias directamente y su cuantificación requiere el cálculo de coeficientes de precipitación en función de la cantidad y tipo de nubosidad, la probabilidad de lluvia y su intensidad, aspectos no resueltos aún de forma satisfactoria

  Figura N° 2. Lluvia intensa sobre Texas, obtenida del generador de imágenes por microondas y del radar de precipitación instalados en el satélite TRMM a las 4:39 horas del 1 de mayo de 2004. Fuente: World Hidrological Cycle Observing System.

 

Figura N° 2. Lluvia intensa sobre Texas, obtenida del generador de imágenes por microondas y del radar de precipitación instalados en el satélite TRMM a las 4:39 horas del 1 de mayo de 2004. Fuente: World Hidrological Cycle Observing System.

 

El método a elegir dependerá de los recursos económicos disponibles, el objetivo del estudio a realizarse, los datos registrados disponibles, la precisión de los registros, siendo criterios del profesional.

 

 

 

Referencias

 

  • CUADRAT, José & PITA, Fernanda. 1997. Climatología. Madrid, España. Ediciones Cátedra.

  • Springer. 2013. Precipitation Measurement. Disponible en el siguiente enlace: http://www.springer.com/978-94-007-5163-7.

  • VALDIVIA PONCE, Javier. 1977. Meteorología General. Lima, Perú. Universidad Nacional Mayor de San Marcos.

  • World Hidrological Cycle Observing System. WHYCOS. (s.a.). Medición de las precipitaciones. Disponible en el siguiente enlace: http://www.whycos.org/hwrp/guide/index_es.php

     

     

 

 

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Posted on September 26, 2013 and filed under Hidrología.