Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Unidad 1. Climatología ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 12 Climatología Conceptos Generales La climatología es la rama de la geografía que estudia el clima y sus variaciones a lo largo del tiempo. Este ha sido uno de los temas de estudio de la geografía desde sus inicios, ya que el clima y las condiciones de la atmósfera están vinculados a distintos aspectos de la vida humana, como la actividad agraria o la prevención de desastres naturales. El clima tiende a ser regular a lo largo de lapsos extensos, como los períodos geológicos. Obedece a ciclos climáticos puntuales que tienen una influencia decisiva en los rumbos de la vida vegetal y animal en una región determinada. Pero al mismo tiempo, el clima varía de manera natural, dependiendo de condiciones geológicas, hidrológicas y atmosféricas diversas. Todas ellas son objeto de estudio de la climatología. Para ello, esta ciencia describe las variaciones de temperatura, precipitación, presión atmosférica, vientos, etc. Así elabora registros conocidos como climogramas, con los cuales rastrea el comportamiento climático de una región y lo coteja con el de épocas pasadas. No debe confundirse la climatología con la meteorología, así como no deben confundirse el clima (largo plazo) con el tiempo atmosférico (corto plazo). Ramas de la climatología La climatología posee las siguientes ramas o subdivisiones: • Climatología física. Se centra en el estudio de los elementos climáticos (viento, humedad, precipitación, etc.) desde un enfoque estadístico, así como de las relaciones de causalidad entre ellos. • Climatología regional. Como su nombre lo indica, centra sus esfuerzos en el estudio de los rasgos climáticos discretos o típicos de una determinada región. • Meteorología dinámica. Surgida a finales de la década de 1960, se ocupa de la simulación y determinación del cambio climático, empleando para ello ecuaciones fundamentales de la meteorología. • Bioclimatología. El estudio de las correlaciones entre clima y vida, o sea, cómo ambas cosas se influyen de manera mutua, vinculada a la Fenología. • Paleoclimatología. Se trata del estudio del clima en las eras geológicas antiguas, a partir de sus evidencias en el registro fósil y en la composición de las rocas de los sustratos subterráneos. Importancia de la climatología Las alteraciones climáticas impactan drásticamente en nuestra civilización. Por un lado, debido a la posibilidad de catástrofes de origen climático. Por otro, el lento cambio de un clima a otro supone la mayor o menor disponibilidad de recursos. Por ejemplo, el agua desaparece en los procesos de desertificación y con ella la posibilidad de vida vegetal. El estudio del clima ofrece conclusiones respecto a los factores determinantes de dichos cambios. Así, permite tomar medidas adaptativas a tiempo o incluso comprender los posibles futuros climáticos del https://concepto.de/clima-2/ https://concepto.de/meteorologia/ https://concepto.de/humedad/ ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 13 planeta Tierra, ya que, a juzgar por la evidencia de eras geológicas pasadas, no siempre nuestro planeta tuvo el mismo conjunto de climas que tiene hoy. Climatología y meteorología La climatología y la meteorología son ciencias relacionadas pero distintas. Ambas emplean los mismos parámetros de análisis y en principio tienen el mismo objeto de estudio, pero a partir de perspectivas muy diferentes. Por un lado, la climatología estudia el clima, o sea, la tendencia en los patrones de variación de temperatura, humedad y otros elementos de la atmósfera en períodos largos de alrededor de 30 años en promedio. Por otro lado, la meteorología estudia las mismas variables que analiza la climatología, pero en un período breve de tiempo, lo suficiente para elaborar predicciones o anticipaciones respecto a las condiciones venideras en una región del mundo específica. Incidencias en el Agronegocio Conociendo los impactos del cambio climático de los efectos físicos y atmosféricos investigados por la comunidad científica, es preciso aquí mencionar cuales son los efectos directos sobre los cultivos y plantas con base a los escenarios climáticos que proyectan modificaciones en los patrones de precipitación y de temperatura del aire. En términos generales, los rendimientos de muchos cultivos podrían disminuir significativamente por las mayores temperaturas, como consecuencia, por ejemplo, del estrés térmico e hídrico, del acortamiento de la estación de crecimiento y de la mayor presencia de plagas y enfermedades favorecidas por estas condiciones. Las producciones animales también se verían afectadas, por el impacto del cambio climático en la productividad de las pasturas y forrajes y según sus requerimientos específicos. (PROCISUR). Una de las actividades económicas sobre la que más se resentirán los efectos del calentamiento global es la agricultura. Adams y otros (1988) destacan entre los efectos principales: la modificación en los cultivos debido a un incremento atmosférico en la concentración de CO2; mayor probabilidad de un incremento en la población de plagas, y ajustes en las demandas y ofertas de agua para irrigación. Como resultado se espera que la productividad de algunos cultivos importantes disminuya. (CEPAL, Costa Rica, 2010). Los efectos directos sobre los procesos fisiológicos en las plantas, debido a modificaciones en patrones climáticos, han sido demostrados y sus consecuencias sobre el crecimiento, desarrollo y producción vegetal han sido evaluadas con diferentes modelos (Rabbinge et al., 1993). Tiempo y Clima Tiempo y clima son dos conceptos que se confunden a menudo. Los dos se refieren a condiciones locales de temperatura, precipitación etc. pero la principal diferencia es la escala temporal. El tiempo se refiere al momento actual mientras que el clima a un periodo de varias décadas. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 14 El tiempo es el estado de la atmósfera en un momento y lugar determinado. Viene dado por una combinación de elementos del clima como la presión, temperatura, precipitación, humedad, viento y nubosidad y puede variar en días, horas o minutos. Los meteorólogos predicen el tiempo que va a hacer en las próximas horas hasta unos pocos días. El clima es la media de los valores diarios recogidos de temperatura, precipitación, etc., en un lugar determinado durante un periodo largo de tiempo, normalmente como mínimo 30 años. Es por tanto la media del tiempo que ha hecho en ese lugar durante ese periodo. Nos informa acerca de las variaciones estacionales típicas de ese lugar. Del estudio de esas variaciones se obtienen los distintos tipos de climas: ecuatorial, tropical, desértico, estepario, subtropical, mediterráneo, marítimo, continental y polar. Dicho de manera intuitiva, el clima es lo que esperamos tener y el tiempo lo que realmente tenemos. En un lugar de clima sub-tropical en verano esperamos sol y calor, eso es clima. Elementos del clima Temperatura Es la cantidad de energía calorífica que posee el aire en un momento determinado. Se mide mediante termómetros, habitualmente se expresa en grados Celsius (ºC) y determina las sensaciones de calor y frío. En Estados Unidos la unidad de medida utilizada es el grado Fahrenheit (ºF). Precipitación Es la caída al suelo del agua contenida en la atmósfera. Puede ser en forma de agua, de nieve, o de granizo y se produce cuando la atmósfera no puede contener más agua y esta se condensa y precipita. Se mide en litros pormetro cuadrado de superficie (l/m²), o su medida equivalente milímetros de altura del agua caída (mm). El instrumento de medición es el pluviómetro. Viento Es el movimiento del aire en la atmósfera, que se desplaza desde las zonas de altas presiones a las de bajas presiones. Aunque este movimiento tiene lugar en las tres dimensiones del espacio, en meteorología se mide sólo la velocidad y dirección de su componente en el plano horizontal. La velocidad la mide el anemómetro, habitualmente en m/s o km/h. La dirección se mide mediante una veleta, y nos indica de dónde viene el viento: del norte, del nordeste, del este, etc. Humedad La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua presente en el aire y se mide en g/m3. La humedad relativa es la relación entre la cantidad de vapor de agua que contiene el aire y la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener a una determinada temperatura. Cuanto mayor es la temperatura del aire, más cantidad de vapor de agua admite. La humedad relativa se mide en ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 15 porcentaje: un valor de 100 % indica que el aire está saturado de vapor de agua y ya no puede retener más, lo que da lugar a la formación de nubes, nieblas, rocío o si la temperatura es lo suficientemente baja, escarcha. El instrumento de medición de la humedad relativa es el higrómetro. Presión atmosférica Es el peso de la columna de aire sobre una unidad de superficie. Se expresa en pascales (Pa), unidad equivalente al newton por metro cuadrado (N/m²). Como esta unidad resulta pequeña, habitualmente se utiliza el hectopascal (hPa) o su equivalente el milibar (mbar). La presión atmosférica desciende con la altitud. Nubosidad Es la fracción del cielo cubierta por nubes observada en un lugar determinado. Se divide la bóveda celeste en ocho partes y la nubosidad se mide en octas. Va desde 0/8 que indica un cielo completamente despejado hasta 8/8 para un cielo completamente cubierto. Factores del clima Como hemos dicho antes son los agentes que determinan los distintos tipos de climas, modificando los regímenes de temperaturas, precipitación, viento, etc., regionalmente. Los factores del clima son: Latitud Es la distancia angular que hay desde un punto en la superficie de la tierra hasta el ecuador. Se mide en grados, minutos y segundos. Cuanto más cerca se encuentre un lugar del ecuador menos variación habrá en la duración de los días y la energía solar incidirá más vertical y con más intensidad sobre él, por lo que más cálidas serán las temperaturas. Cuanto más lejos se encuentre ese punto del ecuador la energía solar le alcanzará con un ángulo menor, además durante el invierno los días serán cortos acentuando el frío. Si el punto se encuentra cerca de los polos los rayos solares le llegarán con un ángulo muy pequeño y solo durante algunos meses ya que en invierno allí no sale el sol. Esto hará que las temperaturas sean muy bajas todo el año. La latitud determina las grandes franjas climáticas de la Tierra: • Una zona cálida o tropical a ambos lados del ecuador entre los trópicos de Cáncer y Capricornio. Ilustración 1. Zonas climáticas de la tierra. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 16 • Dos zonas templadas norte y sur, entre estos trópicos y los círculos polares ártico y antártico respectivamente. • Dos zonas frías o polares en torno a los polos norte y sur. En general se puede decir que la zona tropical tiene temperaturas elevadas (excepto en las regiones de mucha altitud) y que varían poco a lo largo del año, que las zonas templadas tienen cuatro estaciones y que las zonas polares tienen siempre temperaturas muy bajas. Circulación atmosférica Vientos planetarios Los vientos planetarios son los vientos que predominan en la Tierra. Recorren grandes distancias y soplan casi siempre en la misma dirección. Se mueven entre los centros de acción, que son los cinturones de altas y bajas presiones de la Tierra. Estos son: 1. La zona de bajas presiones ecuatoriales o zona de convergencia intertropical. 2. Las altas presiones subtropicales que se encuentran aproximadamente en las latitudes 30ºN en el hemisferio norte y 30ºS en el hemisferio sur. 3. Las bajas presiones que se encuentran alrededor de los polos o frentes polares, aproximadamente en los 60º de latitud en cada hemisferio. Los vientos planetarios o predominantes son: • Alisios: se distribuyen al norte y sur de la zona de convergencia intertropical y dentro de la zona cálida. Se dirigen desde las altas presiones subtropicales a la zona de convergencia intertropical (bajas presiones ecuatoriales). Soplan del nordeste en el hemisferio norte y del sureste en el hemisferio sur. • Vientos del oeste: Se encuentran en las dos zonas templadas y su trayectoria es meandriforme aunque generalmente soplan del oeste o suroeste, entre las altas presiones subtropicales y los frentes polares. • Vientos polares: Cerca de los polos soplan los vientos polares hacia las latitudes medias, del nordeste en el hemisferio boreal y del sureste en el austral. • Todos estos centros de acción y vientos se desplazan al norte y al sur según las estaciones, hacia el norte durante el verano del hemisferio norte (invierno del hemisferio sur) y hacia el sur durante el invierno del hemisferio norte (verano del hemisferio sur). Ilustración 2. Circulación atmosférica. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 17 • En las regiones templadas los vientos del oeste son un factor climático muy importante. Cuando se desplazan sobre los océanos se cargan de humedad, este vapor de agua se condensa al llegar a tierra y da lugar a precipitaciones, por ello en estas costas el clima es lluvioso como es el caso de la Europa occidental o del sur de Chile. • En cuanto a los alisios, que son los más regulares dentro de los vientos planetarios, son los responsables de dirigir los huracanes y tifones en dirección oeste en las regiones tropicales. Corrientes marinas Las corrientes marinas son masas de agua que se desplazan a lo largo de los océanos y recorren grandes distancias. Tienen una influencia muy importante en el clima de la Tierra ya que contribuyen a repartir el calor del trópico por el resto del planeta. Hay corrientes frías y corrientes cálidas, que enfrían o entibian las regiones que recorren e influyen en las presiones y humedad. Una de las más potentes es la Corriente del Golfo, que desplaza aguas calientes del Golfo de México a través del Atlántico Norte hasta las costas europeas y termina en el océano Ártico. Gracias a esta corriente y a los vientos del oeste predominantes los inviernos en el oeste y norte de Europa son mucho menos fríos de lo que les correspondería por su latitud. Otros ejemplos son la Corriente de Humboldt también llamada Corriente del Perú, que corre de sur a norte paralela a la costa occidental de Sudamérica, y la Corriente de Benguela que recorre de forma similar la costa suroccidental de África. Desplazan aguas frías que enfrían las brisas marinas por lo que no se produce precipitación, aunque sí brumas, y originan los desiertos costeros del norte de Chile, de Perú, Sudáfrica y Namibia. Distancia al mar (Factor de continentalidad) El mar no se calienta tan deprisa como la tierra en verano y se enfría lentamente en invierno por lo que modera el clima de las costas, haciéndolo más templado que el del interior y con menor diferencia entre las temperaturas del mes más cálido y del más frío. Conforme nos alejamos del mar ese efecto desaparece y el rango de temperaturas es mayor tanto entre el día y la noche como entre el verano y el invierno. El clima del interior delos continentes en las latitudes templadas se caracteriza por una gran diferencia entre la temperatura del mes más cálido y del más frío, además de por inviernos muy fríos. Las regiones que se encuentran lejos del mar suelen tener también un clima relativamente seco ya que las masas de aire de origen marítimo, al desplazarse sobre grandes extensiones de tierra van perdiendo su humedad en forma de precipitación, más rápidamente si entran en contacto con montañas. Conforme viajan hacia el interior les queda menos humedad por lo que la cantidad de lluvia disminuye. Altitud Es la distancia vertical de un punto de la tierra respecto al nivel del mar. Al aumentar la altitud la temperatura disminuye aproximadamente un grado cada 154 metros (cada 180 en la zona intertropical), esto es debido a que conforme ascendemos la presión es menor y un gas al perder presión pierde temperatura. El aire por tanto al estar a menos presión está más frío que en las zonas bajas. Hay otro factor además que contribuye a que en altura haga más frío, y es el balance energético de nuestro planeta. La Tierra por una parte recibe energía del sol y por otra la pierde irradiando calor al espacio. A nivel del mar hay una capa de kilómetros de aire y nubosidad sobre el suelo que ayudan a retener parte de ese calor. Conforme se asciende esta capa es más fina ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 18 y menos densa, con lo que el suelo pierde más y más calor lo que contribuye a que haga más frío en las zonas altas. Relieve El relieve tiene mucha influencia en los climas que se dan en una región ya que las cadenas montañosas son barreras naturales al movimiento del aire. Cuando los vientos soplan del mar cargados de humedad y se encuentran con ellas se ven obligados a ascender, con lo que se enfrían, el vapor de agua que contienen se condensa formando nubes y se producen precipitaciones en las laderas expuestas a esos vientos (barlovento). A las laderas opuestas (sotavento) el aire llega con menos humedad, al descender aumenta su presión y por tanto su temperatura y las nubes desaparecen lo que da lugar a un clima más seco a ese lado de la cordillera. Climas de la Tierra El clima es la media de los valores diarios recogidos de temperatura, precipitación, etc., en un lugar determinado durante un periodo largo de tiempo, normalmente 30 años. En líneas generales los climas de la Tierra se distribuyen por las distintas latitudes de la siguiente manera, según la clasificación climática de Köppen: • En la zona fría norte (polar) Esta zona se extiende al norte del círculo polar ártico, situado en la latitud 66º33' norte. En el interior de Groenlandia aparece el clima de hielos perpetuos y cerca del círculo polar ártico se da el clima de tundra. • En la zona templada norte Se extiende desde el círculo polar ártico hasta el trópico de Cáncer, situado a 23º26' al norte del ecuador. En ella se pueden distinguir dos franjas: ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 19 ▪ Una franja al norte desde el círculo polar ártico y cuyos límites sur son los 40ºN en Norteamérica, los 42ºN o 45ºN en Europa occidental y los 30ºN en el este de Asia. En esta franja en el extremo oeste de los continentes se da el clima marítimo de costa occidental. En el resto lo que predomina son variantes del clima continental. También aparece el clima estepario frío en el centro de los continentes. ▪ Una franja al sur de la anterior (subtropical), desde las latitudes citadas hasta el trópico de Cáncer. En estas latitudes, en el oeste de los continentes aparece el clima mediterráneo y al sur de él, el clima desértico cálido. En el centro de los continentes se encuentran los climas desértico y estepario. Por último, en el este de los continentes se da el clima subtropical. • En la zona cálida (tropical) Esta zona se extiende entre los trópicos, desde la latitud 23º26' N (trópico de Cáncer) a la latitud 23º26' S (trópico de Capricornio) En esta zona predominan los climas tropicales: ecuatorial en una franja sobre el ecuador y monzónico y de sabana conforme nos alejamos del ecuador. Aunque también se da el clima desértico cálido, y en las zonas de más altitud el clima templado con inviernos secos. • En la zona templada sur Se extiende desde el trópico de Capricornio hasta el círculo polar antártico, que se encuentra en la latitud 66º33' al sur del ecuador. En ella se pueden distinguir dos franjas: ▪ Una franja al norte (subtropical) entre el trópico de Capricornio y la latitud 40ºS. En estas latitudes, en el oeste de los continentes aparece el clima desértico cálido y al sur de él, el clima mediterráneo. En el centro de los continentes se encuentran los climas desértico y estepario. Por último, en el este de los continentes se da el clima subtropical. ▪ Otra franja al sur de la anterior, aproximadamente entre la latitud 40ºS y el círculo polar antártico. En estas latitudes en Nueva Zelanda y en el extremo sur de Australia el clima es marítimo de costa occidental. En Sudamérica, el sur de Chile tiene un clima marítimo de costa occidental y al este de los Andes aparecen los climas estepario frío y desértico frío. En el hemisferio sur no se da el clima continental ya que no existen grandes masas continentales en latitudes superiores a los 40 grados. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 20 • En la zona fría sur (polar) Esta zona se extiende al sur del círculo polar antártico. El clima de tundra no aparece apenas, salvo en alguna isla cercana al círculo polar. En torno al polo sur, la Antártida tiene un clima de hielos perpetuos. Las variables meteorológicas Las variables meteorológicas son parámetros, elementos caracterizadores del estado del tiempo que son medibles y que a través de su comportamiento permiten conocer cuál es la condición que presenta la atmosfera en su momento. Las variables meteorológicas por excelencia; es decir; las más importantes a la hora de conocer el estado de esa mezcla gaseosa que envuelve al planeta son la temperatura, la presión atmosférica, la humedad, el viento, la radiación solar y la evaporación; a estas se le suman otras de mayor especificidad dependiendo el objetivo perseguido o el área de estudio de la meteorología en la que se enfoque. A continuación, se describen puntualmente cada una de las variables meteorológicas: Variable Abreviatura Descripción Dirección del viento DIRS El valor obtenido es el promedio de 10 minutos de la dirección del viento. La dirección indica de donde proviene el viento, su unidad de medición es en grados Dextrorsum (giro en sentido de las manecillas del reloj) donde 0° es norte verdadero. Dirección del viento de ráfaga DIRR La dirección del viento de ráfaga es la dirección de donde proviene la ráfaga más intensa en un lapso de 10 minutos, su unidad de medición es en grados Dextrorsum (giro en sentido de las manecillas del reloj). Velocidad del viento VELS La velocidad del viento es el promedio aritmético de las velocidades medidas en un lapso de 10 minutos, su unidad de medición para EMAs es en km/h., para ESIMEs es m/s. Velocidad del viento de ráfaga VELR La velocidad del viento de ráfaga es la máxima velocidad medida en un intervalo de 10 minutos (se toman muestras cada 5 seg.), su unidad de medición para EMAs es en km/h., para ESIMEs es m/s. Temperatura ambiente promedio TEMP Es la temperatura ambiente promedio de las mediciones realizadas en un lapso de 10 minutos (se toman muestras cada minuto), su unidad de medición es en °C. Humedad relativa HR La humedad relativa es el promedio de las mediciones realizadas en un intervalo de 10 minutos (se tomanmuestras cada minuto), su unidad de medición es en %. Presión atmosférica PB La Presión atmosférica es el promedio de las mediciones realizadas en un lapso de 10 minutos (se toman muestras cada minuto), su unidad de medición es el hpa (Hectopascal). ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 21 Precipitación PREC Es la lámina de precipitación acumulada en un lapso de 10 minutos, su unidad de medición es el mm (milímetro). Radiación RAD-SOL La radiación solar (global) son los valores promedio medidos en un lapso de 10 minutos (se toman mediciones cada minuto), su unidad de medición es en W/m² (watt/m²). Importancia para el Agronegocio Las variables meteorológicas son muy importantes en los Agronegocios porque influyen mucho en la producción agraria. Además de que las enfermedades y plagas, la eficiencia en la absorción de nutrientes, y el requerimiento de agua que las plantas necesitan, y la duración de los ciclos vegetativos, todo esto depende en gran medida a las condiciones del clima. La meteorología agrícola debe por esto conocer las modificaciones que en el medio ambiente se crean, para así poder crear las barreras rompe-vientos, el riego y medidas contra las heladas para que los cultivos crezcan sin ningún problema. El monitoreo conjunto de la atmósfera registrando datos de campo y el apoyo de imágenes de satélite, permite evidenciar el calendario de siembras y cosechas a escala local, regional y nacional. Recomendar variables idóneas según el ciclo de producción; por ejemplo, variedades de maíz de ciclo largo o ciclo corto, de bajo requerimiento de agua, entre otras. La recomendación para el establecimiento de nuevos cultivos en áreas específicas se basa en conjuntar los índices históricos de las variables del clima, las características del suelo y en los requerimientos agroecológicos de los cultivos. Los productores agrarios: agrícolas, ganaderos, forestales, acuícolas, fruticultores, horticultores, etc., necesitan conocer las condiciones del clima en sus parcelas de producción para identificar el impacto que tendrán los fenómenos meteorológicos en el desarrollo de sus cultivos y aplicar las mejores prácticas al sistema de producción. Los agricultores deben tener información que les permita decidir qué cultivos se adaptan mejor a las condiciones climatológicas de la zona, deben conocer la fecha adecuada para el establecimiento de su cultivo (siembra y/o plantación), pueden elaborar un programa de riego en función del clima, suelo y etapa fenológica del cultivo, monitorear el clima les permite conocer las condiciones óptimas que requiere una plaga, enfermedad o maleza para su desarrollo y poder implementar un plan para el manejo fitosanitario del cultivo, pueden programar su cosecha, etc. En resumen, se puede alcanzar un mayor desarrollo agrario si se le da la importancia que se merece el estudio del clima y del tiempo en relación con los procesos de la producción en los Agronegocios. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 22 Estación Meteorológica ¿Qué es? Una estación meteorológica es un dispositivo que recoge los datos de distintas variables atmosféricas que son de interés para la meteorología. Pueden estar instaladas en cualquier terreno y parte del mundo y como veremos posteriormente existen de varios tipos. ¿Para qué sirve una estación meteorológica? La utilidad principal de una estación meteorológica es recoger y registrar datos meteorológicos, con esos datos se crea información de valor que pueden tener las siguientes funcionalidades: • Saber exactamente las condiciones meteorológicas de ese lugar. • Comparar esa información con otras estaciones meteorológicas de lugares cercanos. • Aportar información para realizar los pronósticos meteorológicos de los modelos numéricos. Las estaciones meteorológicas oficiales y que disponen de una calidad de datos proporcionan estos a los modelos numéricos tales como el ECWMF o el GFS para que realicen los cálculos de los pronósticos. • Crear información climática representativa del lugar en donde se toman los datos. • Crear alertas específicas ante fenómenos meteorológicos que pudieran ser de interés. • Correlacionar fenómenos meteorológicos con situaciones de riesgo, accidentes, destrucción de infraestructuras, etc. • Información para la agricultura. La información de las condiciones meteorológicas son una información de gran valor para las explotaciones agrarias que usan está información para tomar decisiones. Las variables que una estación meteorológica podría registrar son las siguientes. • Temperatura del aire • Humedad • Presión barométrica • Velocidad del viento • Dirección del viento • Precipitaciones • Nivel de UV • Temperatura en suelo • Humedad del suelo • Radiación solar • Visibilidad • Análisis de contaminación ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 23 • Medición de horas luz • Medición de la altura de las nubes Instrumentos de estación convencional y automática Los servicios meteorológicos han utilizado tradicionalmente estaciones convencionales (EC) pero en los últimos años el uso de las estaciones automáticas (EA) ha venido en aumento. Las estaciones automáticas contribuyen a mejorar la normalización de la información meteorológica, ya que con ellas se eliminan algunos problemas del sistema tradicional tales como la subjetividad del observador y los errores de digitación (Ureña-Elizondo, 2011; SE, 2013). Instrumentos de una estación meteorológica convencional Existen distintos parámetros para medir en la atmósfera y dos formas de hacerlo, una a través de la apreciación sensorial, es decir, percibiéndolas a través de nuestros sentidos y otra a través de instrumentos. Los instrumentos nos dan un valor exacto del parámetro. Para que las observaciones realizadas en distintos lugares sean comparables, tanto el instrumental, como su ubicación e instalación dentro de las estaciones meteorológicas están estandarizadas. Llamamos precisión de lectura a la menor división de la unidad de escala de medición que se puede leer. El Índice de error es el error residual de un instrumento de medición. Los instrumentos deben compararse con un instrumento patrón de exactitud muy alta. El máximo índice de error permisible en un instrumento se llama tolerancia. Existen errores que puede cometer el observador y estos son: el error al aproximar los valores y el error de paralaje. Este último se produce cuando la vista del observador no cae perpendicularmente al instrumento. He aquí una descripción de los instrumentos utilizados en las estaciones meteorológicas. Barómetro de mercurio Instrumento utilizado para medir la presión atmosférica. Pueden ser de ramas iguales o desiguales y en este último caso de cubeta fija y cero móvil o de cubeta móvil y cero fijo. La descripción que sigue se refiere al barómetro FORTIN (de cubeta móvil y cero fijo) que es el empleado en las estaciones meteorológicas de Argentina. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 24 Descripción: Se basa en el principio de Torricelli. Consta de un tubo de cristal lleno de mercurio con un extremo abierto que va sumergido en una cubeta situada bajo el tubo graduado. Lleva un termómetro adjunto para medir la temperatura del mercurio. Está construido de manera que se conoce la relación entre las secciones del tubo y la cubeta. La escala se hace de tal manera que las subidas del mercurio en el tubo estén compensadas por las bajadas del mercurio en la cubeta. Dispone de un medidor que puede deslizarse a lo largo del tubo graduado por medio de un sistema de engranajey piñó (vernier). La escala tiene una amplitud desde 560 Hpa a 1040 Hpa. Resiste temperaturas entre -15 y 50ºC y la precisión es de +- 0,3 Hpa. Debe contrastarse con un barómetro patrón. Instalación y medición: Se coloca en el interior de la estación meteorológica, ya que no puede estar expuesto al sol, ni a la corriente de aire. Deben colocarse sobre paredes por las que no pasen cañerías y debe estar a una altura en la que sea fácil medir y completamente vertical. Para medir la presión el primer paso es llevar el mercurio de la cubeta, mediante un tornillo, hasta el extremo de un índice de marfil (es el 0 de la escala). Este procedimiento se llama enrase. Luego se debe ajustar el vernier de manera que apenas toque el menisco que forma el mercurio. Paralelamente se debe medir la temperatura del termómetro adjunto. Todo esto debe realizarse rápidamente para que el calor de nuestro cuerpo no incida en la medición. Una vez leído el dato de presión se deben hacer algunas correcciones: Por temperatura, ya que la altura del mercurio varía con la temperatura, al igual que la escala (esta se hace de ínvar que es un material poco dilatable). Por gravedad (reducir a 45º de latitud y 0 metros) Barómetro aneroide Mide la presión atmosférica Descripción: Se fundamenta en la deformación que la presión atmosférica produce en una cápsula metálica (cobre o berilio), ondulada, elástica y cerrada (Cápsula de Vidi), en la que se ha hecho el vacío casi absoluto, a fin de que la temperatura del aire que contiene no influya en las indicaciones del aparato. El hecho de que la superficie de la cápsula sea ondulada se debe a que de esta manera aumenta la superficie sin afectar su resistencia. En el interior de la cara ondulada de la cápsula, y para evitar que se aplaste con la presión del aire, se coloca un resorte. Una aguja indicadora señala la presión en un círculo graduado. Debido a la inercia que este ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 25 instrumento tiene debido a su elasticidad, conviene golpearlo suavemente con los dedos antes de realizar la lectura de esta manera la aguja se pone en su punto. Instalación: Se coloca en el interior de la estación meteorológica Barógrafo Mide la presión atmosférica y registra su variación a través del tiempo - Tendencia barométrica. Descripción: Este instrumento consiste en un grupo de varias cápsulas aneroides apiladas, cuya deformación debida a la presión atmosférica, se traslada a través de un mecanismo a un pluma. Esta pluma grafica sobre una faja la variación de la presión atmosférica. La faja se coloca sobre un cilindro que posee un sistema de relojería que gira a razón de una vuelta por día o una vuelta por semana de acuerdo a la información que se quiera obtener. Instalación y medición: Debe instalarse a la sombra, sobre una repisa sin vibraciones. Para evitar la dilatación de las cápsulas por efecto de la temperatura, se utiliza un bimetálico, es decir dos metales cuyos coeficientes de dilatación se complementan de manera que la aguja quede en su lugar y no se vea afectada por los cambios de temperatura. También se coloca dentro de la cápsula un gas inerte que compensa esas variaciones Termómetro Registra la temperatura Descripción: Mide la temperatura de aire. Pueden ser de líquido en vidrio (mercurio o alcohol), de líquido en metal, basados en la deformación (bimetálico) o basados en la variación de un parámetro eléctrico: resistencia (resistores, termistores) o capacidad (termocap). Los más comúnmente usados son de líquido en vidrio. Están compuestos por un bulbo conectado a una columna capilar de diámetro muy pequeño (menor a 0.1 mm) en una cámara de vacío. La escala está detrás del capilar y todo el conjunto encerrado en un tubo de vidrio (pirex). El alcohol suele colorearse para hacer más fácil su lectura. Para medir debajo de -39ºC se usa una mezcla de mercurio con talio pudiendo llegar a - 58ºC. Instalación: Se coloca en el interior del abrigo meteorológico con su bulbo a una altura entre 1,5 y 2 metros de altura. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 26 Termómetro de máxima Registra la temperatura más alta del día Descripción: Es un termómetro de mercurio que tiene un estrechamiento del capilar cerca del bulbo o depósito. Cuando la temperatura sube, la dilatación de todo el mercurio del bulbo vence la resistencia opuesta por el estrechamiento, mientras que cuando la temperatura baja y la masa de mercurio se contrae, la columna se rompe por el estrechamiento y su extremo libre queda marcando la temperatura máxima. La escala tiene una división de 0,5ºC y el alcance de la misma es de -31.5 a 51.5ºC Instalación y medición: Se coloca dentro del abrigo meteorológico en un soporte adecuado, con su bulbo inclinado hacia abajo formando un ángulo de 2º con la horizontal. Luego de la lectura, para volver a ponerlo a punto se debe sujetar firmemente por la parte contraria al depósito y sacudirlo con el brazo extendido (maniobra similar a la que realizamos para bajar la temperatura de un termómetro clínico) Termómetro de mínima Registra la temperatura más baja del día Descripción: Están compuestos de líquido orgánico (alcohol) y llevan un índice coloreado de vidrio o marfil sumergido en el líquido. El bulbo tiene en general forma de horquilla (para aumentar la superficie de contacto del elemento sensible). Cuando la temperatura baja, el líquido arrastra el índice porque no puede atravesar el menisco y se ve forzado a seguir su recorrido de retroceso. Cuando la temperatura sube, el líquido pasa fácilmente entre la pared del tubo y el índice y éste queda marcando la temperatura más baja por el extremo más alejado del bulbo. La escala está dividida cada 0,5ºC y su amplitud va desde -44,5 a 40,5ºC Instalación y medición: Se coloca dentro del abrigo meteorológico en un soporte adecuado en forma horizontal. Luego de la lectura se debe poner nuevamente el índice en contacto con la superficie libre del alcohol. Termómetros de suelo Se utilizan para medir la temperatura del suelo y a distintas profundidades. Se recomienda que todo el termómetro esté sumergido para evitar el error por columna emergente. Los termómetros que miden distintas profundidades se colocan dentro de un compartimento de plástico, cerámica o cualquier material que adquiera la temperatura de la tierra. Psicrómetro Mide la humedad relativa. Hay dos tipos de psicrómetros los de ventilación forzada y los de ventilación natural. Me referiré a este último. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 27 Descripción: Consiste en un juego de dos termómetros iguales, uno de ellos llamado termómetro seco y el otro termómetro húmedo ya que tiene su bulbo recubierto por una muselina húmeda mediante una mecha que lo pone en comunicación con un depósito de agua destilada. Su funcionamiento es muy fácil de entender. El agua empapa la muselina y se evapora. Para evaporarse necesita calor, calor que toma del bulbo del termómetro. El agua evaporada es reemplazada por la que llega a través de la mecha. Este transporte de agua se ajusta a la velocidad de evaporación. Al termómetro le llega la misma cantidad de agua que se evapora. La velocidad de evaporación depende de la humedad del aire. Si el aire está seco habrá mayor evaporación y si el aire está saturado no podrá admitir más cantidad de vapor y por lo tanto no habrá evaporación. Instalación y medición: Este instrumento se coloca en un soporte dentro del abrigo meteorológico. El acceso a la humedad relativa, tensión de vapor y punto de rocío se hace mediante tablas, ingresando a las mismas con los datos de las lecturas de ambos termómetros. Termógrafo Registra gráficamentela temperatura a través del tiempo. Descripción: El sensor de este instrumento está constituido por un elemento bimetálico circular. Es decir, dos metales de diferente coeficiente de dilatación (invar y bronce o invar y acero). Cuando varía la temperatura se produce un cambio en el radio del elemento medidor que se transmite a un sistema de palancas que accionan un brazo inscriptor. La banda de registro va colocada sobre un tambor cilíndrico que contiene un mecanismo de relojería. Esta gira una vuelta en 24 horas o en una semana según se seleccione. La escala está dividida de a 1ºC. La amplitud es de -35 a 45ºC y la precisión es de +-0,5ºC. Instalación: Se coloca en el interior del abrigo meteorológico Higrógrafo Registra gráficamente la humedad a través del tiempo. Descripción: El sensor es un haz de cabellos que modifica su longitud según las variaciones de humedad. Esta variación de la longitud del haz de cabellos se transmite mediante un sistema de palancas a un brazo inscriptor, el cual, con un plomo acoplado en su extremo registra las variaciones de temperatura sobre una faja arrollada a un tambor cilíndrico. Este tambor dispone de un sistema de relojería que gira una vuelta en un día o en una semana según se seleccione. El alcance de la medida va de 0 a 100%. La escala se divide cada 5% de humedad relativa. Funciona con temperaturas de -35 a 70ºC y la precisión es de +- 2% Instalación: Se coloca en el interior del abrigo meteorológico. El haz de cabellos se debe limpiar con agua destilada. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 28 Anemómetro Pueden ser de coperolas, de hélice, de tubo pitot, eléctricos. Me referiré al primero de ellos (de coperolas) por ser el más usado. Descripción: Está compuesto por un conjunto giratorio formado por un eje y tres brazos con semiesferas adosadas (coperolas), formando un ángulo de 120º entre sí. Las coperolas pueden tener forma semiesférica o de cono truncado. Este instrumento está sujetado por rodamientos de acero inoxidable (rulemanes) introducidos en un casquete de metal. En el extremo del eje hay un disco con una serie de agujeros, un emisor y un receptor de luz infrarroja. Cuando coinciden emisor, orificio y receptor se envía un impulso eléctrico. La cantidad de pulsos depende de la velocidad de rotación. Instalación: Se coloca lejos de obstáculos, en general a 10 metros de altura. Veleta Mide la dirección del viento. Descripción: Sistema mecánico, perfectamente balanceado y paralelo al suelo. Puede ser de chapa común. Debe estar orientada perfectamente Norte-Sur. La información se transmite a través de electricidad (puede ser a través de un motor sincro-repetidor, que hace girar una aguja la misma cantidad de grados que ha girado la veleta; o a través de un disco codificado. Este disco tiene seis pistas y cada uno un sensor infrarrojo. La combinación de los diferentes sensores se traduce en un código binario que se envía a la estación. Instalación: El sensor se coloca a 10 metros de altura, alejado de obstáculos Pluviómetro Mide la cantidad de agua caída. Descripción: Consiste en un vaso cilíndrico receptor que tiene un aro de bronce para evitar salpicaduras, un embudo profundo y un recipiente colector más estrecho que conserva el agua caída. Allí queda protegida de la evaporación por el estrechamiento de la boca y por el dispositivo de doble paredes. Todo el conjunto está pintado de blanco para evitar la radiación solar. Instalación y medición: Se coloca sobre piso de césped bien cortado para evitar salpicaduras y la distancia a cualquier objeto cercano debe ser de por lo menos 4 veces su altura. La boca del pluviómetro debe estar perfectamente horizontal. A veces, para evitar la turbulencia del viento se le coloca una especie de pollerita al cuerpo del instrumento. La observación se hace cada 24 horas. El agua se trasvasa a una probeta de tipo pirex graduada en mm de precipitación. Pluviógrafo Registra la cantidad de agua caída y el tiempo durante el que ha caído. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 29 Descripción: Existen dos sistemas a sifón o flotador y de cangilones. El primero consiste en un depósito que recibe a través de un tubo de goma el agua de lluvia recogida por el embudo exterior. Dentro del depósito hay un flotador que sostiene directamente un brazo que lleva una pluma inscriptora. Casi desde el fondo del depósito sale un tubo de goma en forma de sifón., en el que la rama ascendente llega justo al nivel más alto al que se quiere llegar (que corresponde a 10 mm de precipitación). Cuando el agua del depósito llega a ese nivel, actúa el sifón y el recipiente se vacía completamente. Si continúa lloviendo vuelve a comenzar la subida. La curva obtenida tiene forma de zigzag con sus ramas ascendentes curvas e inclinadas y las descendentes rectas y verticales. El sistema de cangilones consiste en que al final del embudo, se coloca un recipiente que tiene dos compartimentos. Este recipiente se columpia y cuando se llena uno de sus compartimentos se inclina y se empieza a llenar el otro. Cada vuelco del cangilón representa 0,2 mm de precipitación. Cada vuelco hace girar una rueda dentada en un ángulo determinado y el movimiento de esa rueda dentada se transmite por medio de una leva a una palanca con una pluma inscriptora. Esta registra la cantidad de agua caída en una faja que gira sobre un cilindro con un sistema de relojería (una vuelta por día). El registro se hace en forma escalonada. El ancho de los escalones depende de la intensidad de la lluvia. Las pausas indican que dejó de llover. Instalación y medición: Las características de instalación de este instrumento coinciden con las del pluviómetro. Para medir la lluvia sólo deben sumarse las ramas ascendentes del registro de la faja. En el caso del pluviógrafo de cangilones se deben sumar tanto las subidas como las bajadas de la curva graficada en la faja. Tanque de evaporación Descripción: Tienen un diámetro de 1,5 a 2 metros con una altura de 30 a 40 cm. Pueden estar colocados sobre unas varas de madera en el suelo o enterrados en el piso. Se los llena con agua hasta unos 5 cm del borde y cada 24 horas se va midiendo el nivel y se saca la diferencia en mm (ese es el valor de la evaporación). Instalación y medición: Como el viento también influye en la evaporación, se coloca un anemómetro totalizador que marca la cantidad de km o metros que recorrió una partícula en el día. Además, es conveniente conocer la temperatura del agua. Piranómetros y pirheliómetros Miden la radiación solar difusa y directa. Descripción: El piranómetro o solarímetro mide la radiación solar global (difusa) recibida de todo el hemisferio celeste sobre una superficie horizontal terrestre. Tiene dos sensores uno negro y uno blanco protegidos por un vidrio que sólo deja pasar la radiación de onda corta. La diferencia de temperatura de estos dos sensores se traduce en impulsos eléctricos. Se coloca a 1,2 m del suelo. Colocado en forma invertida al solarímetro mide la radiación reflejada (albedómetro). El pirheliómetro mide la radiación solar directa que incide en forma normal sobre una superficie (esto se consigue colocando el sensor normalmente en el foco solar o bien sobre un montaje ecuatorial). ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 30 Medición: Se mide en calorías por centímetro cuadrado y minuto, o en vatios por metro cuadrado. Equivalencia: 1 cal /cm2 min = 696,67 W/m2 Heliofanógrafo Mide la duración de la insolación. Descripción: Consiste en una esfera de cristal que concentra los rayos solares sobre una tira de cartulina que se quema en el punto en que se forma la imagen del sol. Medición: Si el sol brilla durantetodo el día se forma un trazo carbonizado continuo, si el sol brilla de manera intermitente, el trazo será discontinuo. En este caso, la duración de la insolación se determina sumando las longitudes de las partes carbonizadas. Instrumentos de una estación meteorológica automática Una estación meteorológica automática (EMA) es una versión autónoma automatizada de la tradicional estación meteorológica, preparada tanto para ahorrar labor humana, o realizar mediciones en áreas remotas o inhóspitas. El sistema puede reportar en tiempo real vía sistema Argos, o el Global Telecommunications System, tener enlace de microondas, o salvar los datos para posteriores recuperaciones. Anemómetro - El anemómetro de 3 cazuelas está ubicado a 2 m sobre el suelo, y es un equipo que mide la tasa de rotación del instrumento movido por el viento, la cual es a la vez una función cuadrática de la velocidad del viento. Este tipo de anemómetro debe ubicarse de forma perpendicular al nivel del suelo y no debe verse afectado por vientos verticales. Piranómetro - Este instrumento, también ubicado a 2m sobre el suelo, mide la energía solar incidente directa y difusa. El sensor es una termopila con áreas cálidas y frías (negras y blancas). A mayor intensidad de radiación, mayor diferencia de temperatura entre las áreas. La diferencia en temperaturas es medida por una termopila diferencial cuya señal de salida tiene relación linear con el flujo de radiación solar. Pararrayos - Usado para conexión a tierra de eventuales descargas a tierra causada por rayos, eliminando problemas de cortocircuitos con el dataloger y las conexiones de los sensores. Veleta de viento - Ubicado a 2 m sobre el suelo, este instrumento mide simplemente la dirección horizontal del flujo de viento. Sensor de Temperatura y Humedad del Aire - Ubicado a 2 m sobre el nivel del suelo, estos sensores monitorean la temperatura y humedad del aire atmosférico. Panel Solar - El panel solar convierte energía proveniente de la radiación solar en energía eléctrica para la operación del dataloger y los sensores que así lo requieran. Durante la noche esta energía se acumula en una batería. https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Argos ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 31 Dataloger - El dataloger es el cerebro de la EAA. El dataloger toma las señales de entrada de todos los sensores de la estación y acumula la información generada. Diariamente las computadoras se comunican con las EAA y descargan la información acumulada. Los datalogers están capacitados para acumular datos de hasta una semana, evitando así la pérdida de información debida a eventuales problemas de comunicación. Al contrario de las estaciones meteo manuales, las automáticas no pueden reportar ni clase ni cantidad de nubes. Las primeras EMA se colocaban donde electricidad y líneas de comunicación estaban disponibles. Actualmente, las tecnologías de paneles solares, generador eólico y teléfono celular hacen posible las EMA inalámbricas. ASIGNATURA: CLIMATOLOGÍA Curso: Primero | Trimestre: Primero Manual de Autoaprendizaje | Unidad I Página | 32 Referencias: FAO, 1997. La agricultura y los cambios climáticos la función de la FAO Fernández M. 2009. Efecto del fenómeno El Niño en el agrosistema de papa y sus impactos socioeconómicos en los departamentos de Cundinamarca y Boyacá para el periodo de 1976-2006. Tesis para optar el grado de Magister en Meteorología. Facultad de Ciencias. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia. Salazar & Mejía. Efectos del cambio climático en el rendimiento de los cultivos. U. de Gto. México Conde C., Ferrer R. Gay C. & Araujo R. Impacto del cambio climático en la agricultura de México. Ureña, E. F. 2011. Utilización de estaciones meteorológicas automáticas como nueva alternativa para el registro y transmisión de datos. Rev. Posgrado y Sociedad. 11(1):33-49. https://concepto.de/climatologia/#ixzz6e4pV71ZG http://meteo.navarra.es/definiciones/diferenciaTiempoClima.cfm http://elobservadorm.blogspot.com/2018/10/variables-meteorologicas-radiacion.html https://smn.conagua.gob.mx/es/variables-meteorologicas https://es.scribd.com/document/397342774/Importancia-de-Las-Variables-Meteorologicas-en-La- Agricultura http://elmediodelcampo.com.ar/?p=4251 http://www.inia.org.uy/disciplinas/agroclima/le/cl_inst.htm https://www.tutiempo.net/meteorologia/instrumentos.html https://concepto.de/climatologia/#ixzz6e4pV71ZG http://meteo.navarra.es/definiciones/diferenciaTiempoClima.cfm http://elobservadorm.blogspot.com/2018/10/variables-meteorologicas-radiacion.html http://www.inia.org.uy/disciplinas/agroclima/le/cl_inst.htm https://www.tutiempo.net/meteorologia/instrumentos.html
Compartir