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Precipitación

¿Qué es la precipitación?

Precipitación se define como un producto líquido o sólido de vapor de agua condensado que cae de las nubes o se deposita desde el aire hacia el suelo. Esto incluye lluvia, nieve, granizo, rocío, etc. Se mide la cantidad total y la intensidad, que se dan en las siguientes unidades:

Cantidad total:

  • Columna de agua Mm (mm)

Intensidad:

  • Milímetros por hora (mm/h)

¿Cómo se mide la precipitación?

La cantidad de precipitación siempre se mide en un tanque colector, llamado pluviómetro. Esto puede ser un dispositivo automático y enviar valores medidos como una señal digital o la medición se realiza manualmente, lo que significa que un humano tiene que leer la cantidad. Hay dos tipos principales de pluviómetros que miden el volumen o el peso del agua.

Dependiendo del tipo de dispositivo, un intervalo de medición puede ser de algunos segundos a varios días. Esto tiene un gran impacto en la precisión.

La intensidad de precipitación puede ser emitida directamente por instrumentos de medición automatizados. Por lo general, se mide a intervalos de 10 segundos y se promedia en un minuto. Dichos indicadores modernos son capaces de mapear la fuerte variabilidad de la precipitación.

¿Cómo se debe instalar un pluviómetro?

Los pluviómetros no tienen una norma clara de la OMM (Organización Meteorológica Mundial). Sin embargo, en la mayoría de los países, los medidores se instalan entre 0,5 y 1,5m sobre el suelo. Además, los instrumentos deben procesarse de tal forma que la menor cantidad de agua posible pueda salpicar, adherirse a los bordes o salpicar desde el suelo hacia el dispositivo. Además, es aconsejable evitar cualquier obstáculo en el medio ambiente, ya que estos interceptan las precipitaciones por un lado y, por otro lado, causan turbulencias en el aire, lo que también afecta la precipitación. Esto también se aplica a estaciones con múltiples dispositivos de medición. Estos capturan parte de la precipitación y arrojan una especie de "sombra" en el pluviómetro. Por lo tanto, es aconsejable instalar los pluviómetros lejos de los otros dispositivos de medición. Para lugares muy expuestos hay pluviómetros con protección contra el viento para minimizar la turbulencia causada por el dispositivo.

Figure 1: Pluviometer with a tipping mechanism

¿Qué instrumentos de medición se usan?

Los servicios meteorológicos nacionales como MeteoSwiss generalmente usan uno de dos dispositivos diferentes para medir la precipitación:

  • Un pluviómetro con sistema basculante y calefacción para nieve fundida como el dispositivo Lambrecht 15188 (Figura 1)
  • Un pluviómetro basado en el principio de pesaje, que también se calienta dependiendo de las condiciones climáticas, por ejemplo, el Ott Pluvio2 (Figura 2)

Los instrumentos que determinan la precipitación mediante pesaje son más precisos que los dispositivos de inclinación, pero requieren un mayor esfuerzo de mantenimiento y, por lo tanto, no son adecuados para ubicaciones remotas.

¿Qué otros métodos de medición están disponibles?

La forma más fácil de medir la precipitación es poner un tanque de medición con una balanza al aire libre y leer manualmente la cantidad después del evento de precipitación. Sin embargo, tal método es muy propenso a errores y requiere un alto nivel de personal.

Figure 2: Pluviometer with a weighing sensor

En meteorología, las variantes presentadas anteriormente son las más utilizadas. Los instrumentos de medición con sistema de inclinación tienen un contenedor colector que se inclina cuando el agua alcanza un cierto nivel y, por lo tanto, se vacía. Cada movimiento de inclinación desencadena una señal que es detectada por una computadora que calcula la intensidad y la cantidad total.

Otro método de medición es pesar la precipitación, lo que permite un cálculo muy preciso de la cantidad. Además, este método se puede usar para crear series de tiempo continuas de alta resolución que representen tanto la cantidad como la intensidad de la precipitación. La única desventaja de estos sensores es que el contenedor colector, al menos para los modelos más antiguos, debe vaciarse a mano.

Además, hay distrómetros ópticos láser, que utilizan rayos láser para medir el tamaño y la velocidad de cada gota/copo de nieve, con lo que se calcula la lluvia, la intensidad y la visibilidad resultante. Sin embargo, estos dispositivos son en términos de precisión, especialmente en intensidad, los modelos anteriores.

Dificultades de medición de precipitación

En contraste con la temperatura, la variabilidad espacial de la precipitación es significativamente mayor. Si bien la temperatura entre dos estaciones meteorológicas en terreno llano se comporta casi linealmente y, por lo tanto, puede interpolarse bien, esto es muy difícil para la precipitación, ya que los eventos de precipitación, en particular las tormentas eléctricas, pueden ocurrir a muy pequeña escala.

Además, las mediciones de precipitación son muy propensas a errores. Una gran parte de los errores depende del lugar, ya que incluso pequeños obstáculos, como un árbol o una línea eléctrica, pueden influir en el resultado de la medición al absorber parte de la precipitación. Los fuertes vientos incluso amplifican esta influencia, porque incluso los obstáculos a mayores distancias pueden influir en la precipitación causada por la turbulencia del aire.

Además, las salpicaduras de otros objetos en las proximidades de un pluviómetro pueden ingresar al contenedor de recolección y así falsificar la medición.

Otro problema es la contaminación del contenedor por otros objetos. Especialmente en otoño, muchas hojas se transportan por el aire y pueden asentarse en la abertura del pluviómetro. También se pueden acumular otros objetos como ramas, polvo o arena y así contaminar el contenedor de medición.

En lugares con nieve, los medidores deben calentarse para que la nieve no pueda llenar ni cubrir el contenedor, sino que se derrita y se pueda medir como un precipitado líquido. Es importante que el calentamiento sea constante, ya que el volumen de agua depende de la temperatura.

Otra fuente de error es la evaporación del agua por radiación solar. Por lo tanto, el equipo debe consistir en un embudo, que conduce el agua al tanque de medición debajo. La estrecha abertura del embudo minimiza los errores debidos a las pérdidas por evaporación.

¿Cuántas estaciones de medición hay?

MeteoSwiss opera 260 estaciones meteorológicas automáticas que miden la precipitación. Estos se complementan con una red de alrededor de 300 estaciones privadas, ya que la precipitación es un fenómeno muy local.

Figure 3: Global network of precipitation measurement

El Centro Global de Climatología de Precipitaciones (GPCC), que es operado por DWD (Servicio Meteorológico Alemán) en nombre de la OMM, recolecta datos de calidad controlada de, a veces, más de 50,000 estaciones de medición de precipitación en todo el mundo. Las series de tiempo de estas mediciones a menudo tienen lagunas muy grandes y son propensas a errores a pesar del control de calidad, por lo que no se recomienda el uso automatizado de estos datos y se recomienda una inspección de calidad renovada para las validaciones.