Se refiere a la determinación de la cantidad (o lámina) de agua precipitada sobre la superficie del terreno. Esa medición no puede ser hecha sobre todo el área de interés, sino en algunos previamente escogidos, donde se instalan pluviómetros o pluviógrafos. Se debe resaltar, entonces, el carácter puntual de las mediciones de precipitación. 5.4.1. Pluviómetros
Un pluviómetro es un recipiente colector de lluvia que almacena el agua en un depósito interno, captada a través de una boca horizontal de área estandarizada de 200 cm2 o 400 cm2 por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), organismo de las Naciones Unidas que trata de la estandarización mundial de las mediciones y observaciones meteorológicas, entre otras cosas. La altura de lluvia se determinará vertiendo el agua almacenada en el pluviómetro, en una probeta graduada en milímetros y décimos de milímetro, colocada sobre una superficie horizontal.
La cantidad de lluvia que entra en el aparato depende de la exposición al viento, de la altura del instrumento y de la altura de los objetos vecinos al pluviómetro. El efecto del viento altera las trayectorias del aire en el espacio vecino al pluviómetro y causa turbulencia en los bordes del aparato, produciendo errores en los valores de la lluvia medida. La distancia mínima de los obstáculos próximos (edificios, árboles, cerros, etc.) debe ser igual a cuatro veces la altura del obstáculo, debiendo el local de instalación estar protegido del impacto directo del viento. Cuando eso no ocurre, se usan protecciones (flexibles o rígidas) alrededor del instrumento para reducir las perturbaciones aerodinámicas.
la altura de la boca del pluviómetro sobre el suelo debe ser de 1.50 m, sin embargo, el lugar ideal para instalación sería exactamente al nivel del suelo, que es donde interesa medir el valor de la lluvia. Los pluviómetros así instalados deben poseer una reja protectora especial para reducir los efectos de los goteos de agua de la región circundante a la boca del aparato. En la operación del instrumento se deben eliminar o minimizar las siguientes fuentes de error:
- pérdidas por evaporación del agua contenido en el colector
- conteo incorrecto del número de probetas resultantes, en el caso de lluvias grandes - agua derramada durante la transferencia del colector a la probeta
- graduación de la probeta que no corresponde al área de la boca del pluviómetro - lectura defectuosa de la escala de la probeta
- anotación incorrecta en el cuaderno del observador
El pluviómetro es un aparato totalizador, que marca la altura de lluvia total acumulada en un período de tiempo dado. Su lectura es hecha normalmente una vez por día (a las 09:00 h), generándose con ello series de valores diarios de precipitación.
Hidrología Aplicada Capítulo 5: Precipitación
5.4.2. Pluviógrafos
Cuando es necesaria información más detallada de la precipitación, como su distribución temporal, o la variación de las intensidades, se usa el pluviógrafo, instrumento que registra esos valores, generalmente en un gráfico con coordenadas apropiadas. Existen en uso tres tipos básicos de pluviógrafos: de flotador, de cuba basculante y de masa.
a) Pluviógrafo de flotador
O bolla (tipo Helmann) almacena el agua de lluvia en un pequeño depósito que posee un flotador ligada a una pluma que escribe sobre un gráfico enrrollado sobre un tambor que gira impulsado por un reloj. Cuando llueve, el agua dentro del depósito hace subir verticalmente el flotador (y la pluma), hasta una altura de lluvia calculada en 10 mm. En ese instante, un sifón descarga automática e instantáneamente el depósito, volviendo la pluma a la posición cero, para iniciar otra subida. El trazo producido es continuo, pero volviendo a cero por cada 10 mm de lluvia.
b) Pluviógrafo con sistema de cuba basculante
utiliza como sensor una pequeña cuba con dos compartimientos de 0.5 mm de capacidad, que reciben la lluvia alternadamente. Cuando se llena uno de ellos, el propio peso hace bascular la cuba, vaciándolo y emitiendo un impulso eléctrico que puede ser aprovechado para accionar un registrador en gráfico de papel, en cinta perforada, en cinta magnética o cualquier sistema de almacenamiento disponible, como memorias de estado sólido. El registro es discreto, en grados de 0.5 o 0.1 mm y representa la ventaja de que el sistema de registro no necesita estar localizado en el mismo punto que el sensor, siendo, por lo tanto, ideal para telemedición o telemetría, ya que la señal generada puede ser transmitido a distancia.
c) El pluviógrafo de masa
es una balanza que acumula el agua en un pequeño depósito que, al aumentar de peso, desciende y mueve un brazo y una pluma que escribe sobre un papel graduado enrrollado sobre un tambor que gira mediante un sistema de relojería. El depósito descarga automáticamente al alcanzar 10 mm, gracias a un sifón interno. 5.4.3. Cuantificación de la Lluvia con Radar
El radar permite efectuar observaciones del movimiento local de los núcleos de precipitación, y ciertos tipos de radar posibilitan estimar la cantidad de lluvia, basada en la existencia de correlación entre la intensidad de la precipitación y la señal reflejada por las gotas de lluvia.
Sin embargo, las estimaciones hechas independientemente por radar y por pluviómetros, obedecen a filosofías diferentes por lo que, al utilizar los datos de radar para fines hidrológicos, se debe interpretarlos adecuadamente. Esencialmente, el radar estima una media de las intensidades de lluvia en el volumen abarcado por la señal, mientras que el pluviómetro cuantifica la precipitación sobre una pequeña superficie horizontal, casi al ras del suelo (lluvia puntual). Varios factores contribuyen para que una misma lluvia, observada por radar y por pluviómetros, presenten diferencias en el valor que varían en función de la distancia que la lluvia esté del radar. El volumen iluminado por la señal está a alturas cada vez mayores sobre la superficie en función de la curvatura terrestre y sus dimensiones aumentan con
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aquella distancia, en virtud de la divergencia de la señal de radiación emitido por el radar.
Para fines hidrometeorológicos, el alcance efectivo del radar varía entre 40 a 200 km y se define como la distancia máxima a la cual la correlación entre las intensidades del eco del radar y la precipitación, permanece válida. Las ecuaciones utilizadas en el cálculo son de la forma:
P
P
AhZ
R
=
π
λ
α
4 2 48
(5.1)P
es la potencia media (en watts) recibida en una serie de impulsos P es la potencia de pico transmitida (en watts)A es el área de la antena (en m2) h es la longitud de onda (en m) R es el alcance (en m)
α índice de refracción del agua (= 0,9313 para h = 10 cm y 10° de temperatura) Z es la reflectividad, definida como: Z = 200 I1,6
I la intensidad de lluvia en mm/h