Agua en la atmósfera y el suelo: ciclo hidrológico y medición

Agua en la Atmósfera

Precipitaciones

1.Precipitaciones.

Precipitaciones líquidas

• Llovizna: también conocida como sirimiri o calabobos. Formada por numerosas y finas gotas de agua de diámetro 0,1 a 0,5 mm que parecen flotar en el aire.
• Lluvia: es la forma más común de precipitación Las gotas tienen un diámetro > 0,5 mm y menor de 3 mm, la media 1 mm.
• Chubascos de agua: aguaceros o chaparrones. Las gotas son habitualmente mayores que las de la lluvia comienzan y terminan bruscamente.

Precipitaciones sólidas

• Nieve: está formada por conglomerados de cristales de hielo que se sueldan formando copos.
• Chubascos de nieve: con las mismas características que los chubascos de agua, es una precipitación más copiosa que la nevada ordinaria.
• Granizo: son granos de hielo redondeados, en capas concéntricas y translúcidos. El diámetro varía entre 5 y 50 milímetros y caen en un corto período de tiempo.
• Nieve granulada: son granos blancos opacos de unos 2 a 5 milímetros de diámetro, como si se tratara de un granizo blando.

Precipitación horizontal u oculta: rocío y escarcha

Formas de Crecimiento de Gotas de Lluvia

Formas de crecimiento de las gotas de lluvia: Nube: gotas de agua con diámetro de 10-30 micras sobre núcleos de 1 micra que se mantienen en suspensión por las turbulencias.

• Coalescencia o captación: Una gota de mayor tamaño va arrastrando a otras. Al alcanzar los 7 mm ser rompe en otras que a su vez van arrastrando y originan una reacción en cadena.
• Cristales de hielo o destilación: Se juntan gotas de agua de distinta temperatura. Las de mayor tamaño se evaporan para condensarse sobre las más frías. Si hay suficiente diferencia de temperatura se forman gotas grandes antes de que se equilibren las temperaturas.

Medida de Lluvia: Pluviómetro

3.Medida de lluvia-Pluviómetro. Fue inventado por Hellmann, se encarga de la recogida y medición de la precipitación.

• Medida discreta: se registran medidas cada cierto tiempo.
• Medida continua: pluviógrafo que mide la varianza de peso o que tiene un flotador conectado a una plumilla, según aumente el volumen ese dibuja una línea.

El modelo que mejor funciona es una que tiene un balancín que llena el gua a 2 cubetas alternativamente. Cada vez que se llena una cubeta registra una medida. También está el totalizador, que es un pluviómetro de gran tamaño que recoge tanto agua como nieve en zonas de alta montaña. Se le echa cloruro de calcio para evitar rotura por congelación de la nieve.Fuentes de eros en la medida de pluviómetro:

• Desbordamiento por exceso de precipitación
• Extrapolación no representativa
• Mala localización (debe de estar situado en un sitio alejado de objetos que puedan hacer de pantalla a la precipitación).

Unidades de medida: El volumen de precipitación se obtiene referenciando la altura (superficie=volumen) a una zona o región concreta 1 mm = 1 litro/m2 Volumen de agua precipitado=mm caídos x superficie evaluada

Medidas del Manto de Nieve (Nievómetros)

4.Medidas del manto de nieve (nievónetros). Discreta por analógicos (pértiga): generalmente se usa solo para comprobar que el digital funciona bien (subir hasta allí para registrar los datos es una movida) Continua por digitales (emisor y receptor de ultrasonidos): envía ondas y al recibirlas registra la altura de la nieve

• Principal error la estimación de cantidad de nieve que ha caído es poco fiable al no tenerse en cuenta la densidad

Snow pillow: estructura rellena de líquido de forma que pueda medirse la densidad de la nieve y, de esta forma, cuantificar en agua a la que equivale.

Deposición de Sustancias y Circulación de Agua

5.Deposición de sustancias y circulación de agua en el medio. Hay diferentes tipos de deposición:

1. Deposición Húmeda (Wet Deposition): Químicos presentes en la atmósfera son eliminados y depositados en la superficie terrestre mediante precipitación. Para medirla se usará un muestreo por pluviómetros que solo capten agua en momentos de precipitación. Wet deposition Dry deposition Air concentrations Dry deposition Wet deposition Throughfall Soil water
2. Deposición seca (dry deposition). Gases y partículas en suspensión presentes en la atmósfera se depositan directamente en la superficie terrestre. Se da por sedimentación gravitacional directa o mediante procesos absorción en superficies terrestres (hojas de plantas, suelo, edificios ... ) Como el muestreo de deposicion seca de forma directa es imposhble. Nace el temrio Bulk (deposicion masiva) que es la medida de susrancias deoositadas sin importar si vienen de deposicion humeda o seca , por analisi de compoponentes de agua depositada en u pluviómetro de captacon interrumpida. Dry deposition=Bulk-Wet deposition
3. Throughfall (Infiltración a través de la copa de los árboles): Agua de lluvia que atraviesa la capa superior de los árboles tras recoger nutrientes, residuos atmosféricos y otros compuestos contenidos en hojas y ramas. Muestreo mediente la colocación de captadores debajo de las copas de los árboles

Cálculo de la Precipitación en una Zona

5. Cálculo de la precipitación en una zona o cuenca (extrapolar datos puntuales a zona amplia).

Método 1: Media Aritmética

Método 1 - Media aritmética: se suman todos los valores de precipitación recogidos en las estaciones de la zona (Pi) a estudiar y se divide entre el número de valores (n) Pmed = ΣΡί n

Método 2: Polígonos de Thiessen

Método 2 - Polígonos de Thiessen: Se unen las estaciones meteorológicas de la zona formando triángulos Dibuja líneas perpendiculares a las del paso 1 partiendo del punto medio de las mismas 0 límites de los polígonos = líneas perpendiculares desde su inicio (mitad de línea de unión de estaciones) hasta su corte con otra perpendicular Multiplica el valor recogido por cada estación (Pi) por el área de influencia determinada por su polígono (Ai) Divide la suma de todos los valores obtenidos por el área total (At) Pmed = ΣΑi Pi At

Método 3: Isoyetas

Isoyetas Método 3 - Isoyetas: observando los valores de precipitación captados por cada estación, se unen aquellos que sean iguales. La diferencia de valor entre las líneas (isoyetas) será siempre la misma (de 50 en 50 mm, de 100 en 100mm ... ) Sz PO 1700 1600 1300 1400

Radar de precipitación:emite ondas electromagnéticas que interaccionan y se ven reflejadas por las gotas de agua atmosféricas. La intensidad de onda que le vuelve al radar y el tiempo que tarda en hacerlo, entre otras magnitudes, permite al radar estimar la intensidad y distribución de precipitaciones o predecir el tiempo a corto plazo entre otros factores.

Yetograma

7.Yetograma. Gráfico de evolución de la precipitación anual teniendo en cuenta el año hidrológico de nuestra zona va del 1 de octubre al 31 de septiembre para no perder las precipitaciones de invierno en forma de nieve que se van derritiendo en los primeros meses del año. Evolución de la precipitación para la serie 1950-2004 La línea morada es el promedio, la verde es ±25% y las rojas ±50%. Precipitación (mm) 300 3000 1200 1400 1600 1950-SE 1951-53 1952-51 1951.50 1954.55 1955-56 1956-57 1957-58 1958-55 1960-61 1961-62 1962-63 136364 136-4-65 1065-66 1366-67 1967-60 1 906-70 1976-71 1971-72 1373-74 Años Hidrológicos 1374-75 1975-76 1976 77 1977-78 1978-79 1972-80 1300-01 1981-82 1082-83 1985.86 1986 87 1988-49 1989-90 1990-91 1991-92 1992-95 1993-94 1994-95 1995-35 1994-47 1997-36 1998-99 1999-2000 2000-2005 2001-2002 2002-2005 2003-2004 2004-2005 Los años serán: · Normales si están entre las líneas verdes. · Húmedos si están entre las líneas superiores verde y roja, y secos si están entre las inferiores. · Muy húmedos por encima de la línea roja y muy secos por debajo Los años húmedos y secos suelen ir en conjunto, sin grandes contrastes entre un año y otro.

Organizaciones de Medidas Hidrológicas

8.Organizaciones de medidas hidrológicas.

AEMET (Agencia Estatal de Meteorología de España)

• Organismo principal de información meteorológica de nuestro país. Generalmente miden precipitación y Tº.
• Existen otras muchas organizaciones dedicadas a info. meteorológica.

SIAR (Sistema de Información Agraria)

Enfocada en gestionar la cantidad de riego que deberían emplear los agricultores en base a la precipitación, la humedad en el suelo y gasto de años anteriores medidos, y la evapotranspiración calculada

SIAH (Sistema Automático de Información Hidrológica)

• Depende de las confederaciones hidrográficas Mide cantidades de agua en fenómenos hidrológicos (caudal de los ríos, cantidad de agua en los embalses ... ) y datos meteorológicos (nieve, lluvia ... )

Ayuntamiento de la Zona

Ayuntamiento de la zona En ocasiones se sitúan estaciones de interés público (p.e: casetas en Madrid para medir la

• contaminación de la ciudad)
• Promedio (735 mm)

Agua en el Suelo

Concepto de Suelo

1.Concepto de suelo. En el contexto hidrológico solo interesa la parte de la corteza que abarca desde la superficie hasta el final de las raíces (Suelo radicular), al ser zona que permite que el agua filtrada en el suelo regrese a la atmósfera por evapotranspiración En el contexto general, es la interfase entre el mundo biológico y el inorgánico

Evaporación

2.Evaporación. Proceso físico por el cual el líquido se transforma en gas (vapor) debido a la liberación de los enlaces que mantienen unidas las moléculas pasando del suelo a la atmósfera En Hidrología es la cantidad de agua que se transfiere de suelos y masas de agua abiertas a la atmósfera por la acción del viento y los rayos solares La evaporación se detiene cuando el aire está saturado de humedad:

• Humedad absoluta: gramos de vapor de agua / m3 de aire
• Humedad de saturación: máxima humedad que puede tener el aire a una temperatura concreta
• Humedad relativa: humedad absoluta/humedad saturación HA Hr (%) = == x100 HS

Estimación y medida:

• Métodos basados en el balance hídrico: factibles en zonas en que se puedan controlar las entradas y salidas (lagos, embalses, cuencas experimentales) P = EscSup + EscSub + EVT(evapotrans) + V(evap. de sup. ) + A agua almacenada (Entradas = salidas + A agua almacenada)
• Tanque evaporímetro (atmómetro = atmidómetro): aplicable a masas de agua, no en zonas terrestres. Manejo del tanque de evaporación:

1. Colocación: elevado unos cms sobre el suelo y horizontal a la superficie para que no afecte el calor que desprende el suelo y permitir la circulación del aire.
2. Mantener un calado constante de unos 17,5 -20 cm 0 se mide la variación temporal del calado en base al agua que se añade eliminando el añadido por precipitación, no a la que se evapora.
3. Registrar T° max y min, precipitación, humedad, radiación solar y viento
4. Aplicación empírica a zonas terrestres 0 formulas empíricas que correlacionan el valor medido de evaporación con la evapotranspiración en cultivos.
5. El valor obtenido es siempre potencial y mayor al de la masa de agua 0 Coeficiente de corrección empírico = 0,75

• Otros evaporímetros: También miden la evaporación potencial Son útiles especialmente en agricultura 0 demanda de riego.