LA PRECIPITACIÓN
3.01. DEFINICIÓN Y ASPECTOS GENERALES DE LA PRECIPITACIÓN DEFINICIÓN: Es el. Conjunto de las aguas meteóricas que, recogidas en la atmósfera por cond conden ensa saci ción ón del del vapo vaporr de agua agua,, caen caen ala ala supe superf rfic icie ie de la tier tierra ra en form formaa de lluv lluvia ia,, niev nieve, e, etc. etc.
MANTENIM MANTENI MIENTO DE LA LA PRECIPITA 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 continuam ente durante durante el proceso mismo mi smo de la formación de las precipitaciones, lo que significa signific a una alimentación constante a partir del vapor de agua de los l os alrededores, esto se produce principalmente. TIPOS DE PRECIPITACIONES .
PRECIPITA PRECIPITACIONES CONVECTIVA CONVECTIVAS: Estas precipitaciones son de gran intensidad y de corta duración, y se concentran en pequeñas áreas. PRECIPITA PRECIPITACIONES OROGRA OROGRAFICA FICAS: Resultan de la ascensión mecánica de corrientes de aire húmedo con movimiento horizontal cuando chocan sobre barreras naturales, tales como montañas PRECIPITA PRECIPITACIONES POR CONVERGENCIA CONVERGENCI A: Las precipitaciones por convergencia, en general, son de larga larga duración y presentan intensidades intensidades de bajas bajas a moderadas, y se esparcen por grandes áreas. Masa de aire caliente Frente frío
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 TOTALIZADORES Se 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
DISPERSION O FLUCTUACIÓN DE DIVERSAS CONSERVACIONES ALREDEDOR DEL VALOR CETRAL DESVIACIÓN ESTÁNDAR. S=
( (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
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, X B, 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 / X B * 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.
) 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. 2
X XA
= X 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 ³y´ a la estación incompletos y con ³x´ 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 ³línea de regresión´, se usa para completar la información faltante en ³y´. 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 =
Sy =
( X X )2 n 1
(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
r=0
y
r=1
r = -1
En el caso presente las precipitaciones anuales, la e periencia 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( ) Siempre con la teoría de mínimos cuadrados se halla: a=y b = ( - )y = y n y 2 n 2 ( - )2 Se demuestra también que : b = r*Sy S Siendo 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
D
1951
156.3
133.8
55.20
6.40
0.00
2.10
3.40
3.10
33.6
1.40
6.80
56.5
458.6
1952
126.3
163.9
152.2
15.0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
9.00
76.4
76.4
619.2
1953
100.3
255.9
86.00
31.9
11.4
0.00
0.00
0.00
0.00
11.5
29.9
27.1
554.0
1954
123.6
154.4
221.6
17.8
18.0
6.00
3.00
0.00
5.00
21.3
22.8
160.9
754.4
1955
114.1
81.10
22.60
1.20
1.70
0.00
0.00
0.40
2.20
0.00
11.2
14.0
248.5
1956
122.4
164.7
150.0
3.50
0.00
27.1
0.00
0.00
8.70
5.80
1.60
97.0
580.8
1957
82.30
145.5
123.2
5.30
6.30
0.00
2.50
2.70
13.8
24.2
31.2
24.9
461.9
1958
64.00
131.9
102.6
25.1
7.90
1.00
0.00
0.00
5.00
5.90
9.70
213.5
566.6
1959
193.4
66.10
225.6
10.8
0.00
0.60
0.00
6.10
24.1
29.9
68.0
52.9
677.5
1960
152.4
152.3
91.10
55.1
28.0
0.80
0.00
24.8
17.7
6.30
103.5
163.7
795.7
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
X = 731 + 690 + 306 + 610 4
= 584.3
XA = 574 + 766 + 410 + 576 = 626.5 4 Reemplazando valores encontramos:
1987
1988
410
576
306
610
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 ³ p ³ 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 P
=
+ p1 * a1 + «.. + pn-1 + pn * an 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, SENA MHI, proyecto especial Huallaga Central y Bajo Mayo, etc.
