Introducción a la meteorología y estaciones meteorológicas

Boris Ochoa Tocachi Sardinas, Napo, 16 y 17 de julio de 2013

Contenido

• Clima y tiempo.

• Meteorología.

• Ciclo hidrológico.

• Monitoreo meteorológico.

Clima y tiempo

• Por lo general cuando se habla de clima se alude al estadodel tiempo:– frío, calor, lluvias, vientos, etc.

• Clima y tiempo se suelen usar como si fueran la mismacosa, pero no lo son. Ambos se describen a través dealgunas variables meteorológicas como:– temperatura,– humedad,– velocidad y dirección del viento,– nubosidad,– precipitación, y– presión.

Clima y tiempo

• La diferencia está en el período de tiempo analizado o sea, en laescala temporal con la que se analizan los fenómenos atmosféricos,que son estudiados por la meteorología.

• Meteorología es la ciencia que estudia la atmósfera terrestre y losprocesos atmosféricos que producen tanto el clima como el tiempo.

• El tiempo indica el estado de la atmósfera durante un corto períodode tiempo: horas, días o semanas.

• El clima generalmente prevalece en una región determinada,durante un período de tiempo largo: meses, años o siglos.

Whiteman, 2000.

Meteorología

• Elementos básicos:– Son siete las principales variables meteorológicas que

nos indican el estado de la atmósfera y se expresanasí:

Variable Unidad

Temperatura del aire °C (grados Celsius)

Precipitación mm (milímetros de agua)

Dirección del viento °(grados)

Velocidad del viento m/s (metros por segundo)

Humedad relativa del aire % (porcentaje)

Presión del aire mb (milibares)

Radiación solar W/m2 (Watts por metro cuadrado)

Meteorología

• La temperatura del aire indica el grado o intensidad decalor presente en las masas de aire.

• La precipitación es la cantidad de agua que ha caído sobrela superficie terrestre. Existen varias formas deprecipitación, siendo las más importantes:– la lluvia,– la llovizna,– el granizo, y,– la nieve.

• Un milímetro de lluvia equivale a un litro de agua caída enun metro cuadrado de superficie.

Meteorología

• La dirección del viento indica hacia donde sopla el viento en unmomento determinado. Se mide en sentido de las manecillas delreloj (sentido horario) desde el Norte; así, una dirección de cerogrados apunta hacia el Norte y otra de 180 grados hacia el Sur.

Meteorología

• La velocidad del viento es la velocidad a la cual se desplazan lasmasas de aire. Se mide en un plano horizontal y no depende de ladirección en la cual sopla el viento.

• La humedad es la cantidad de vapor de agua que puede contener elaire. Se puede expresar de forma absoluta como una relación entrela cantidad de vapor de agua (gramos) por unidad de volumen deaire (m3), o de forma relativa que es la cantidad de vapor queexiste en el aire, en relación con la cantidad que el aire puedecontener al 100% antes de que empiece la condensación. El airesaturado de vapor de agua tiene una humedad absoluta máxima yel 100% de humedad relativa.

• La presión de aire o presión atmosférica es la medida del peso dela columna de aire que se encuentra sobre un sitio determinado. Lapresión del aire es menor en zonas altas.

Meteorología

• La radiación solar es la energía emanada por el sol, que incide sobre la Tierra.

Meteorología

• La altitud es uno de los factores más determinantes delclima y del tiempo en nuestras zonas, ya que la mayoría delas variables meteorológicas varían con la altitud.

• La humedad del aire, depende en gran medida, de lacercanía de una fuente de agua.

• La temperatura disminuye entre 0.5 y 1 grado Celsius porcada 100 metros de aumento de altitud, en promedio.

Variables TemperaturaRadiación solar

Humedad del aire Precipitación

Velocidad del viento

Presión del aire

En zonas altas Menor Mayor Mayor Mayor Mayor MenorA nivel del mar Mayor Menor Menor Menor Menor Mayor

Meteorología

• La atmósfera se calienta principalmente desde abajo, por el calor emanado desde la superficie del suelo.

Meteorología

• La estacionalidad es la manera en la cual la precipitación anual, se encuentra distribuida entre todos los meses del año.

Ciclo hidrológico

Ciclo hidrológico

• Por medio del balance hídrico se puede calcular la cantidad de agua existente, en un lugar en particular de la cuenca hidrográfica, en un determinado espacio de tiempo.

• De acuerdo con eso, el volumen de agua, en cualquier punto de un sistema hidrológico, puede ser determinado en función:– del caudal entrante,– del caudal saliente del sistema y,– de la cantidad de agua que almacena la cuenca.

• Esto es:E - S = ± Δ A

• donde: E es el caudal entrante,• S el caudal saliente, y,• Δ A el cambio positivo o negativo (±) en almacenamiento.

Monitoreo Meteorológico

• El monitoreo meteorológico comprende la observaciónpermanente de las variables meteorológicas de interéspara los objetivos de un determinado proyecto. Estaobservación puede realizarse mediante estacionesmeteorológicas manuales o automáticas.

Monitoreo Meteorológico

• Las estaciones automáticas, están equipadas consensores electrónicos que realizan la toma de datos enforma automática, sin la necesidad de un operadorpermanente. Los datos son almacenados en unamemoria ubicada dentro del sistema electrónico de laestación. Sin embargo esto no evita la necesidad de unoperador, ya que las labores de mantenimiento,calibración y descarga de la información, tienen querealizarse de manera periódica.

• Se considera que para poder determinar laclimatología de una zona es necesario contar con datosde al menos un periodo de 10 años.

• Costo vs Calidad y confiabilidad

de la información

• Costo vs servicio

• Costo vs mantenimiento

• Costo vs dato

• Monitoreo largo plazo vs corto

plazo

Monitoreo Meteorológico

¿Cómo seleccionar un sensor?

• Utilizan la electrónica para derivar

variables

• Los sensores no miden la variable

directamente: voltaje, pulsos, resistencia

• Es necesario analizar las características

técnicas de los sensores (hidrólogos)

• La capacidad del data logger (registrador

de datos)

Monitoreo Meteorológico

¿Cómo funcionan?

Unidades (units)

Rango de medición (range)

Precisión (precision)

Repetitividad (repetitivity)

Exactitud (accuracy)

Dependencia (dependency)

Estabilidad a largo plazo (long-term

stability)

FS (Full Scale)

Monitoreo Meteorológico

Términos usados

RepetitividadError esperado al repetir varias vecesla misma medida

Estabilidad a largo plazoLa estabilidad que tiene un sensorpara registrar los datos a lo largo deltiempo de uso

Monitoreo Meteorológico

Rango de medición

FS (Full Scale)Representa la escala completadel rango (rango máximo)

ResoluciónMínima variación de lamagnitud de entrada

Monitoreo Meteorológico

¿Exactitud y Precisión?

ExactitudDesfase de los datos

PrecisiónDispersión de los datos

Monitoreo Meteorológico

Monitoreo Meteorológico

¿Cómo seleccionar un sensor de temperatura?

Monitoreo Meteorológico

Monitoreo Meteorológico

boris.ochoa@condesan.org

Con el auspicio de:

Gracias