UNAP – FCA – EPIA – AGROMETEOROLOGÍA
Informe; Comparativo De Precipitaciones Entre Dos Localidades (Macusani Y Puno)
Agrometeorología
IN G : Julio Julio Mendoza Maica
Mamani Choquepuma Rosa Herlinda
Quinto
“ U”
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COMPARATIVO DE PRECIPITACIONES ENTRE DOS LOCALIDADES (PUNO Y MACUSANI) I.
INTRODUCCIÓN
Se considera precipitación a cualquier de condensación del agua atmosférica que cae sobre la superficie terrestre. La definición más sencilla de precipitación indica que es cualquier forma de agua que cae del cielo. La precipitación en cualquiera de sus tipos tiene su formación en la atmósfera de la Tierra y cae después sobre la superficie de ésta, mayormente como lluvia. La precipitación forma parte del ciclo del agua y gracias a este componente, los seres vivos obtienen el agua dulce que necesitan para vivir. Después de caer, se evapora y se eleva a la atmósfera en forma de gas, se condensa y desciende de nuevo. El proceso se repite una y otra vez. Pero la precipitación es diferente en cada región geográfica del mundo. Entonces, las precipitaciones pueden variar en una región, área e incluso ciudad. Por otro lado, la precipitación se define como el agua aportada al terreno en forma de líquido, sólido (nieve, granizo) y vapor. Las nubes están formadas por corpúsculos o gotitas de agua con un diámetro medio de 0.02 mm. Estos corpúsculos se mantienen en el aire mientras su tamaño no aumente.
II.
OBJETIVOS
III.
Dar a conocer la variación de precipitaciones entre las localidades de Puno y Macusani. Realizar el comparativo de precipitaciones mediante la ecuación de regresión lineal. Realizar la interpretación de las gráficas estadísticas obtenidas.
MARCO TEÓRICO
ORIGEN DE LA PRECIPITACIÓN En esencia toda precipitación de agua en la atmósfera, sea cual sea su estado (sólido o líquido) se produce por la condensación del vapor de agua contenido en las masas de aire, que se origina cuando dichas masas de aire son forzadas a elevarse y enfriarse. Para que se produzca la condensación es preciso que el aire se encuentre saturado de humedad y que existan núcleos de condensación. Las nubes se resuelven en lluvia cuando las gotitas se hacen más gruesas y más pesadas. El fenómeno es muy complejo: las diferencias de carga eléctrica permiten a las gotitas atraerse; los «núcleos», que a menudo son pequeños cristales de hielo, facilitan la condensación. Así es como las descargas eléctricas se acompañan de violentas precipitaciones. La técnica de la «lluvia artificial»
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consiste en «sembrar» el vértice de las nubes, cuando hay una temperatura inferior a 0 °C, con yoduro de sodio; éste se divide en minúsculas partículas, que provocan la congelación del agua; estos cristales de hielo se convierten en lluvia cuando penetran en aire cuya temperatura es superior a 0 °C.
FORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN La humedad siempre está presente en la atmósfera y la precipitación proviene de la humedad, pero la presencia de humedad no garantiza que exista precipitación. Para que se produzca la precipitación es indispensable la acción de algunos mecanismos que enfríen el aire lo suficiente como para llevarlo o acercarlo a la saturación. A medida que el vapor de agua va ascendiendo, se va enfriando y el agua se condensa de un estado de vapor a un estado líquido, formando la niebla, las nubes o los cristales de hielo. Para que esta formación se lleve a cabo, generalmente se requiere la presencia de núcleos de condensación, alrededor de los cuales las moléculas del agua se pueden unir. Existen diversas partículas que pueden actuar como núcleos de condensación, con tamaños que varían desde 0.1 (aerosoles) hasta 10 μm de diámetro; entre estas partículas tenemos: algunos productos de la combustión como óxidos de nitrógeno y sulfuro, partículas de sal producto de la evaporación de la espuma marina y algunas partículas de polvo que flotan en el aire. En las nubes pueden existir gotas de agua a temperaturas por debajo del punto de congelamiento hasta -40°C y es sólo en presencia de tales gotas sobrecongeladas que el núcleo helado natural es activado. Las gotas o cristales de hielo crecen rápidamente debido a la nucleación, pero el crecimiento después de esto es lento. Mientras que las partículas que constituyen las nubes tienden a asentarse, los elementos promedio pesan tan poco que sólo un leve movimiento hacia arriba del aire es necesario para soportarlo. Constantemente hay gotas de agua que caen de las nubes, pero su velocidad de caída es tan pequeña, que no llegan a la tierra porque muchas veces vuelven a evaporarse antes de alcanzarla y ascienden de nuevo en forma de vapor. Al aumentar el vapor, o si la velocidad de caída supera los 3 m/s, las gotas de agua incrementan su peso, provocando lluvia (Figura 2.1); cuando este peso se hace mayor, aumenta la velocidad de caída con lo cual la lluvia se intensifica y puede transformarse en una tormenta. Los factores más importantes que conllevan a una precipitación significativa son: la colisión y la fusión de las partículas de la nube y de la precipitación. La colisión entre la nube y las partículas de la precipitación se presenta debido a diferencias en velocidades de caída como resultado de diferencias de tamaño (las partículas más pesadas caen más rápidamente que las partículas más pequeñas que son levantadas por las corrientes aéreas ascendentes y en algunos casos se evaporan). Las partículas que chocan se unen formando partículas más grandes, y el proceso se puede repetir varias veces, hasta cuando las gotas tienen el suficiente tamaño como para que puedan caer.
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Esquema representativo del mecanismo de formación de precipitación.
CAUSAS DE LA PRECIPITACIÓN Las precipitaciones caen a la Tierra después de un proceso de condensación. Esta palabra se refiere a la conversión del vapor de agua en líquido que se acumula alrededor de pequeñísimas partículas de polvo, dando formación a las nubes. Cuando las gotas se hacen demasiado pesadas, descienden por este efecto en conjunción con la gravedad. Durante el ciclo del agua, se lleva a cabo un proceso conocido como evaporación en el cual el agua líquida de los océanos, ríos, lagos y otros cuerpos de agua incorpora a la atmósfera en forma de vapor de agua. Este vapor sube y se acumula en la atmósfera, dando lugar a las nubes. Qué están compuestas básicamente gotitas de agua, polvo, hielo y sal. Cuando se elevan ampliamente pueden formar cirrostratos (nubes de hielo muy tenues) y altoestratos (nubes espesas de hielo y agua). Eventualmente, las nubes se llenan de más gotitas de agua microscópicas que a su vez, se vuelven más pesadas. Esto ocurre por las turbulencias del aire, que ocasionan la unión de las gotas. Cuando éstas son lo suficientemente fuertes para vencer la resistencia del aire, caen a la Tierra. Todas las formas de precipitación provienen de las nubes.
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CLASIFICACIÓN DE PRECIPITACIÓN a. De acuerdo a sus características físicas
Lluvia. La lluvia es precipitación en forma de gotas de agua. A diferencia de su representación popular, las gotas son esféricas y no parecen lágrimas. Pueden medir hasta 6 milímetros de diámetro; si éste es inferior a 0.5 milímetros, se les denomina gotas de llovizna.
Lluvia inapreciable. Denominado también trazas, porque la cantidad de precipitación apenas llega a 0.1 mm lo cual no se puede medir en el pluviómetro. En estos casos se anota con la letra “T”, y no se considera dentro de la estadística de precipitaciones como día de lluvia por ser mínima.
Nieve El proceso de formación de cristales ocurre cuando los núcleos de condensación están por abajo del punto de congelamiento y existen presiones de vapor bajas. Esto propicia la formación de copos de nieve, los cuales pudieran convertirse en lluvia al ir cayendo debido a que la temperatura fuera más alta en las capas más bajas. Su formación tiene lugar en las nubes, cuando el vapor de agua se sublima o se transforma en delicados cristales de hielo. De acuerdo con la temperatura y la humedad del aire, los copos desarrollan variados patrones.
Granizo. Es precipitación sólida en forma de bolas o trozos de hielo que se crean cuando las gotas de agua muy frías se congelan en la parte superior de las nubes. Cuando se vuelven más grandes (por efecto de la unión de las gotas congeladas), las corrientes de aire de las nubes no pueden mantenerlas a flote y los trozos de hielo caen en forma sólida. Dado su tamaño, no se funden antes de llegar a la superficie. La mayoría de los trozos de granizo tienen un diámetro de 25 milímetros pero pueden ser tan grandes que alcancen 150 milímetros o tan pequeñas con apenas 5 milímetros. Se tienen tres clases de granizo:
Granizo blanco:
Son granos de hielo opacos y redondos, rara vez de forma cónica, de estructura parecida a la nieve granulada con diámetros de 2 a 5 mm. Son frágiles y se desintegran fácilmente al caer al suelo, y se derriten fácilmente entre los dedos.
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Granizo menudo
Son granos redondos semitransparentes, de núcleo opaco rodeado de una cobertura de hielo que le da un aspecto vidrioso y de mayor consistencia, cuando caen al suelo o se rompen, sus dimensiones son similares al anterior.
Granizo grueso o pedrisco
Son trozos de hielo de diámetro superior a 5 mm, que caen separadamente, o juntos entre si y son de forma irregular.
Aguanieve Es lluvia que se congela antes de llegar al suelo, también conocida como hielo granulado.
Polvo de diamante Es el tipo de precipitación menos conocido está compuesto por pequeños cristales de hielo formados a temperaturas que no sobrepasan los -30°C.
Chubasco Son precipitaciones repentinas que se inician y terminan bruscamente, presentando variaciones violentas en su intensidad. Van acompañados de ráfagas violentas, truenos, relámpagos, y el cielo presenta un aspecto sombrío característico.
Escarcha Es un depósito blanco opaco de gránulos de hielo más o menos separados por el aire atrapado y formada por una rápida congelación efectuada sobre gotas de agua sobrecongeladas en objetos expuestos (Figura 2.2), por lo que generalmente muestran la dirección predominante del viento. Su gravedad específica puede ser tan baja como 0.2 o 0.3.
b. De acuerdo al mecanismo de formación
Precipitación Convectivas Tiene su origen en la inestabilidad de una masa de aire más caliente que las circundantes. La elevación convectiva del aire debido al calentamiento de éste por radiación solar. Se produce la condensación del vapor al alcanzar zonas más frías. Este tipo de precipitación suele ir acompañado por efectos de descarga eléctrica. Se suelen dar en zonas ecuatoriales y templadas.
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Precipitación Orográfica Se denomina así a la precipitación que tiene origen en el ascenso de la masa de aire forzado por una barrera montañosa. Se presenta en forma de lluvia o nieve, el efecto orográfico no supone más que el mecanismo de disparo de la inestabilidad convectiva.
Precipitación Ciclónica Es la que resulta del levantamiento del aire que converge en un área de baja presión o centro ciclónico pudiéndose presentar como precipitación Fontal y no frontal.
La precipitación no frontal.- Puede ocurrir en cualquier depresión barométrica, resultando el ascenso debido a la convergencia de masas de aire que tienden a rellenar la zona de baja presión.
La precipitación frontal.- Resulta del levantamiento de aire cálido a un lado de una superficie frontal sobre aire más denso y frio. La precipitación de frente caliente.- Se forma cuando el aire avanza hacia arriba sobre una masa de aire más frio.
La precipitación de frente frio.- Es de naturaleza corta y se forma cuando el aire cálido es obligado a subir por una masa de aire frio que está avanzando.
MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN Pluviómetro
Pluviógrafo
Radar
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Los valores de precipitación, para que sean válidos, deben ser científicamente comparables. La precipitación es importante para el pluviómetro y los pluviógrafos, estos últimos se utilizan para determinar las precipitaciones pluviales de corta duración y alta intensidad. Estos instrumentos deben ser instalados en locales apropiados donde no se produzcan interferencias de edificaciones, árboles, o elementos orográficos como rocas elevadas. La precipitación pluvial se mide en mm, que sería el espesor de la lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación, sobre una superficie plana e impermeable y que equivale a litros de agua por metro cuadrado de terreno (l/m2). Desde 1960 se está popularizando cada vez más la medición de la lluvia por medio de un radar meteorológico, que generalmente están conectados directamente con modelos matemáticos que permiten determinar la intensidad de lluvia en una zona y los caudales en tiempo real, en una determinada sección de un río en dicha zona.
DISTRIBUCIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL La precipitación no es uniforme pues varía en el espacio y el tiempo de acuerdo con el patrón general de circulación atmosférica y con factores locales propios de cada región. En términos generales, se puede decir que las mayores precipitaciones ocurren cerca del Ecuador y tienden a disminuir cuando aumenta la latitud. Uno de estos factores locales pueden ser las barreras orográficas que a menudo ejercen más influencia en el clima de una región que lo que la cercanía a una fuente de humedad hace. Estos factores climáticos y geográficos determinan la cantidad de humedad atmosférica sobre una región, la frecuencia y clase de tormentas producidas sobre ella y así su precipitación. Un caso especial para analizar es el fenómeno de El Niño, que afecta vastas áreas continentales de Asia, Oceanía, Europa y América, y particularmente la costa Norte del Perú, incluyendo los departamentos de Piura y Tumbes, y la costa ecuatoriana. Dicha anomalía es producto de causas esencialmente meteorológicas como lo es el debilitamiento del Anticiclón del Pacífico Sur, lo que conlleva a que las aguas cálidas del norte fluyan hacia el sur en el área normalmente ocupada por el agua fría, y el desplazamiento hacia el sur de la Zona de Convergencia Intertropical, formada por los vientos alisios del sudeste y los que soplan del noreste; si a todo ello le sumamos la actividad convectiva tendremos las condiciones apropiadas para que se presenten lluvias torrenciales en todas las zonas directamente involucradas. En el Perú las intensidades de la precipitación tienden a ser mayores en la sierra norte (partes altas de Piura), selva norte y Amazonía, y van decreciendo al llegar a la costa en condiciones normales, sin El Niño. En cuanto a la variación con respecto al tiempo podemos mencionar que, aunque en ocasiones algunos de los registros pluviométricos lleven a pensar que existe un aumento o disminución en la
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tendencia de los patrones de la precipitación, lo cierto es que ella tiende a volver a la media, ya que periodos extraordinariamente húmedos tienden a balancearse con periodos de sequía. Por otro lado, a lo largo del año suelen existir periodos estacionales en los cuales la precipitación es mayor; para el caso de Piura se puede observar que la precipitación tiende a presentarse en los meses de verano. La variación de la precipitación dentro de una tormenta, es grande y depende de varios factores como son: la magnitud, la duración y el tipo de tormenta, por lo que no se puede aplicar un solo patrón para todos los casos.
IV.
INSTRUMENTOS
Pluviómetro de Hellman
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Datos: Estación Puno: Latitud: 15° 49” Longitud: 78° 00” Altitud: 3820 msnm
MES
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
TOTAL
Pp (mm)
154.0
136.1
143.3
133.0
0.0
0.0
25
0.0
16.4
56.4
88.9
62.5
Estación Macusani:
Latitud: 14° 64” Longitud: 70° 26” Altitud: 4345 msnm
MES
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
Pp (mm)
93.5
125.8
56.8
32.9
11.5
0.6
1.7
0.0
14.5
23.0
102.6
111.7
V.
TOTAL
METODOLOGÍA
Realizar la gráfica estadística de comparativa utilizando líneas quebradas. Determinar el coeficiente de correlación, y la ecuación de regresión lineal del comparativo. Determinar el coeficiente de correlación. Realizar la gráfica de la ecuación.
VI.
RESULTADOS Estación Puno:
MES
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
TOTAL
Pp (mm)
154.0
136.1
143.3
133.0
0.0
0.0
25
0.0
16.4
56.4
88.9
62.5
815.6
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Estación Macusani: MES
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
TOTAL
Pp (mm)
93.5
125.8
56.8
32.9
11.5
0.6
1.7
0.0
14.5
23.0
102.6
111.7
574.6
A. Realizar la gráfica estadística del comparativo utilizando barreras perpendiculares.
GRÁFICA ESTADISCO COMPARATIVO LEYENDA PUNO MACUSANI 4 5 1
1 . 6 8 3 . 5 1 2 1
3 . 3 4 1
3 3 1 6 . 2 0 9 . 1
5 . 3 9
8 8 8 . 6 5
5 . 1 1 0
2
3
5 . 2 6
4 . 6 5 9 . 2 3
1
7 . 1 1 1
4
5
5 2 6 . 0 0
6
7 . 1
7
4 . 5 . 6 4 1 1
3 2
0 0
8
9
10
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B. INTERPRETACIÓN DELA GRAFICA ESTADÍSTICA OBTENIDA. La precipitación puede variar de acuerdo a las estaciones, como podemos ver, en los meses de enero, febrero, marzo y abril se presentan mayor cantidad de precipitación en Puno, en tanto en Macusani las precipitaciones son menores con comparación de los meses de noviembre y diciembre son mayores en Macusani y en Puno disminuye la precipitación. En junio y agosto no se presentan las precipitaciones en Macusani, en cambio en Puno se presenta la ausencia de precipitaciones en los meses de mayo, junio y agosto debido a que se inicia las estaciones se heladas y friajes (otoño e invierno). En el meses de setiembre ya se observa la presencia de precipitacines y van aumentando cada mes de intensidad hasta el mes de diciembre, esto ocurre en ambos localidades tanto en Puno como en Macusani, pero la diferencia es que en Macusani se presentan mayor cantidad de precipitacines.
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C. Determinar el coeficiente de correlación (r) y de ecuación de regresión lineal.
MESES
LOC. “A”
LOC. “B”
X
Y
DESVIACION DE MEDIDAS
X=X-X
Y=Y-Y
XY
X2
Y2
ENE
154
93.5
86.03
45.62
3924.6886
7401.1609
2081.1844
FEB
136.1
125.8
68.13
77.92
5308.6896
4641.6969
6071.5264
MAR
143.3
56.8
75.33
8.92
671.9436
5674.6089
79.5664
ABR
133
32.9
65.03
-14.98
-974.1494
4228.9009
224.4004
MAY
0
11.5
-67.97
-36.38
2472.7486
4619.9209
1323.5044
JUN
0
0.6
-67.97
-47.28
3213.6216
4619.9209
2235.3984
JUL
25
1.7
-42.97
-46.18
1984.3546
1846.4209
2132.5924
AGO
0
0
-67.97
-47.88
3254.4036
4619.9209
2292.4944
SET
16.4
14.5
-51.57
-33.38
1721.4066
2659.4649
1114.2244
OCT
56.4
23
-11.57
-24.88
287.8616
133.8649
619.0144
NOM
88.9
102.6
20.93
54.72
1145.2896
438.0649
2994.2784
DIC
62.5
111.7
-5.47
63.82
-349.0954
29.9209
4072.9924
TOTAL
∑=815.6
∑=574.6
∑=0.00
∑=0.00
∑=22661.7632
∑=40913.8668
∑=25241.1768
= . = 67.97
= . = 47.88
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X= X- X
Y = Y- Ῡ
= − = 154 − 67.97 = . = − = 136.1 − 67.97 = . = − = 143.3 − 67.97 = . = − = 133 − 67.97 = . = − = 0 − 67.97 = −. = − = 0 − 67.97 = −. = − = 25 − 67.97 = −. = − = 0 − 67.97 = −. = − = 16.4 − 67.97 = −. = − = 56.4 − 67.97 = −. = − = 88.9 − 67.97 = . = − = 62.5 − 67.97 = −.
a. Determinar el coeficiente de correlación
= ∑∑∗∑ . = √.∗.
.
= √ ,,,. .
= ,. 13
= − = 93.5 − 47.88 = . = − = 125.8 − 47.88 = . = − = 56.8 − 47.88 = . = − = 32.9 − 47.88 = −. = − = 11.5 − 47.88 = −. = − = 0.6 − 47.88 = −. = − = 1.7 − 47.88 = −. = − = 0 − 47.88 = −. = − = 14.5 − 47.88 = −. = − = 23 − 47.88 = −. = − = 102.6 − 47.88 = . = − = 111.7 − 47.88 = .
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= 0.7051896387 b. Determinación de la ecuación de la regresión lineal
= + = + ∗ ( − ) = 47.88 ,. = ,. =
0.5538895483
( − ) = − 67.97 Remplazando en la ecuación
= + ∗ ( − ) = 47.88 + 0.5538895483( − 67.97) = 47.88 − 37.6478725962 + 0.5538895483 = . + . 0.5538895483
*
154
=
85.2989904
+
10.2321274038
=
95.531117842
0.5538895483
*
136.1
=
75.3843675
+
10.2321274038
=
85.616494927
0.5538895483
*
143.3
=
79.3723723
+
10.2321274038
=
89.604499675
0.5538895483
*
133
=
73.6673099
+
10.2321274038
=
83.899437328
0.5538895483
*
0
=
0
+
10.2321274038
=
10.232127404
14
UNAP – FCA – EPIA – AGROMETEOROLOGÍA 0.5538895483
*
0
=
0
+
10.2321274038
=
10.232127404
0.5538895483
*
25
=
13.8472387
+
10.2321274038
=
24.079366111
0.5538895483
*
0
=
0
+
10.2321274038
=
10.232127404
0.5538895483
*
16.4
=
9.08378859
+
10.2321274038
=
19.315915996
0.5538895483
*
56.4
=
31.2393705
+
10.2321274038
=
41.471497928
0.5538895483
*
88.9
=
49.2407808
+
10.2321274038
=
59.472908248
0.5538895483
*
62.5
=
34.6180968
+
10.2321274038
=
44.850224173
MESES
X
Y
ENE
154
95.5311178
FEB
136.1
85.6164949
MER
143.3
89.6044997
ABR
133
83.8994373
MEY
0
10.2321274
JUN
0
10.2321274
JUL
25
24.0793661
AGO
0
10.2321274
SET
16.4
19.315916
OCT
56.4
41.4714979
NOV
88.9
59.4729082
DIC
62.5
44.8502242
15
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Gráfico de la ecuación
120
=.+.
100
80
60
40
20
0 -20
0
20
40
VII.
CONCLUSIONES
VIII.
BIBLIOGRAFÍA
60
80
100
16
120
140
160
180
