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Recomendación UIT-R P.836-4(10/2009)
Vapor de agua: densidad en la superficie
y contenido de una columna de aire
Serie PPropagación de las ondas radioeléctricas
ii Rec. UIT-R P.836-4
Prólogo
El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometido garantizar la utilización racional, equitativa, eficaz y económica del espectro de frecuencias radioeléctricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satélite, y realizar, sin limitación de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopción de las Recomendaciones UIT-R.
Las Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Radiocomunicaciones, con la colaboración de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y políticas del Sector de Radiocomunicaciones.
Política sobre Derechos de Propiedad Intelectual (IPR)
La política del UIT-R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Política Común de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolución UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaración sobre patentes y utilización de patentes por los titulares de las mismas figuran en la dirección web http://www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde también aparecen las Directrices para la implementación de la Política Común de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre información de patentes del UIT-R sobre este asunto.
Series de las Recomendaciones UIT-R (También disponible en línea en http://www.itu.int/publ/R-REC/es)
Series Título
BO Distribución por satéliteBR Registro para producción, archivo y reproducción; películas en televisiónBS Servicio de radiodifusión sonoraBT Servicio de radiodifusión (televisión)F Servicio fijoM Servicios móviles, de radiodeterminación, de aficionados y otros servicios por satélite conexosP Propagación de las ondas radioeléctricasRA Radio astronomíaRS Sistemas de detección a distanciaS Servicio fijo por satéliteSA Aplicaciones espaciales y meteorologíaSF Compartición de frecuencias y coordinación entre los sistemas del servicio fijo por satélite y del
servicio fijoSM Gestión del espectroSNG Periodismo electrónico por satéliteTF Emisiones de frecuencias patrón y señales horariasV Vocabulario y cuestiones afines
Nota: Esta Recomendación UIT-R fue aprobada en inglés conforme al procedimiento detallado en la Resolución UIT-R 1.
Publicación electrónicaGinebra, 2010
UIT 2010
Rec. UIT-R P.836-4 iii
Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicación puede reproducirse por ningún procedimiento sin previa autorización escrita por parte de la UIT.
Rec. UIT-R P.836-4 1
RECOMENDACIÓN UIT-R P.836-4
Vapor de agua: densidad en la superficie y contenido de una columna de aire
(Cuestión UIT-R 201/3)
(1992-1997-2001-2001-2009)
Cometido
Esta Recomendación proporciona métodos para predecir la densidad de vapor de agua en la superficie y el contenido de vapor de agua total de una columna de aire en los trayectos Tierra-espacio.
La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,
considerando
a) que para calcular los efectos de la refracción y de la atenuación producida por los gases se necesita información sobre la densidad de vapor de agua en la atmósfera;
b) que esta información está disponible para todos los emplazamientos de la Tierra y para todas las estaciones,
recomienda
1 que se utilice la información contenida en los Anexos 1 y 2 para los cálculos globales de los efectos de propagación que requieran una estimación de la densidad de vapor de agua en la superficie terrestre o del contenido total de vapor de agua de una columna de aire y de sus variaciones estacionales, siempre que no se disponga de datos locales más precisos.
Anexo 1
1 Densidad de vapor de agua en la superficie
El vapor de agua y el oxígeno en la atmósfera producen la absorción de las ondas milimétricas, especialmente en la región de las rayas de absorción (véase la Recomendación UIT-R P.676). La concentración del oxígeno atmosférico es relativamente constante; sin embargo, la concentración de vapor de agua varía tanto con la situación geográfica como con el tiempo.
Los valores anuales de la densidad de vapor de agua en la superficie, (g/m3), rebasados durante el 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99% de un año medio están disponibles en forma de mapas digitales en la página web de la Comisión de Estudio 3 de Radiocomunicaciones en los ficheros de datos SURF_WVxx_v4.TXT, donde xx 01; 02; 03; 05; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99. Los datos abarcan desde 0 a 360 en longitud y desde 90 a –90 en latitud, con una resolución de 1,125º tanto en latitud como en longitud. Estos datos deben utilizarse junto con los ficheros de datos ESALAT1dot125.TXT y ESALON1dot125.TXT que contienen las latitudes y longitudes de los correspondientes valores
2 Rec. UIT-R P.836-4
(puntos de la cuadrícula) en los ficheros de datos SURF_WVxx_v4.TXT. La densidad de vapor de agua en la superficie en el emplazamiento deseado sobre la superficie de la Tierra puede obtenerse mediante el siguiente método de interpolación:a) se determinan las dos probabilidades, pencima y pdebajo, por encima y por debajo de la
probabilidad deseada, p, del conjunto: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99%;
b) para las dos probabilidades, pencima y pdebajo, se determinan las densidades de vapor de agua
en la superficie, ρ1', ρ2
', ρ3
' y ρ4
' en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
c) utilizando el fichero de datos de altura de escala de vapor de agua, VSCH_xx_v4.TXT, donde xx corresponde a las probabilidades pencima y pdebajo, se determina la altura de escala de vapor de agua en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos vsch1, vsch2, vsch3 y vsch4 para cada probabilidad, pencima y pdebajo;
d) mediante la Recomendación UIT-R P.1511, se determinan las altitudes topográficas alt1, alt2, alt3 y alt4, para los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
e) para cada uno de los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos y cada probabilidad, se determinan las densidades de vapor de agua, 1, 2, 3 y 4, a la altitud deseada, alt,
extrapolando las densidades de vapor de agua, ρ1', ρ2
', ρ3
' y ρ4
', mediante la siguiente
relación:
ρi=ρi' e
−alt−alt i
vschi
para i = 1, 2, 3, 4 (1)
f) se determinan las densidades de vapor de agua, encima y debajo, a las probabilidades pencima y pdebajo y en el emplazamiento deseado efectuando una interpolación bilineal de los cuatro valores de la densidad de vapor de agua, 1, 2, 3 y 4, en los cuatro puntos de la cuadrícula como se describe en la Recomendación UIT-R P.1144 (como referencia, se
muestra en la Fig. 1 el procedimiento para determinar encima y debajo a partir de ρ1', ρ2
', ρ3
'
y ρ4'
);g) se deetermina la densidad de vapor de agua, , a la probabilidad deseada, p, interpolando
encima y debajo en función de pencima y pabajo a p en una escala lineal de en función de log p.
Obsérvese que los mapas digitales de la densidad de vapor de agua en la superficie contienen la expresión NaN (Not-a-Number) cuando no hay ningún valor de la densidad de vapor de agua en la superficie que corresponda a una probabilidad de rebasamiento anual determinada.
En la Fig. 2 aparece un ejemplo de contorno de altura de escala de vapor de agua para una probabilidad de rebasamiento del 1%. En las Figs. 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 aparecen ejemplos de contorno de la densidad de vapor de agua media anual para probabilidades de rebasamiento del 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 y 50%.
Las Figs. 10, 11, 12 y 13 contienen los contornos medios estacionales de densidad de vapor de agua. Obsérvese que estos datos medios estacionales se obtuvieron a partir de distintos conjuntos de datos que los datos medios anuales.
Para referencia, en la Recomendación UIT-R P.453 aparecen las relaciones entre la densidad de vapor de agua, la presión de vapor de agua y la humedad relativa.
Rec. UIT-R P.836-4 3
FIGURA 1Procedimiento de interpolación para probabilidades por encima
y por debajo de la probabilidad deseada
FIGURA 2Altura (km) de escala de vapor de agua rebasada durante el 1% del año
0 83 6-0 2
3
33
3
3
3
3
3
3
3
3
3 3
3
33
44
4
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6 6
66
6
6
6
8
8
8 88
88
8 8
8
8
8
8
33
3
3
3
3 3
3
3
33
3
3
3
33
3
3
3
4
4
4
44
4
4
4
6 6
66
6
66
6
8
8
8
34
4
3
3
333
3
333
3
33
4 4
4
444
4
44
44
4
4
4444
6 66
6
66
8 8
8
8
8
8
L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
4 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 3Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 0,1% del año
0 83 6-0 3L o ng itud (g rado s)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
Rec. UIT-R P.836-4 5
FIGURA 4Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 0,5% del año
L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-0 4
6 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 5Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 1% del año
L o ng itud (g rado s)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-0 5
Rec. UIT-R P.836-4 7
FIGURA 6Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 5% del año
0 83 6-0 6L ong itu d (g rado s)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
8 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 7Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 10% del año
L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-0 7
Rec. UIT-R P.836-4 9
FIGURA 8Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 20% del año
0 83 6-0 8L o ng i tu d (g rado s)
– 1 50 – 1 00 –5 0 0 50 1 0 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
10 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 9Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 50% del año
L o ng itud (g rado s)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-0 9
555
5510
10 1010
10
15
15
15
1515
15
15
15
20
20 20
20
2020
20
55
55
5
5
55
5
5
5
1010
10
1010
10
101015
15
15
15
20
20
2020
20
20
55
5
1010
10
10
15
15
15
1515
15
20
202020
20
20
5 55
55
5
10
Rec. UIT-R P.836-4 11
FIGURA 10Diciembre, enero y febrero: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
FIGURA 11Marzo, abril y mayo: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
L o ng itu d (g rad o s)
– 1 50 – 1 00 – 5 0 0 5 0 10 0 1 5 0
8 0
4 0
6 0
2 0
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-1 0
15
15
5
5
55
0.5
10
10
15
15 20
25
2
5
10
1
15
1
20
20
10
2
0 83 6-11
–1 50 –1 00 – 5 0 0 50 1 0 0 15 0
8 0
4 0
6 0
2 0
0
– 2 0
– 4 0
– 6 0
– 8 0
Latit
ud (g
rado
s) 15
15
5
5
0.5
10
10
15
15
20
25
2
5
25
1
15
1
20 25
10
2
2520
20
2
10
2
12 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 12Junio, julio y agosto: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
Rec. UIT-R P.836-4 13
FIGURA 13Septiembre, octubre y noviembre: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
Anexo 2
1 Contenido total de vapor de agua
En algunas aplicaciones, el contenido total de vapor de agua a lo largo de un trayecto puede utilizarse para calcular la longitud del trayecto en exceso y la atenuación ocasionada por el vapor de agua atmosférico, suponiendo que ésta última es proporcional al contenido total de vapor de agua con un coeficiente específico de absorción de masa.
El contenido total de vapor de agua, expresado en kg/m2 o, de forma equivalente, en milímetros de agua precipitable, puede obtenerse mediante sondeos efectuados con radiosondas, mediciones con satélites de navegación y conservaciones radiométricas. Los datos de las radiosondas están ampliamente disponibles pero tienen una resolución temporal limitada y sólo son aplicables a trayectos cenitales. El contenido total de vapor de agua puede obtenerse a partir de mediciones radiométricas efectuadas a las frecuencias adecuadas a lo largo del trayecto deseado.
0 83 6-1 3
– 1 50 –1 00 –5 0 0 5 0 10 0 1 5 0
8 0
4 0
6 0
2 0
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
L o ng i tud (g rad o s)
10
15
5
5
10
10
15
15 20
5
1
2
25
10
2520 20
10
1
10 10
2
20
5
0.5
1
14 Rec. UIT-R P.836-4
Los valores anuales del contenido total de vapor de agua de una columna de aire, V (kg/m2), rebosados durante el 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99% del año están disponibles en forma de mapas digitales que aparecen en la página web de la Comisión de Estudio 3 de Radiocomunicaciones en los ficheros de datos ESAWVC_xx_v4.TXT, donde xx 01; 02; 03; 05; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99. Los datos abarcan desde 0 a 360 en longitud y desde 90 a –90 en latitud, con una resolución de 1,125º tanto en latitud como en longitud. Estos datos deben utilizarse junto con los ficheros de datos ESALAT_1dot125.TXT y ESALON_1dot125.TXT que contienen las longitudes de los correspondientes valores (puntos de la cuadrícula) en los ficheros de datos ESAWVC_xx_v4.TXT. El contenido total de vapor de agua en el emplazamiento deseado sobre la superficie de la Tierra puede obtenerse mediante el siguiente método de interpolación:a) se determinan las dos probabilidades, pencima y pdebajo, por encima y por debajo de la
probabilidad deseada, p, del conjunto: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99%;
b) para las dos probabilidades, pencima y pdebajo, se determina el contenido total de vapor de agua, V 1
', V 2
', V 1
' y V 4
' en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
c) utilizando el fichero de datos de altura de escala de vapor de agua, VSCH_xx_v4.TXT, donde xx corresponde a las probabilidades pencima y pdebajo, se determina la altura de escala de vapor de agua en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos vsch1, vsch2, vsch3 y vsch4 para cada probabilidad, pencima y pdebajo;
d) mediante la Recomendación UIT-R P.1511, se determinan las altitudes topográficas alt1, alt2, alt3 y alt4, para los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
e) para cada uno de los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos y cada probabilidad, se determina el contenido total de vapor de agua, V1, V2, V3 y V4, a la altitud deseada, alt,
extrapolando el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire V 1', V 2
', V 1
' y V 4
',
mediante la siguiente relación:
V i=V i' e
−alt−alt i
vschi
para i = 1, 2, 3, 4 (2)
f) se determina el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire Vencima y Vdebajo, a las probabilidades pencima y pdebajo y en el emplazamiento deseado efectuando una interpolación bilineal de los cuatro valores del contenido total de vapor de agua, de una columna de aire V1, V2, V3 y V4, en los cuatro puntos de la cuadrícula como se describe en la Recomendación UIT-R P.1144 (como referencia, se muestra en la Fig. 14 el procedimiento
para determinar Vencima y Vdebajo a partir de V 1', V 2
', V 1
' y V 4
');
g) se determina el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire, V, a la probabilidad deseada, p, interpolando Vencima y Vdebajo en función de pencima y pabajo a p en una escala lineal de V en función de log p.
Obsérvese que los mapas digitales del contenido total de vapor de agua en una columna de aire contienen la expresión NaN (Not-a-Number) cuando no hay ningún valor del contenido total de vapor de agua que corresponda a una probabilidad de rebasamiento anual determinada.
En las Figs. 15, 16, 17, 18, 19, 20 y 21 aparecen ejemplos de contorno del contenido total de vapor de agua de una columna de aire para probabilidades de rebasamiento del 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 y 50%.
Rec. UIT-R P.836-4 15
FIGURA 14Procedimiento de interpolación para probabilidades por encima
y por debajo de la probabilidad deseada
FIGURA 15Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 0,1% del año
0 83 6-1 4
Valt
´ en e l p u n tod e la c u adr ícula ( )
2
2 E x trap o lación a la a ltitud d esea da
A ltitu d desead a ( )a lt
In terp olac ió n b ilin eal V , a la la titud , lo n g itu d y a lt itud desead as a pa rtir delo s cu atro p u n to s de la cuad rícu la ex trapo lad o s a la m ism a a l titu d
V
V 2
E x trap o lació n a la a ltitud de se ada
E x trap o lació n ala a l titu d desead a
E x trap o lació n a la a ltitud de se ad aV 4
V 1
V 3
V alt´ en e l p u n to d e la cu adrícu la ( )1 1
V alt´ en e l p u n to d e la cu a drícu la ( )4 4
V alt´ e n e l p u n to d e la cu adrícu la ( )3 3
L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-1 5
16 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 16Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 0,5% del año
FIGURA 17Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 1% del año
0 83 6-1 6
L o ng itud (g rado s)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
0 83 6-1 7
8 0
4 0
6 0
2 0
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
L o ng itu d (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 1 0 0 15 0
Rec. UIT-R P.836-4 17
FIGURA 18Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 5% del año
FIGURA 19Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 10% del año
0 83 6-1 8L o ng itu d (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
1010
10
10
20 20 20
20 202020
20
20
20
20
20
2020
2020
30
30
30
3030
30
30
3030
30
30
303030
30
3030
30
30
30
30
30
40 40
40
4040
40 40
4040
40
40
40
40
50
5050
5050
50
50
50 50
50
50
505050
10
10
10
20 20
20
20
2020
20
20
2020
20 20
30
30 30
30
30 30
30
40 40
40
40
40
40
40
40
40
50
50
50
50
50
50
50
5050
50
50
10 10
10
0 83 6 -1 9
80
40
60
20
0
–2 0
–4 0
–6 0
–8 0
Latit
ud (g
rado
s)
L o ng itud (g rad os)
– 1 50 – 1 00 –5 0 0 5 0 10 0 1 5 0
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50
18 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 20Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 20% del año
FIGURA 21Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 50% del año
0 83 6 -2 0L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 10 0 15 0
80
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–4 0
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50
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0 83 6-2 1
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ud (g
rado
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L o ng itud (g rad os)
–1 50 –1 00 –5 0 0 50 1 0 0 1 5 0
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