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ESPECIALIZACIÓN EN HIDROINFORMÁTICA
HIDROCLIMATOLOGÍA
Introducción
Si hay algún fenómeno que, desde los albores de la civilización, haya despertado la
atención del hombre, es el clima; sus manifestaciones, implicaciones y
consecuencias, no siempre amigables, pero que a pesar de ello, tenía que
desarrollar las actividades y el devenir bajo su acción, por lo cual se vio forzado a
recurrir a artificios, como el vestido, la vivienda, los cultivos, que le permitieron
sobrellevar sus inclemencias y asegurarse el suministro del alimento necesario para
su subsistencia.
Desde entonces, muchas han sido las especies que han aparecido, pero también y
por motivos de catástrofes o por cambios bruscos en las condiciones climáticas,
otras tantas han desaparecido. De estudios paleontológicos y paleoclimáticos, se
ha establecido que la principal causa de su desaparición fue el hecho de que no
pudieron adaptarse a las nuevas condiciones de vida, pues aún en el caso de la
colisión del gran meteorito, que formó el golfo de México hace 65 millones de años,
los dinosaurios habrían sobrevivido, sino no se hubieran afectado las características
atmosféricas que impidieron la llegada de la radiación solar a la superficie terrestre,
aniquilando la producción vegetal, lo que afectó a los herbívoros y a su vez a los
carnívoros.
La meteorología y climatología son dos de las disciplinas que conforman las ciencias
de la tierra, las que se fundamentan en otras ciencias como las matemáticas, la
física, la química y la biología, sin las cuales no es posible entender el
funcionamiento del motor meteorológico, bajo cuyas acciones se encuentran el
planeta en que vivimos.
Desarrollo conceptual
Es común encontrar personas, que aunque tienen una noción clara de lo que es el
clima, su incidencia en el desarrollo de las regiones y la importancia de su
comportamiento, no pueden diferenciar entre lo que se debe entender como
fenómenos meteorológicos y fenómenos climatológicos, por lo que es indispensable
realizar las definiciones del caso.
1.1 Meteorología
1.2 Climatología
1.2.2 Tiempo
1.2.5 Macroclima
1.2.6 Mesoclima
1.2.7 Microclima
La distribución del clima en el planeta, hace que se presenten zonas diferentes, con
flora, fauna y paisaje propios de cada región. Especies arbóreas de bosque tropical
húmedo, son propias de climas tropicales húmedos y cálidos; plantas xerofíticas
como el cactus, reflejan la existencia de climas áridos, con elevadas temperaturas
y escasa o nula precipitación. De lo anterior se puede inferir que el clima es una de
los principales determinantes en la existencia de variados ecosistemas y en la
diversidad de especies animales y vegetales.
1.2.10.1 Matemáticos
La razón por la que se le da doble valor a la lectura de las 7:00 pm, es porque entre
esta hora y las siete de la mañana del día siguiente pasan 12 horas sin observación,
pero la temperatura continúa variando, generalmente hacia valores más bajos,
hasta registrar el valor mínimo poco antes de la salida del Sol.
1.2.10.2 Gráficos
Figura 1.1
Histograma o diagrama de barras
Nota: Valores de una estación climatológica ubicada en Bogotá, las alturas de las
barras representan el promedio de la precipitación, las líneas verticales representan
la desviación estándar. Tomado de Determinación de un rango normal para la
precipitación - análisis comparativo entre los umbrales de normalidad (80-120%) y
(90-110%) (p. 6) por IDEAM, 2014.
Figura 1.2.
Polígono de frecuencias acumuladas
Figura 1.3.
Círculos o tortas
Nota: En este tipo de graficas cada segmento o porción del pastel es la proporción
o porcentaje de cada categoría de la variable. Tomado de Estadística descriptiva.
Representación de datos descriptivos (p. 97) por Rodríguez Benot & Crespo
Moreno, 2006.
La atmósfera está conformada por aire seco. El vapor de agua sólo está presente
en la primera capa atmosférica denominada Troposfera y se comporta como un gas
perfecto, cuya masa es pequeña si se compara con la del aire seco. El vapor de
agua se produce por procesos de evaporación y de transpiración, y mientras los
otros componentes permanecen en forma gaseosa, el vapor se condensa en agua
líquida y a menudo se congela en hielo o nieve, debido a que las temperaturas de
condensación y de congelación se suceden en el orden de magnitud de las
temperaturas atmosféricas naturales.
Si la disponibilidad del vapor de agua, en una zona, es mayor que la capacidad que
tiene la atmósfera para almacenar vapor de agua en forma de gas en ese momento,
la atmósfera toma el vapor de agua necesario para llenar su capacidad de
almacenamiento y el vapor excedente lo condensa, registrándose una atmósfera
saturada; si por el contrario, el vapor de agua disponible resulta menor que la
capacidad de la atmósfera para almacenar el gas, éste será totalmente absorbido
por la atmósfera, sin presentarse la saturación.
𝐻𝑑
𝐻𝑅 = 𝑋100
𝐻𝑠
Como todo gas, el vapor de agua ejerce una fuerza por unidad de superficie la que
se denomina presión o tensión de vapor y que corrientemente se utiliza para calcular
la humedad relativa (Ecuación 1.3), así:
𝑒𝑑
𝐻𝑅 = 𝑋100
𝑒𝑠
Cuanto mayor sea la temperatura del aire, mayor será su capacidad de contener
vapor de agua; lo anterior señala que para saturar un aire frío se requerirá menos
cantidad de vapor y que en un mismo sitio, la humedad relativa varía con la
temperatura del día, correspondiendo los más altos valores las horas de la mañana
los menores para el mediodía, es decir, la humedad relativa una función inversa de
temperatura.
32 32.1 31.1
16 16.0 15.0 13.3 11.1 9.4 7.2 5.0 2.2 -1.7 -6.5
Cuando la presión atmosférica del lugar es inferior a 1000 mb, debe hacerse una
corrección a la temperatura de rocío (Tr), de acuerdo con la tabla 1.2, valor que se
adiciona al encontrado para la temperatura de rocío. Para lo anterior, se tomará el
valor de la depresión del termómetro húmedo, es decir, la diferencia en grados
centígrados entre la temperatura del termómetro seco (Ts) y la del termómetro
húmedo (Th); se entra en la tabla 1.2 y se interpola para el valor de la temperatura
de rocío (Tr).
Nota: Con la tabla se puede corregir la temperatura de rocío (Silva Medina, 1988 p.
137).
Con el valor corregido se entra a la tabla 1.3, que da la presión de vapor y luego se
aplica la ecuación 1.3 que relaciona la presión de vapor contenido en el aire (ed) y
la presión de vapor de saturación (es) para hallar la humedad relativa.
Tabla 1.3.
Tensión de vapor saturante sobre una superficie de agua pura
Solución:
Por interpolación, en la tabla 1.1 (Recuadro en rojo), se busca la temperatura del
punto de rocío (Tr), con base en los valores de las temperaturas del Ts y del Th.
Tr = 18.7C
Tabla 1.4
Nota: La figura evidencia los diferentes procesos que conforman el ciclo del agua.
Tomado de ciclo hidrológico, por M. Pidwirny, 2006,
(http://www.physicalgeography.net/fundamentals/8b.html)
La fracción del agua que es retenida por el suelo o por la vegetación, es utilizada
por los organismos para sus procesos de metabolismo y con el tiempo devuelta
a la atmósfera en forma de vapor, mediante la respiración y la transpiración.
1.5 Evaporación
Figura 1.7.
Tanque de evaporación clase A
Nota: Tanque para determinar la evaporación en una zona de estudio. Tomado de
Tanque evaporimétrico en el Observatorio de Igueldo, por AEMET, 2018,
(https://meteoglosario.aemet.es/es/termino/1115_tanque-de-evaporacion-tanque-
evaporimetrico)
1.6 Transpiración.
Cerca del 95% de la transpiración diaria ocurre durante las horas diurnas, cuando
la radiación solar abre las estomas de las hojas por donde entra el aire con
pequeñas fracciones de dióxido de carbono, utilizadas por los cloroplastos en la
producción de carbohidratos necesarios para el crecimiento de la planta
(fotosíntesis), Al entrar el aire la hoja, parte del agua escapa a través de las estomas
abiertas, proceso que se conoce como transpiración (Xu et al., 2019, p. 139)
Figura 1.8.
El esquema de la sección transversal de una hoja de dicotiledónea típica
Nota: La figura muestra el mecanismo de traspiración en una hoja. Tomado de A
naturally optimized mass transfer process: The stomatal transpiration of plant leaves
(p.139), por Xu, K., Guo, L., & Ye, H. (2019), Journal of Plant Physiology
La planta absorbe agua desde el suelo, a través de las raíces y por capilaridad
distribuye resto sus órganos como tallo, ramas, hojas, etc.; solo el 1% incorpora la
biomasa.
Solución
7.000 hm = 7x107 m²
161/30= 5.4 mm/día
ETR = 0.65 x Eo
Despejando
5.4
Eo =0.65 = 8.3 mm/día
Por último,
1.7 Evapotranspiración
En la actualidad existen varios métodos para el cálculo de la ETP, entre los más
conocidos se pueden nombrar a:
Para conocer a fondo cada método, visita cada uno de los siguientes enlaces:
Cualitativas
Basadas en datos de Que expliquen los
eventos observados y regímenes térmicos o
analizados con el rigor hidrométricos y su
estadístico. relación con el entorno.
Figura 1.9.
Climas mundiales
En torno a los polos, por lo tanto, generando climas gélidos con nieves perpetuas y
días compuestos de seis (6) meses de sol y seis (6) meses de penumbra u
oscuridad. Señala a las zonas entre los 51º y los 90° Norte y Sur.
a) Clima tropical: Presenta dos estaciones: una seca y otra lluviosa (más de
1000 mm anuales), con altas temperaturas y oscilaciones entre 3º y 10°C.
b) Clima desértico: Precipitaciones escasas (por debajo de 200 mm anuales)
o nulas, alcanzando varios años sin que se registren precipitaciones (región
del Sahel), con oscilación térmica diaria cercana a los 90° C/día, pues su
valor mínimo puede llegar a -10°C, en las horas de la madrugada, y hasta
79°C hacia el mediodía.
c) Clima ecuatorial: Con temperaturas superiores a los 25°C, escasa variación
térmica anual, constantes y abundantes precipitaciones anuales, por encima
de los 2000 mm.
a) Clima polar: Circundando a los polos, con temperatura por debajo de los
10°C y precipitaciones sólidas por debajo de los 200 mm/ año.
b) Clima subpolar. Muy frío y seco, con precipitaciones entre 200 y 500
mm/año.
c) Clima de alta montaña: Propio de altas montañas, frío todo el año y
precipitaciones superiores a los 1000 mm anuales.
En esta franja, comprendida entre los 0º y 12° a 15° Norte y Sur, se encuentran las
principales selvas (Amazónica y africana) y las zonas de más alta precipitación
(Indochina y Chocó), a nivel mundial (Vargas Ulate, 2001, p. 8)
Figura 1.10
Precipitación media anual de la estación del Aeropuerto Benito Salas (Neiva-Huila)
Característico de regiones tropicales ubicadas entre los 12° y los 20° Norte y Sur,
Presentan temperaturas medias multianuales entre los 20° y 25°C. y precipitaciones
entre 400 y 1000 mm. anuales, aunque la variedad monzónica supera ampliamente
estos valores.
Tiene una época seca con duración de 8 meses y otra lluviosa que impera durante
4 meses. Cubre regiones como las Antillas, parte central de México, África
Subsahariana y centro de India.
Colorado en E.U.A, Sahara, Libia y Nubia en África, Sirio en Siria , Arábigo, Rub y
Al Khali en Arabia, Néguev en Israel, Thar en India – Pakistán, Gobi en Mongolia,
Kizil-Kum y Kara-Kum en Rusia y Takla Makan en China.
El área total de los anteriores desiertos arroja un total de 16.537.800 Km², con el
agravante de que el proceso avanza día a día.
Por encima de los trópicos, se da en latitudes entre los 30º y 40° Norte y con lluvias
que van desde los 700 a 1000 mm anuales. La temperatura media oscila entre 15 y
20°C. No presentan estaciones frías y algunos lo denominan "clima mediterráneo"
ya que es característico del clima que diferencia a los países ribereños del mar
Mediterráneo, con veranos secos y soleados e inviernos suaves y húmedos. Esta
clase de clima se presenta, también, en la parte meridional de Australia, California
(US), Chile y en el suroeste de la República de Sudáfrica (Zambrano Solarte, 2011,
p. 218).
Se presenta en regiones comprendidas entre los 40° y 60° Norte y Sur. Coincide
con las células de Hadley en ascenso, que favorece la condensación y formación
de nubes para luego originar precipitaciones líquidas y sólidas. La temperatura
media oscila entre los 10° y 15°C con una temporada de verano con temperatura
media superior a los 20°C y otra de invierno con duración de hasta 4 meses y una
temperatura media por debajo de los 7°C. Presenta las cuatro estaciones:
primavera, verano, otoño e invierno, que se inician con los equinoccios y los
solsticios de cada año. Entre las principales regiones se encuentran el centro y norte
de Estados Unidos, sur y centro de Canadá, países de Europa, sur y centro de
Rusia, China, norte de India, parte meridional de Chile y Argentina, Sudáfrica, parte
central y sur de Australia.
Está representado por regiones ubicadas en altas latitudes (70-80° Norte y Sur), con
temperatura media que oscila entre 0.0° y 3.0°C., circundando los grandes hielos
de los casquetes polares. Su vegetación de tipo tundra (herbáceas, líquenes y
hongos) con condiciones de fotosíntesis muy especiales, pues deben adaptarse a
seis meses de luz y otros seis de oscuridad o penumbra, aunque prácticamente
registra una sola estación climática que es el invierno, pues el verano es muy corto
y frío. Se presenta en regiones como Groenlandia, zonas septentrionales de Europa
y Asia (Siberia) y en el continente Antártico, donde la fuerza de Coriolis adquiere
sus máximos valores, que se traducen en fuertes vientos constantes y fríos.
1.8.4.8 Clima polar
Figura 1.11.
Esquema de la distribución de climas por zonas latitudinales
Nota: Climas del planeta asociada a las latitudes. Tomado de climas de la tierra ,
gobierno de Navarra, 2022.
(http://meteo.navarra.es/definiciones/elementosFactores.cfm)
Latitud Longitud
12ᵃ30'40" N 66°50'54"
4°13'30" S 79°01'23" W
Por estar en la región ecuatorial, cubre el clima ecuatorial que se caracteriza por registrar
altas temperaturas y tener dos temporadas de aguas altas: de marzo a junio y de septiembre
a diciembre y dos temporadas de aguas bajas de junio a septiembre y de diciembre a marzo
de cada año.
Las temporadas de aguas altas tienen su origen en el paso del Sol por los equinoccios,
cuando se desplaza hacia norte (marzo) hacia el sur (septiembre). Su desplazamiento hacia
el norte, que lo hace el 21 de marzo, viene acompañado de masas de aire caliente y
húmedo, por acción de la radiación solar y de la transpiración vegetal al pasar por la
Amazonía, lo que origina formación de nubes y la presencia de lluvias. En su paso hacia
sur, que tiene lugar el 22 de septiembre, trae consigo masas de aire caliente húmedo,
producto de la radiación y de la evaporación del océano Atlántico, que favorece la formación
de nubes y subsiguientes precipitaciones. En la figura 1.10 muestra la distribución de la
lluvia, en el aeropuerto Benito Salas de Neiva, donde se puede apreciar su característica
bimodal de la precipitación (IDEAM - UNAL, 2018, p.13)
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