Curso de HidrologaPrecipitacin

Hidrologa de CuencasRudy flores guzman

Capitulo 3.PrecipitacinFormasLlovizna o garaLluviaGranizoNievePrecipitacin es la fuente primaria del agua de la superficie terrestre

Capitulo 3.3.1 Origen de la PrecipitacinNube constituida de pequeas gotas establesDimetro: hasta 100 micrones (1 x 10-4 m)Espaciamiento: 1 mmMasa: 0.5 a 1 gr/m3LluviaDimetro: 0.5 a 3 mmOrigen de precipitacinUnin de gotasEngrosamiento de la gota por fusin y condensacin de otras (coalescencia)

Capitulo 33.2 Formas de precipitacinLloviznaGotas con dimetros de 0.1 a 0.5 mmVelocidad de cada baja: 1 m/seg a < 3 m/segLluviaGotas con dimetros > 0.5 mmVelocidad de cada media: 3 m/seg a < 7 m/segChubascoGotas grandes y dispersas con dimetros > 3 mmVelocidad de cada > 7 m/segEscarchaCapa de hielo con bolsas de aireNieveCristales complejos de hieloGranizoPrecipitacin en forma bolas o formas irregulares de hieloDimetro entre 5 y 125 mm

Captulo 33.3 Clasificacin de la precipitacinAtendiendo al factor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, la precipitacin se clasifica en:ConvectivaOrogrficaCiclnica

Captulo 3Precipitacin convectivaPropias de tiempo caluroso y de regiones tropicalesSon acompaadas de rayos y truenosLa precipitacin se da por los siguientes procesos:EvaporacinElevacin por conveccinEnfriamiento por ascenso (gradiente)Adiabtico seco (1 C /100m)Adiabtico hmedo o saturado (0.5C /100m)Las masas de vapor acumulado forman las llamadas Clulas de Conveccin.

Captulo 3Precipitacin orogrficaLa precipitacin se da por los siguientes procesos:EvaporacinEmpuje del vapor hacia las montaasEnfriamiento por ascenso a lo largo de la montaaCondensacin y Precipitacin

Captulo 3Precipitacin ciclnicaLa precipitacin se da por los siguientes procesos:Choque de dos masas con diferente temperatura y humedadNubes mas calientes impulsadas a las partes altasCondensacin y PrecipitacinEstn asociadas con el paso de ciclones o zonas de baja presin.

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinSe mide en funcin de la altura de la lmina de agua que cae por unidad de reaSihp= 1mm Entonces:Volumen= 0.001 m3o igual a 1 litrohpArea= 1 m2

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinPluvimetroAparato destinado a medir la cantidad de agua cada, ya sea en forma de lluvia, nieve o granizo, expresada a travs de la cantidad de litros o milmetros cados por metro cuadrado.Cualquier recipiente de boca ancha, cuya superficie sea conocida puede servir como pluvimetro; para efectuar las medidas, se utilizar una probeta graduada que dar los cc. de precipitacin cados en el pluvimetro.El pluvimetro tipo Hellmann es el instrumento meteorolgico ms generalizado.20 cm

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinPluvigrafoEs un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitacin e indica la intensidad cada.Constituidos por recipientes dobles de medida conocida (vaciado automtico)El movimiento se transmite a una plumilla que inscribe sobre la banda registradora el nmero de vuelcos que se han producidoEl grfico que se genera se conoce como pluviograma.

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinEstaciones automticasRegistran parmetros hasta cada minutoBajo costoPueden verse los datos en tiempo realProceso se hace mediante un programa especializadoEl SENAMHI instalo mas de 70 estaciones de este tipo el ao 1998.

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinRadarPuede determinar dnde estn la lluvia y el granizo .El radar rebota ondas de radio en las gotas de lluvia de las nubes.Una computadora mide cunto tiempo le toma a las ondas reflejarse de vuelta y utiliza ese tiempo para determinar cun lejos est la lluvia.La computadora tambin mide cunta energa se refleja de vuelta hacia el radar y calcula cuanta lluvia contienen las nubes. Radar DopplerNo slo puede determinar cun lejos estn las gotas de lluvia, tambin puede calcular si se estn moviendo en direccin o lejos del radar. Los meterelogos saben que si la lluvia se est moviendo, el viento debe estar empujndola. Es as como saben hacia dnde sopla el viento dentro de las nubes.

Captulo 33.4 Medicin de la precipitacinPrecipitacin radar vrs. pluvimetros

Captulo 33.5 Clculo de la precipitacin mediaLos mtodos pueden ser utilizados para calcular precipitacin media anual o de una tormentaMetodologas:Promedio aritmticoPolgonos de ThiessenIsoyetas

3.5.1 Promedio aritmticoPromedio aritmtico, de las alturas de precipitaciones registradas, de las estaciones localizadas dentro de la zonaPrecisin depende de:Cantidad de estacionesDistribucin de estacionesDistribucin de lluviasEs un mtodo bueno si hay un gran nmero de pluvimetros

3.5.2 Polgonos de ThiessenSe necesita conocer la localizacin de las estaciones dentro y fuera del rea de estudio.Este mtodo lo utilizaremos en el laboratorio utilizando SIG.

3.5.3 IsoyetasSe necesita de un plano de isoyetas para el rea de estudioEste sola ser el mtodo ms exacto.Se necesita de un buen criterio para el trazado de isoyetasPrecipitacin orogrfica sigue el patrn de curvas a nivel

3.5.4 Interpolacin espacialProcedimiento matemtico utilizado para predecir el valor de un atributo en una locacin precisa a partir de valores del atributo obtenidos de puntos vecinos ubicados al interior de la misma regin. A la prediccin del valor de un atributo en lugares fuera de la regin cubierta por las observaciones se le llama extrapolacin.

3.5.4 Interpolacin espacialLa interpolacin es necesaria:Cuando la superficie rasterizada (GRID) tiene una resolucin que es diferente de la resolucin pedida (ej: transformaciones de una proyeccin a otra)Cuando una superficie continua es representada por un modelo que es diferente al necesitado (transformacin de un TIN a un GRID)Cuando los datos no cubren toda la regin de inters de estudio (datos de estaciones meteorolgicas)

3.5.4 Interpolacin espacialLa hiptesis bsica de la interpolacin espacial es:"La observacin comn que, en promedio, da valores a un atributo dentro de una vecindad en el espacio tienen una fuerte probabilidad de ser similares (variables regionalizadas y dependencia espacial) y que esta probabilidad disminuye respecto a valores de una vecindad separados por una gran distancia".A la dependencia se le conoce tambin como AUTOCORRELACION ESPACIAL

3.5.4 Interpolacin espacial

*Desde el punto de vista de la ingeniera hidrolgica, laprecipitacin es la fuente primaria del agua de la superficieterrestre, y sus mediciones y anlisis, forman el punto departida de los estudios concernientes al uso y control delagua.

*Una nube est constituida por pequesimas gotas de agua,que se mantienen estables gracias a su pequeo tamao,algunas caractersticas de las gotitas de las nubes son: dimetro aproximado de las gotitas 0.02 mm espaciamiento entre gotitas 1 mm masa 0.5 a 1 gr/m3Por el contrario, las gotas de lluvia, tienen un dimetro de0.5 a 2 mm, es decir, un aumento en el volumen de lasgotitas de las nubes, de 100.000 a 1.000.000 de veces.En este sorprendente aumento, est el origen de lasprecipitaciones y se asume principalmente gracias a dosfenmenos: Unin entre s de numerosas gotitas Engrosamiento de una gota por la fusin ycondensacin de otras*Llovizna, pequeas gotas de agua, cuyo dimetro varaentre 0.1 y 0.5 mm, las cuales tienen velocidades decada muy bajas. Lluvia, gotas de agua con dimetro mayor 0.5 mm. Escarcha, capa de hielo por lo general transparente ysuave, pero que usualmente contiene bolsas de aire. Nieve, compuesta de cristales de hielo blancotraslcido, principalmente de forma compleja. Granizo, precipitacin en forma de bolas o formasirregulares de hielo, que se producen por nubesconvectivas, pueden ser esfricos, cnicos o de formairregular, su dimetro vara entre 5 y 125 mm.

*La formacin de la precipitacin, requiere la elevacin deuna masa de agua en la atmsfera, de tal manera que seenfre y parte de su humedad se condense. Atendiendo alfactor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, laprecipitacin se clasifica en:Precipitacin de conveccin.En tiempo caluroso, se produce una abundanteevaporacin a partir de la superficie del agua, formandograndes masas de vapor de agua, que por estar mscalientes, se elevan sufriendo un enfriamiento de acuerdo ala adiabtica seca o hmeda. En el curso de su ascenso, seenfran segn el gradiente adiabtico seco (1 C /100m), osaturado (0.5C /100m).Las masas de vapor se acumulan en los puntos llamadosclulas de conveccin. A partir de este punto, estas masaspueden seguir elevndose hasta llegar a las grandes alturas,donde encuentran condiciones que provocan lacondensacin y la precipitacin. Generalmente vieneacompaada de rayos y truenos. Son precipitacionespropias de las regiones tropicales, donde las maanas sonmuy calurosas, el viento es calmo y hay unapredominancia de movimiento vertical del aire.Clasificacin de la precipitacinLa formacin de la precipitacin, requiere la elevacin deuna masa de agua en la atmsfera, de tal manera que seenfre y parte de su humedad se condense. Atendiendo alfactor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, laprecipitacin se clasifica en:Clasificacin de la precipitacinLa formacin de la precipitacin, requiere la elevacin deuna masa de agua en la atmsfera, de tal manera que seenfre y parte de su humedad se condense. Atendiendo alfactor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, laprecipitacin se clasifica en:Clasificacin de la precipitacinLa formacin de la precipitacin, requiere la elevacin deuna masa de agua en la atmsfera, de tal manera que seenfre y parte de su humedad se condense. Atendiendo alfactor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, laprecipitacin se clasifica en:Clasificacin de la precipitacinLa formacin de la precipitacin, requiere la elevacin deuna masa de agua en la atmsfera, de tal manera que seenfre y parte de su humedad se condense. Atendiendo alfactor que provoca la elevacin del aire en la atmsfera, laprecipitacin se clasifica en:

*En tiempo caluroso, se produce una abundanteevaporacin a partir de la superficie del agua, formandograndes masas de vapor de agua, que por estar mscalientes, se elevan sufriendo un enfriamiento de acuerdo ala adiabtica seca o hmeda. En el curso de su ascenso, seenfran segn el gradiente adiabtico seco (1 C /100m), osaturado (0.5C /100m).Las masas de vapor se acumulan en los puntos llamadosclulas de conveccin. A partir de este punto, estas masaspueden seguir elevndose hasta llegar a las grandes alturas,donde encuentran condiciones que provocan lacondensacin y la precipitacin. Generalmente vieneacompaada de rayos y truenos. Son precipitacionespropias de las regiones tropicales, donde las maanas sonmuy calurosas, el viento es calmo y hay unapredominancia de movimiento vertical del aire.

*Se producen cuando el vapor de agua que se forma sobrela superficie de agua es empujada por el viento hacia lasmontaas, aqu las nubes siguen por las laderas de lasmontaas, y ascienden a grandes alturas, hasta encontrarcondiciones para la condensacin y la consiguienteprecipitacin.

**1cm3=1 mililitro*El pluvimetro es un aparato destinado a medir la cantidad de agua cada, ya sea en forma de lluvia, nieve o granizo, expresada a travs de la cantidad de litros o milmetros cados por metro cuadrado.Cualquier recipiente de boca ancha, cuya superficie sea conocida puede servir como pluvimetro; para efectuar las medidas, se utilizar una probeta graduada que dar los cc. de precipitacin cados en el pluvimetro.El pluvimetro tipo Hellmann es el instrumento meteorolgico ms generalizado. En l, la lluvia se recoge en un embudo de dimetro normalizado (200 cm2) y entra en un depsito de boca estrecha, que se mantiene aislado del contacto con las paredes de un recipiente exterior, para evitar el calentamiento del agua. Se minimizan, as, las prdidas de agua por evaporacin. La lluvia recogida se mide luego con una probeta graduada adecuadamente.*Es un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitacin e indica la intensidad cada. En general estn constituidos por recipientes dobles de medida conocida; cuando uno de los semi-depsitos se llena de agua, se produce un vaciado que lleva el agua recogida al otro semi-depsito y as sucesivamente. Este movimiento se transmite a una plumilla que inscribe sobre la banda registradora el nmero de vuelcos que se han producido; conocida la capacidad que posee cada uno de los semi-depsitos se puede obtener la cantidad de precipitacin cada a travs de una simple multiplicacin.*Es un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitacin e indica la intensidad cada. En general estn constituidos por recipientes dobles de medida conocida; cuando uno de los semi-depsitos se llena de agua, se produce un vaciado que lleva el agua recogida al otro semi-depsito y as sucesivamente. Este movimiento se transmite a una plumilla que inscribe sobre la banda registradora el nmero de vuelcos que se han producido; conocida la capacidad que posee cada uno de los semi-depsitos se puede obtener la cantidad de precipitacin cada a travs de una simple multiplicacin.*es parte importante en la prediccin del estado del tiempo, ya que puede decirnos dnde estn la lluvia y el granizo . El rada rebota ondas de radio en las gotas de lluvia de las nubes. Una computadora mide cunto tiempo le toma a las ondas reflejarse de vuelta y utiliza ese tiempo para determinar cun lejos est la lluvia. La computadora tambin mide cunta energa se refleja de vuelta hacia el radar y calcula cuanta lluvia contienen las nubes.

Un nuevo tipo de radar llamado radar Doppler puede hacer mucho ms. No slo puede determinar cun lejos estn las gotas de lluvia, tambin puede calcular si se estn moviendo en direccin o lejos del radar. Los meterelogos saben que si la lluvia se est moviendo, el viento debe estar empujndola. Es as como saben hacia dnde sopla el viento dentro de las nubes. *Es un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitacin e indica la intensidad cada. En general estn constituidos por recipientes dobles de medida conocida; cuando uno de los semi-depsitos se llena de agua, se produce un vaciado que lleva el agua recogida al otro semi-depsito y as sucesivamente. Este movimiento se transmite a una plumilla que inscribe sobre la banda registradora el nmero de vuelcos que se han producido; conocida la capacidad que posee cada uno de los semi-depsitos se puede obtener la cantidad de precipitacin cada a travs de una simple multiplicacin.*Para este mtodo, es necesario conocer la localizacin delas estaciones en la zona bajo estudio, ya que para suaplicacin, se requiere delimitar la zona de influencia decada estacin, dentro del conjunto de estaciones.El mtodo consiste en:1. Ubicar las estaciones, dentro y fuera de la cuenca.Precipitacin - pgina (79)2. Unir las estaciones formando tringulos, procurando enlo posible que estos sean acutngulos (ngulos menoresde 90).3. Trazar las mediatrices de los lados de los tringulos(figura 3.8) formando polgonos. (Por geometraelemental, las mediatrices correspondientes a cadatringulo, convergen en un solo punto. En un tringuloacutngulo, el centro de mediatrices, est ubicada dentrodel tringulo, mientras que en un obtusngulo, estubicada fuera del tringulo).4. Definir el rea de influencia de cada estacin, cadaestacin quedar rodeada por las lneas del polgono (enalgunos casos, en parte por el parteaguas de la cuenca).El rea encerrada por los polgonos de Thiessen y elparteaguas ser el rea de influencia de la estacincorrespondiente.5. Calcular el rea de cada estacin.6. Calcular la precipitacin media, como el promediopesado de las precipitaciones de cada estacin, usandocomo peso el rea de influencia correspondiente, esdecir:donde :Pmed = precipitacin mediaAT = rea total de la cuecaAi = rea de influencia parcial del polgono deThiessen correspondiente a la estacin i

*Para este mtodo, se necesita un plano de isoyetas de laprecipitacin registrada, en las diversas estaciones de lazona en estudio. Las isoyetas son curvas que unen puntosde igual precipitacin. Este mtodo es el ms exacto, perorequiere de un cierto criterio para trazar el plano deisoyetas. Se puede decir que si la precipitacin es de tipoPrecipitacin - pgina (81)orogrfico, las isoyetas tendern a seguir unaconfiguracin parecida a las curvas de nivel.

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