PRECIPITACIÓN.

1. PRECIPITACIÓN.

2. MEDIDA DE LA PRECIPITACIÓN.

3. ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN.

4. REPRESENTACIONES GRÁFICAS DE LOS DATOS PLUVIOMÉTRICOS: EVOLUCIÓN TEMPORAL Y ESPACIAL, CARACTERIZACIÓN DE PERIODOS HÚMEDOS Y SECOS.

5. CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN MEDIA SOBRE UN ÁREA.

1. PRECIPITACIÓN.

Uno de los componentes primarios del ciclo hidrológico es la precipitación. Puede calificarse de factor esencial pues constituye la materia prima del referido ciclo.

Cuando el agua, en estado líquido o sólido, llega a la superficie de la tierra se dice que ha precipitado.

El vapor de agua contenido en la masa de aire, a consecuencia de los cambios de presión y temperatura y del movimiento de estas masas, ayudado, en ocasiones, por minúsculos núcleos de condensación y material sólido en suspensión, se reúne en gotas de agua o en cristales de hielo y cae venciendo las resistencias que se oponen, hasta llegar a la superficie terrestre.

La precipitación es un fenómeno de tipo discontinuo y por eso no se puede hablar de su variación diaria o anual. Su distribución tanto en el espacio como en el tiempo es sumamente variable. La precipitación se mide en mm = l/m².

Según los fenómenos meteorológicos que las originan, o las acompañan, hay tres tipos de precipitaciones:

A.      Precipitación convectiva. Originada por el calentamiento de las masas de aire próximas a la superficie de un suelo que ha recibido una fuerte insolación. Suelen ser tormentas locales propias de la estación cálida.

B.      Precipitación frontal o ciclónica. Con origen en las superficies de contacto de masas de aire (frentes) con temperatura y humedad diferentes. Pueden ser de frente cálido o frío, o bien estar originadas por oclusión de un frente.

C.      Precipitación orográfica o lluvia de relieve. Propias de zonas montañosas, por el enfriamiento y consiguiente condensación de vapor de agua en las masas de aire que al tropezar con una ladera ascienden por ella.

No obstante, las precipitaciones estarán originadas por combinaciones de dos de los tipos anteriores o de los tres.

Precipitación 1 mm= 1L/m²   1 mm= 10 m³/Ha

2. MEDIDA DE LA PRECIPITACIÓN.

La lluvia se mide por la altura que alcanzaría sobre una ideal superficie plana y horizontal, antes de sufrir pérdidas (evaporación, infiltración, evapotranspiración, etc.).

A. Pluviómetros.

·         Pluviómetros ordinarios. Miden cantidad de lluvia recibida en el intervalo de tiempo (generalmente un día), comprendido entre dos lecturas consecutivas. Consisten en esencia en un colector que recibe el agua de lluvia a través de un cilindro receptor con una boca horizontal de sección conocida. Para evitar la evaporación del agua recibida, en algunos pluviómetros se canaliza hasta el colector mediante un embudo. Una probeta, graduada según la superficie de la boca, mide la altura de agua recogida. Pluviómetro Hellman, boca de 200 cm² de sección y situado a 1,5 m del suelo.

·         Pluviómetros totalizadores. Se utilizan en lugares con difícil acceso, donde las lecturas sucesivas se hacen separadas por intervalos amplios de tiempo (hasta de un año). Deberán contar por tanto con un colector de mayor capacidad que el de un pluviómetro ordinario y en él se vierten, previamente medidas, sustancias que eviten la evaporación (por ejemplo: vaselina) y en zonas frías otras que ayuden a la fusión de la nieve (cloruro cálcico anhidro).

B. Pluviógrafos. Registran de forma continua la variación de lluvia con el tiempo. Existen tres tipos  fundamentales basados en otros tantos principios: pesajes sucesivos, vaciado por sifonación de un depósito por el que discurre un flotador, o registro del vertido de volúmenes fijos.

C. Equipos de registro continuo (digital).

La intensidad de la lluvia, es una característica importante y se deduce de las bandas de los Pluviógrafos. La precipitación se mide en mm=L/m².

3. ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN.

·         Estaciones pluviométricas disponibles en el área de estudio. Recopilación de datos.

·         Los datos pueden contener dos tipos de problemas: falta de datos o errores. Antes de utilizar los datos es preciso completar los datos y comprobar la bondad de los mismos, porque pueden contener errores. Si es así, es preciso corregir los datos.

ü  Falta de datos: se pueden completar las series por correlación con otras estaciones próximas que tengan una situación topográfica semejante y estén en zonas climatológicamente homogéneas.

ü  Errores accidentales: error aleatorio, un dato concreto presenta un error pero no se repite (por ejemplo caída de un poco de agua durante la medida, errores de impresión, etc). Son difíciles de detectar aunque un error aislado no afectará a un estudio general con valores de un largo periodo.

ü  Errores sistemáticos: afectan a todos los datos de la estación durante un determinado intervalo de tiempo y siempre en el mismo sentido (por ejemplo mala ubicación de la estación, uso de probetas inadecuadas, cambio de ubicación de la estación, cambio del observador, mal estado del aparato).

Para detectar errores se usa el método de dobles masas o de doble acumulación.

Se representa en ejes coordenados la precipitación acumulada de la estación que queremos verificar frente a la precipitación acumulada de la estación de referencia o frente a la media de toda la región. Los datos corresponden a dos estaciones durante un mismo periodo de tiempo.

Se seleccionan como estaciones base las que tengan una serie más larga y se sepa que han funcionado bien, es decir, las más fiables.

Si no se sabe cuáles son las más fiables, se comparan todas las estaciones dos a dos o se comparan con la media de todas las estaciones.

·         Si los valores de las dos series son proporcionales, la gráfica resultante es una recta y los datos son aceptables. No habría que corregirlos.

·        Si aparecen varias rectas paralelas, se deduce que hay proporcionalidad entre ambas estaciones pero hay años que están medidos por exceso o por defecto o son muy irregulares en una estación. Sería un error de tipo accidental. A partir del año erróneo los puntos se alinean según una recta paralela a la anterior pero desplazada.

·         Cuando aparecen dos rectas de diferente pendiente es un caso típico de error sistemático. A veces el error sistemático se produce sólo durante un periodo de tiempo, por lo que aparecerán tres tramos en el gráfico de precipitaciones acumuladas (el de mayor pendiente corresponde al que tiene errores). El error sistemático es más fácil de detectar y corregir. Para averiguar cuál de las estaciones presenta el error, se hace una comparación con las demás estaciones. A veces se considera mejor el periodo más moderno.

Una vez que se han completado las series de datos y se han corregido, se puede calcular parámetros fundamentales como:

·         Lluvia diaria.

·         Lluvia mensual.

·         Lluvia anual.

Después, se pueden calcular valores medios para una serie de años:

·         Módulo pluviométrico anual medio o lluvia anual media: es la media aritmética de la lluvia anual durante una serie larga de años consecutivos de observaciones, superior a 30 años según la OMM.

·         Índice de humedad: La lluvia de un año dividida por el módulo pluviométrico anual medio.

·         La lluvia media mensual es la media de las precipitaciones registradas en un cierto mes durante una serie de años.

·         Intensidad de la precipitación: precipitación por unidad de tiempo, normalmente se expresa en mm/hora.

4. REPRESENTACIONES GRÁFICAS DE LOS DATOS PLUVIOMÉTRICOS.

Los datos pluviométricos se suelen representar en forma de diagramas (evolución temporal) y de mapas de isoyetas (distribución espacial).

A.      Pluviograma: gráfico en el que se representa la precipitación acumulada en función del tiempo (registro en la banda del pluviógrafo). De ella se deduce el total de la lluvia registrada y las cantidades registradas en intervalos parciales de tiempo; es decir, la intensidad de las precipitaciones en mm/h.

B.      Hietograma: gráfico en el que se representa la cantidad de lluvia registrada en intervalos de tiempo regulares. Es un histograma de la precipitación en función del tiempo.

Caracterización de años húmedos (P> 15% Pm), secos (P< 15% Pm) y medios

C.      Mapas de isoyetas (distribución espacial de la precipitación): se utilizan datos de varias estaciones. Las isoyetas son líneas que unen puntos con iguales valores de precipitación. Se utilizan valores medios, sobre todo anuales. También puede ser interesante hacer mapas de isoyetas para años húmedos y secos, no sólo medios. La equidistancia entre las líneas isoyetas depende de la escala y de la información disponible.

5. CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN MEDIA SOBRE UN ÁREA.

A. Método de la media aritmética.

Consiste en considerar como lluvia media de la zona, la media aritmética de las precipitaciones obtenidas en las estaciones instaladas en ella. En este método, todas las estaciones tienen la misma importancia. La aproximación es escasa, pero puede ser útil en trabajos donde no sea necesaria mucha exactitud, siempre que la zona reúna características suficientes de homogeneidad climática y física. En una zona con n pluviómetros:

B. Método de los Polígonos de Thiessen.

A cada punto de la cuenca se le asigna la precipitación registrada en la estación más próxima. Hay que unir las estaciones adyacentes, de lo que resulta una serie de triángulos. Después hay que dibujar las mediatrices de cada lado de los triángulos.

Las intersecciones de las mediatrices definen una red poligonal en la que el área S se ha dividido en una serie de superficies (S1, S2...Sn). Se mide el área de cada polígono y se le asigna la lluvia correspondiente a la estación que hay en su interior.

Si las lluvias medidas en el intervalo de tiempo considerado son P1, P2...... Pn en cada estación, la precipitación media será:

Los resultados son aceptables en áreas llanas, con distribución pluviométrica homogénea porque este tratamiento no considera las características topográficas de la cuenca y, como es sabido, la cota influye mucho en la distribución de la precipitación.

A partir del valor medio de la precipitación (mm o L/m²) se puede calcular la cantidad (caudal) total de agua de lluvia que cae sobre una determinada superficie (hm³/año).

C. Método de las curvas isoyetas.

Consiste en dibujar las isoyetas a partir de los puntos de registro y de acuerdo con los valores medidos. Para el dibujo de las isoyetas no debe realizarse una simple interpolación lineal sino que se hará una interpolación racional.

Se mide el área entre isoyetas adyacentes y se asume que la precipitación en cada una de estas áreas es la media aritmética de las precipitaciones correspondientes a las isoyetas que las delimitan.

Sean P1, P2,....Pn los valores asignados a cada isoyeta y S1, S2,...Sn-1 las áreas entre las líneas P1-P2, P2-P3,......Pn-1-Pn.

Este último método es el que da resultados más aceptables, tiene en cuenta la variación de la precipitación según la altitud. No obstante, el carácter subjetivo del dibujo de las isoyetas hace necesario que el autor tenga un buen conocimiento de las características climáticas y físicas de la zona.