Meteorología e Hidrológica

Meteorología

La meteorología es la ciencia interdisciplinaria, fundamentalmente una rama de la Física de la atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen.

La meteorología es una rama de la geofísica que tiene por objeto el estudio detallado de la envoltura gaseosa (atmosfera) de la tierra y sus fenómenos.

Se debe distinguir entre las condiciones actuales y su evolución llamado tiempo atmosférico, y las condiciones medias durante un largo periodo que se conoce como clima del lugar o región.

Mediante el estudio de los fenómenos que ocurren en la atmósfera la meteorología trata de definir el clima, predecir el tiempo, comprender la interacción de la atmósfera con otros subsistemas, etc. El conocimiento de las variaciones climáticas ha sido siempre de suma importancia para el desarrollo de la agricultura, la navegación, las operaciones militares y la vida en general.

Símbolos Meteorológicos

Mapa Climático

Historia de la Meteorología

Desde la más remota antigüedad se tiene constancia de la observación de los cambios en el clima, asociando el movimiento de los astros con las estaciones del año y con los fenómenos atmosféricos.

Los progresos posteriores en el campo meteorológico se centraron en que nuevos instrumentos, más precisos, se desarrollaran y pusieran a disposición. El primer descubrimiento de la dependencia de la presión atmosférica en relación a la altitud fue realizado por Blaise Pascal y René Descartes; la idea fue profundizada luego por Edmund Halley. Otros progresos tecnológicos, fueron la investigación de la dependencia del volumen del gas sobre la presión y el experimento de Benjamin Franklin con el volantín y el rayo.

El primero en definir de modo correcto la circulación atmosférica global fue George Hadley, con un estudio sobre los vientos alisios efectuado en 1735. En sus inicios, ésta fue una comprensión parcial de cómo la rotación terrestre influye en la cinemática de los flujos de aire.

La observación sinóptica del tiempo atmosférico era aún compleja por la dificultad de clasificar ciertas características climáticas como las nubes y los vientos. Este problema fue resuelto cuando Luke Howard y Francis Beaufort introdujeron un sistema de clasificación de las nubes (1802) y de la fuerza del viento (1806), respectivamente. El verdadero punto de cambio fue la invención del telégrafo en 1843 que permitía intercambiar información sobre el clima a velocidades inigualables.

En los años 1950, los experimentos de cálculo numérico con computador mostraron ser factibles. En 1960, el lanzamiento del TIROS-1, primer satélite meteorológico en funcionar, significó el inicio de una era de difusión global de las informaciones climáticas.

En los años recientes, se han estado desarrollando modelos climáticos a alta resolución, usados para estudiar los cambios a largo plazo, sobre todo el actual cambio climático.

Ramas de la Meteorología

Divisiones de la Meteorología1) Meteorología sinóptica: estudia las variaciones diarias de las

condiciones atmosféricas a gran escala.

2) Meteorología dinámica: se encarga del estudio de los movimientos en la atmósfera y su evolución temporal basada en los principios de la mecánica de fluidos.

3) Meteorología física: su función es el estudio de la estructura y composición de la atmósfera así como las propiedades eléctricas, ópticas, termodinámicas, radiactivas, entre otras.

4) Micrometeorología: estudia la variación de los elementos meteorológicos cerca de la tierra en un área pequeña y otros muchos fenómenos.

El estudio de las capas más altas de la atmósfera (superiores a los 20 km o 25 km) acostumbra a implicar el uso de técnicas y disciplinas especiales, y recibe el nombre de aeronomía. El término aerología se aplica al estudio de las condiciones atmosféricas a cualquier altura.

Meteorología aplicada

La meteorología aplicada tiene por objeto acumular constantemente un máximo de datos sobre el estado de la atmósfera y, a la luz de los conocimientos y leyes de la meteorología teórica, analizarlos, interpretarlos y obtener deducciones prácticas, especialmente para prever el tiempo con la máxima antelación.

Como la atmósfera es una inmensa masa gaseosa sujeta a variaciones constantes que, la mayoría de las veces se producen en el ámbito regional, su estado en un momento dado sólo puede ser conocido si se dispone de una red suficientemente densa de puestos de observación o estaciones meteorológicas, distribuidas por todas las regiones del globo terrestre, que a horas fijas efectúan las mismas mediciones (temperatura, presión, humedad, viento, precipitaciones, nubosidad, etc.) y transmiten los resultados a los centros encargados de utilizarlos.

Objetos de Estudio

Lo concerniente a la climatología y la previsión del tiempo. Su campo de estudio abarca, por ejemplo, las repercusiones en la Tierra de los rayos solares, la radiación de energía calorífica por el suelo terrestre, los fenómenos eléctricos que se producen en la ionosfera, los de índole física, química y termodinámica que afectan a la atmósfera, los efectos del tiempo sobre el organismo humano, etc.

Los temas de la meteorología teórica se fundamentan, en primer lugar, sobre un conocimiento preciso de las distintas capas de la atmósfera y de los efectos que producen en ella los rayos solares. En particular, los meteorólogos establecen el balance energético que compara la energía solar absorbida por la Tierra con la energía irradiada por ésta y disipada en el espacio interestelar. Todo estudio subsiguiente implica, por lo demás, un conocimiento de las repercusiones que tienen los movimientos de la Tierra sobre el clima, la temperatura, la sucesión de las estaciones, etc.

También dan lugar a profundos estudios teóricos los dos parámetros principales relativos al aire atmosférico: la presión y la temperatura, cuyos gradientes y variaciones han de ser conocidos con la mayor precisión.

En lo concerniente a la evolución del tiempo, tiene especial importancia el estudio del agua atmosférica en sus tres formas: (gaseosa, líquida y sólida), así como las condiciones y circunstancias que rigen sus cambios de estado.

Otra rama fundamental se esfuerza en determinar las leyes que rigen la circulación general de la atmósfera, la formación y los movimientos de las masas de aire, el viento y las corrientes en general, la turbulencia del aire, las condiciones en que se forman y mueven los frentes, anticiclones, ciclones y otras perturbaciones, así como los procesos que dan lugar a los meteoros.

Equipos e Instrumentos

Meteorológicos

En general, cada ciencia tiene su propio conjunto de equipamiento e instrumental de laboratorio. Sin embargo, la meteorología es una disciplina corta en equipos de laboratorio y amplia en los equipos de observación en campo. En algunos aspectos esto puede parecer bueno, pero en realidad puede hacer que simples observaciones se desvíen hacia una afirmación errónea.

En la atmósfera, hay muchos objetos o cualidades que pueden ser medidos. La lluvia, por ejemplo, ha sido observada en cualquier lugar y desde siempre, siendo uno de los primeros fenómenos en ser medidos históricamente.

Estaciones meteorológicas

Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos. Está equipada con los principales instrumentos de medición, entre los que se encuentran los siguientes:

Anemómetro (mide la velocidad del viento)

Veleta (mide la dirección del viento)

Barómetro (mide la presión atmosférica)

Heliógrafo (mide la insolación del suelo)

Higrómetro (mide la humedad)

Pirómetro (mide la radiación solar)

Pluviómetro (mide el agua caída)

Termómetro (mide la temperatura)

Satélites meteorológicos

Los satélites meteorológicos son un tipo de satélite artificial utilizados para supervisar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra, por ejemplo, el fenómeno de El Niño y sus efectos son registrados diariamente en imágenes satelitales. El agujero de ozono de la Antártida es dibujado a partir de los datos obtenidos por los satélites meteorológicos.

De forma agrupada, los satélites meteorológicos de Estados Unidos, Europa, China, Canadá, India, Japón y Rusia proporcionan una observación casi continua del estado global de la atmósfera.

La Previsión del Tiempo

Varias veces por día, a horas fijas, los datos procedentes de cada estación meteorológica, de los barcos y de los satélites llegan a los servicios regionales encargados de centralizarlos, analizarlos y explotarlos, tanto para hacer progresar a la meteorología como para establecer previsiones sobre el tiempo clave que hará en los días venideros.

Como las observaciones se repiten cada 3 horas la sucesión de los mapas y diagramas permite apreciar la evolución sinóptica: donde se ve cómo las perturbaciones se forman o se resuelven, si están subiendo o bajando la presión y la temperatura, si aumenta o disminuye la fuerza del viento o si cambia éste de dirección, si las masas de aire que se dirigen hacia tal región son húmedas o secas, frías o cálidas, etc.

Pronóstico del tiempo

Parece bastante fácil prever la trayectoria que seguirán las perturbaciones y saber el tiempo que hará en determinado lugar al cabo de uno o varios días. Pero en realidad, la atmósfera es una gigantesca masa gaseosa tridimensional, turbulenta y en cuya evolución influyen tantos factores que uno de éstos puede ejercer de modo imprevisible una acción preponderante que trastorne la evolución prevista en toda una región.

Las previsiones son formuladas en forma de boletines, algunos de los cuales se destinan a la ciudadanía en general y otros a determinadas ramas de la actividad humana entre ellas la construcción.

Fenómenos Atmosféricos

Huracán: Término meteorológico usado para referirse a un sistema de tormentas caracterizado por una circulación cerrada alrededor de un centro de baja presión y que produce fuertes vientos y abundante lluvia.

Tornado:  Fenómeno climatológico que se manifiesta como una columna de aire que rota de forma violenta y potencialmente peligrosa, estando en contacto tanto con la superficie de la Tierra como con una nube cumulonimbus o, excepcionalmente, con la base de una nube cúmulus.

Precipitación: Es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y llega a la superficie terrestre. Este fenómeno incluye lluvia, llovizna, nieve, aguanieve, granizo, pero no la virga, la neblina ni el rocío que son formas de condensación y no de precipitación. 

Virga: Es el hidrometeoro que cae de una nube pero que se evapora antes de alcanzar el suelo. A grandes altitudes la precipitación cae mayormente como cristales de hielo antes que se funda y finalmente se evapore; se debe fundamentalmente al calor de compresión debido al incremento de la presión atmosférica acercándose al suelo; es más común en el desierto.

Neblina: Es un fenómeno meteorológico, concretamente un hidrometeoro, que consiste en la suspensión de muy pequeñas gotas de agua en la atmósfera, de un tamaño entre 50 y 200 micrómetros de diámetro, o de partículas higroscópicas húmedas, que reducen la visibilidad horizontal a una distancia de un kilómetro o más.

Rocío: Es un fenómeno físico-meteorológico en el que la humedad del aire se condensa en forma de gotas por la disminución brusca de la temperatura, o el contacto con superficies frías.

Rayo: Es una poderosa descarga electrostática natural, producida durante una tormenta eléctrica. La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el trueno.

Calima: Es un fenómeno meteorológico consistente en la presencia en la atmósfera de partículas muy pequeñas de polvo, cenizas, arcilla o arena en suspensión.

Viento: Es el flujo de gases a gran escala. Es el movimiento en masa del aire en la atmósfera.

Tromba: Es un embudo conteniendo un intenso vórtice o torbellino que ocurre sobre un cuerpo de agua, usualmente conectado a una nube cumuliforme.

Tormenta: Es un fenómeno caracterizado por la coexistencia próxima de dos o más masas de aire de diferentes temperaturas.

Aurora: Meteoro luminoso que se observa cerca de los polos magnéticos, producido por partículas cargadas eléctricamente que proceden de las erupciones solares. Es un fenómeno en forma de brillo o luminiscencia que aparece en el cielo nocturno, usualmente en zonas polares, aunque puede aparecer en otras partes del mundo por cortos periodos de tiempo.

Arcoíris: Es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre.

*Nota:

Meteoro: Es un fenómeno que tiene lugar en la atmósfera o en la superficie del globo. Este fenómeno puede consistir en una precipitación, suspensión o depósito de partículas líquidas o sólidas, acuosas o no, o puede consistir en una manifestación de naturaleza óptica o eléctrica.

Importancia de la Meteorología en la

Ingeniería Civil

Muchas obras de ingeniería civil son profundamente influenciadas por factores climáticos, entre los que se destaca por su regularidad las precipitaciones pluviales. Debido a esto, un correcto dimensionamiento del drenaje garantizaría la vida útil de una carretera, una vía férrea, un aeropuerto, etc. El conocimiento de las precipitaciones pluviales extremas tambien garantizará la seguridad de las represas y la seguridad de las poblaciones y demás estructuras que se sitúan aguas abajo de la misma.

Así mismo, el conocimiento de las lluvias intensas, de corta duración, y de otros fenómenos meteorológicos comunes en determinada zona o región es muy importante para la implementación de ciertas técnicas de construcción, para dimensionar el drenaje urbano, las señalizaciones, tomar las medidas preventivas necesarias, y así evitar inundaciones y otras catástrofes en los centros poblados.