ASPECTOS GENERALES. 

3.01. DEFINICIÓN Y ASPECTOS GENERALES DE LA PRECIPITACIÓN

 

DEFINICIÓN: Es el. Conjunto de las aguas meteóricas que, recogidas en la atmósfera por condensación del vapor de agua, caen ala superficie de la tierra en forma de lluvia, nieve, etc.

LA PRECIPITACIÓN

 FORMACIÓN: Por causa del calentamiento de las masas de aire cerca de la superficie motivados por diferencia de radiación, estas ascienden hasta altura de enfriamiento suficientes para llegar a la saturación, pero en este estado saturado o casi saturado es necesario la presencia de núcleos de condensación para que se forme neblina o gotas de agua y núcleos de congelamiento para que se forme los cristales de hielo.

MANTENIMIENTO DE LA PRECIPITACIÓN. Mediciones realizadas demuestran que lo normal es que el agua de lluvia que cae a tierra sea mucho mayor que el agua contenida en la nube la única explicación es que las nubes se rehacen continuamente durante el proceso mismo de la formación de las precipitaciones, lo que significa una alimentación constante a partir del vapor de agua de los alrededores, esto se produce principalmente.

TIPOS DE PRECIPITACIONES.

 

PRECIPITACIONES CONVECTIVAS: Estas precipitaciones son de gran intensidad y de corta duración, y se concentran en pequeñas áreas.

PRECIPITACIONES OROGRAFICAS: Resultan de la ascensión mecánica de corrientes de aire húmedo con movimiento horizontal cuando chocan sobre barreras naturales, tales como montañas

PRECIPITACIONES POR CONVERGENCIA: Las precipitaciones por convergencia, en general, son de larga duración y presentan intensidades de bajas a moderadas, y se esparcen por grandes áreas.

Frente frío

Masa de aire caliente

Masa de aire frío

3.02.- MEDICIÓN Y REGISTRO DE DATOS DE PRECIPITACIÓN.

 PLUVIÓMETROS

Para poder leer con mas precisión el agua recogida (±0,1 mm) un pluviómetro recoge el agua en una bureta de sección menor a la de la boca del pluviómetro. La lectura del agua recogida se efectúa una vez al día.

PLUVIÓMETROS SIMPLES

En principio cualquier recipiente abierto de paredes verticales puede ser de pluviométrico, por lo que interesa es retener el agua llovida para luego medirla.

El pluviómetro Estándar del U.S. National Weather Service, como se muestra en la figura, consta de un recipiente cilíndrico(a), un embudo colector(b) de diámetro 8” y un tubo medidor(c) de área igual a un décimo del área del embudo colector, de esta manera 1 mm. De lluvia llenara el tubo medidor 10 mm. Con el cual se mejora la precisión de la lectura. Con una regla graduada en mm. Es posible estimar hasta los decimos de mm.

PLUVIÓMETROS REGISTRADORES (PLUVIOGRAFOS) Básicamente el agua es recibida por un embudo y conducido con doble comportamiento oscilante alrededor de un pivote. El movimiento oscilante del deposito es transmitido a una aguja que va marcando su trazo en un papel enrollado sobre un tambor que gira gracias a un mecanismo de relojería. El nombre del gráfico resultante es el Pluviograma.

Pluviógrafo Clásico

• PLUVIÓMETROS TOTALIZADORESSe utilizan cuando hay necesidad de conocer pluviométria mensual o estacional de una zona de difícil acceso donde solo se va unas veces al año. Estos pluviómetros acumulan el agua llovida durante un periodo de tiempo mas o menos largo. para proteger el agua de la congelación se usa cloruro de calcio u otro anticongelante y para protegerla de la evaporación una capa de aceite.

3.03. ANÁLISIS ESTADÍSTICOS DE LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN.

Es una serie de datos estadísticos de una estación hidrológica de medidas es indispensable es necesario resumir esta multitud de cifras en elementos sintéticos y caracterizan la estación desde el punto de vista considerado.Se busca definir valores individuales Xi con i ≤ n, desde los tres puntos de vista siguientes

• DESVIACIÓN ESTÁNDAR.

S = (Σ (X – X) 2) √ n-1

• VARIANZA.

Var = S2

• RANGO diferencia entre los valores mayores y menor de la serie

• COEFICIENTE DE VARIANZA

C.V = S X

DISPERSION O FLUCTUACIÓN DE DIVERSAS CONSERVACIONES ALREDEDOR DEL VALOR CETRAL

• CARACTERISTICA DE FORMA. Se define por el coeficiente de oblicuidad.

C.S = q . S2

q = n ∑ (x –x)3

(n-1)(n- 2) C.S = 0 Distribución simétrica C.S > 0 Distribución oblicua hacia la derecha C.S < 0 Distribución oblicua hacia la izquierda

3.04.- COMPLETACION DE DATOS FALTANTES

Muchas estaciones de precipitación tienen periodos faltantes en su registro, debido a que el observador se ausenta, o a falla instrumental.Se llama correlación a la operación o procedimiento por medio del cual se completan los datos faltantes.

MÉTODOS DE ESTIMACIÓN

1 ) Método de U. S Weather Bureau : de los datos faltantes son lluvias diarias, se escogen 3 estaciones índices A, B y C.

a ) Si la precipitación anual media es cada estación índice ( XA, XB, XC ) esta dentro de un 10% de la correspondiente a la estación incompleta (X), un promedio aritmético simple de las precipitaciones en las estaciones índices da una estimación adecuada.

b ) Si la precipitación anual media en cada en cada estación índice defiere de aquella de la estación problema en mas de un 10% se utiliza la formula.

Px = 1/3 ( X / XA * pA + X / XB * pB + X / XC * pC )

Si los datos faltantes son precipitaciones anuales, se puede aplicar el método de los promedios o el método e la recta de regresión.

2 ) Método de los promedios: Se escoge una estación índice ( A ) cuya precipitación anual media es XA, si la estación problema es la estación X, se llama sus correspondientes precipitación anual media X y se establece.

X = XXA XA

De donde se puede despejar X que el dato faltante. Hay que tener cuidado de hallar los valores medios para el periodo común de registro.

3 ) Método de la recta de regresión: por razones de comodidad se va a designar con “y” a la estación incompletos y con “x” ala estación índice. Básicamente, el método consiste en :• Dibujar el diagrama de dispersión ( puntos de coordenadas x,y )

• Ajustar una recta a ese diagrama de dispersión.

• Esta recta, llamada “línea de regresión”, se usa para completar la información faltante en “y”.

Esto mismo puede realizarse analíticamente.

Cuando hay varias estaciones índices surge la interrogante de cual de ellas utilizar. La respuesta la encontramos en la estadística: de varias estaciones índices la mejor correlacionada como la estación incompleta es la de mejor coeficiente de correlación r

r = ( X - X ) ( Y - Y ) ( n –1)*Sx*Sy

n …… numero de pares de datos conocidos igual numero de datos de Y.x……. Media aritmética de los datos de X que forma pareja con los de Y.y……. Media aritmética de todos los datos de Y.Sx…… desviación estándar para todos los datos de X que forman pareja con los de Y.Sy……desviación estándar para todos los datos de Y.

Sx = ( X – X )2

n – 1

Sy = ( Y – Y ) n – 1

Los valores de r varían de –1 a +1.

r = 0, significa que no existe ningún grado de asociación entre los valores de X y los valores de Y(correlación nula)

r = 1, significa que los puntos del diagrama de dispersión se alinean en una recta de pendiente positiva (correlación directa optima)

r = -1, significa que los puntos del diagrama de dispersión se alinean en una recta de pendiente negativa (correlación inversa optima).

y y y

r = 0 r = 1 r = -1

x x x

En el caso presente las precipitaciones anuales, la experiencia indica que la correlación es directa y entonces la ecuación de la recta de regresión es :y = X + BX ………… ( * ) La letra y con índice ( y ) se emplea para referirse a los valores derivados de la recta de regresión.Los valores de los coeficientes X y B se hallan generalmente con la teoría de los mínimos cuadrados.En vez de ( * ) se prefiere usar :Y = a + b (x – x)Siempre con la teoría de mínimos cuadrados se halla:a = yb = (x-x)y = xy – nxy (x-x)2 x2 – nx2

Se demuestra también que : b = r*Sy SxSiendo r, coeficiente de correlación

Ejemplo: La siguiente tabla contiene las precipitaciones mensuales registradas en la estación de Sibayo, en Puno tomados de una determinada referencia.

E F M A M J J A S O N D1951195219531954195519561957195819591960

156.3126.3100.3123.6114.1122.482.3064.00193.4152.4

133.8163.9255.9154.481.10164.7145.5131.966.10152.3

55.20152.286.00221.622.60150.0123.2102.6225.691.10

6.4015.031.917.81.203.505.3025.110.855.1

0.000.0011.418.01.700.006.307.900.0028.0

2.100.000.006.000.0027.10.001.000.600.80

3.400.000.003.000.000.002.500.000.000.00

3.100.000.000.000.400.002.700.006.1024.8

33.60.000.005.002.208.7013.85.0024.117.7

1.409.0011.521.30.005.8024.25.9029.96.30

6.8076.429.922.811.21.6031.29.7068.0103.5

56.576.427.1160.914.097.024.9213.552.9163.7

458.6619.2554.0754.4248.5580.8461.9566.6677.5795.7

Prom. 123.5 145.0 123.0 17.2 7.3 3.8 0.9 3.7 11.0 11.5 36.1 88.4 571.7

VALOR CENTRAL DOMINANTE: Es la precipitación anual media o módulo pluviométrico anual, este valor da una idea de la magnitud de las lluvias. En Este caso el valor es 571.7 mm.

RANGO: Es la diferencia entre los valores extremos de la precipitación anuales . en este caso el valor se obtiene de la diferencia de los valores máximos y mínimos : 795.7 - 248.5 = 547.2 mm.

DESVIACIÓN ESTÁNDAR O DETERMINACIÓN TÍPICA

Sx = ( X - X ) 2

n - 1

Donde :Sx : desviación estándar de las precipitaciones anuales

X : valor promedio de las precipitaciones anuales : 571.7 mm

X : cada una de las precipitaciones anuales del registro

n : longitud del riesgo en anos . En este caso es 10 anos .

Haciendo los cálculos se obtiene : Sx = 159 mm.

Coeficiente de variabilidad se define r ( x ) = Sx * 100 X En este caso r ( x ) = 27.8 %

Ejemplo de aplicación:

XA X

1984 754 731

1985 766 690

1986 166

1987 410 306

1988 576 610

X = 731 + 690 + 306 + 610 = 584.3 4

XA = 574 + 766 + 410 + 576 = 626.5 4

Reemplazando valores encontramos:

X = X * XA = 584.3 x 166 = 154.8 mm. XA 626.5

Si hay dos o tres estaciones índices se procede igual con cada una de ellas, obteniéndose dos o tres valores X.

3.07.- MÉTODOS PARA DETERMINAR LA PRECIPITACIÓN ANUAL CAÍDA EN UNA CUENCA.

A partir de las lluvias medidas en el los pluviómetros es posible calcular la precipitaron media en la cuenca. Singularmente útil resulta la precipitación media anual o modulo pluviométrico anual, en al cuenca.

Los pluviómetros deben ubicarse estratégicamente y en numero suficiente para que la información resulte de buena calidad.

3.08.- MÉTODO DEL POLÍGONO THIESSEN.

Este método concite en:

• Unir las estaciones formando triángulos.

• Trazar la mediatices de los lados del triángulo formando polígonos. Cada polígono es el área de influencia de una estación.

• Hallar las áreas a1, a2, ….., an de los polígonos.

• Si p1, p2, …. , pn son las correspondientes precipitaciones anuales, entonces:p = p1*a1 + p2*a2 + ….. + pn*an a1 + a2 + …..+ an

Donde “ p “ es la precipitación anual media en la cuenca.

3.09.- MÉTODO ARITMÉTICO.

Promedio aritmético: Si p1, p2, … , pn son las precipitaciones anuales observadas en diferentes puntos de la cuenca, entonces la precipitación anual media en la cuenca es:

p = p1 + p2 +….. + pn n

3.10.- MÉTODO DE LAS CURVAS ISOYETAS.

Se define isoyeta la línea de igual precipitación. El método consiste en:

• Trazar las isoyetas, interpolando entre las diversas estaciones, de modo similar a como se trazan las curvas de nivel.

• Hallar las áreas a1, a2,…., an entre cada 2 isoyetas seguidas.

• Si po, p1, …, pn son las precipitaciones anuales representadas por las isoyetas respectivas, entonces:

Po + p1 * a1 + ….. + pn-1 + pn * an P = 2 2

a1 + ….. +an

CONCLUSIONES: • Es necesario conocer el lugar o la zona geográfica en que se esta realizando el estudio,

para saber que factores ambientales afectan para así poder estimar con que método o forma de estudio podemos analizar.

• El estudio de las precipitaciones de todo lo que se refiere a su formación o clasificación nos da una idea de lo que ocurre en una nube.

• El análisis matemático y estadístico que se hacen a las estaciones pluviométricas nos garantiza trabajar con una mayor perfección para prevenir las consecuencias que pueden originar las precipitaciones.

RECOMENDACIONES:

• Para tener una idea global sobre el estudio de las precipitaciones, es necesario ir al campo para ver los instrumentos que se utilizan para dicho estudio y así tener una idea mas practica de este proceso lo cual nos facilita su entendimiento.

• Se recomienda buscar información previa de las zonas que se desea estudiar a través de diferentes organizamos, SENAMHI, proyecto especial Huallaga Central y Bajo Mayo, etc.