UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA.

CURSO: METEOROLOGÍA GENERAL.CICLO VERANO 2015

GRUPO: A

PROFESOR: Franklin Delio Unsihuay Tovar Eusebio Cisneros.

ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO TEMPORAL-ESPACIAL DE LAS VARIABLES METEOROLÓGICAS EN LA MOLINA.

Integrantes

APELLIDOS CÓDIGO

2015

INTRODUCCIÓN

Cualquier investigación relativa a la parte inferior de la Atmósfera Terrestre requiere, como punto

de partida, la caracterización de diferentes parámetros meteorológicos y el establecimiento de sus

variaciones (temporales, espaciales, verticales) durante el periodo de estudio, lo que conlleva a

usar una escala conveniente (en este caso la micro escala) para observar el comportamiento y

evolución del tiempo atmosférico. Los resultados de este estudio permitirán obtener información

de las variaciones típicas de variables meteorológicas tales como la temperatura, humedad

relativa, humedad absoluta, presión de vapor, etc. Además las características de sus variaciones

podrán dar información de los procesos meteorológicos (locales, regionales, sinópticos, etc.) que

pueden tener influencia en la meteorología de la zona donde se recoge la información, en este

caso, en la parte posterior de los laboratorios de Biología de la UNALM.

Además cabe resaltar que en el transcurso de las horas que se estuvo en campo, desde las 5:00

p.m. del viernes 13 de febrero hasta los 5:00 p.m. del día siguiente, la mayor parte del tiempo el

cielo estuvo despejado, en las que se sintió una fuerte radiación solar.

Es indispensable decir que el suelo en el que plantamos el tubo de PVC estuvo cubierto de césped

entre las aulas marrones y turquesas, en lo posiblelo más alejado de obstáculos.

Finalmente, la información recogida en campo durante 24 horas ha sido utilizada para la

elaboración de este trabajo final que ha sido guiado por la teoría y práctica del curso de

Meteorología General.

MARCO TEORICO

A) Temperatura del ambiente.

Se le considera como un factor numérico que sirve para indicar la cantidad de calor o energía radiante que hay en la atmósfera, en la tierra o en el agua.

La temperatura del ambiente solo depende del aporte de la energía solar, la cual es absorbida en diferentes formas según las características de la superficie sobre el cual incide. En término medio podemos considerar que de cada 100 unidades de energía del sol que llega al sistema tierra – atmósfera, solo 22 unidades son absorbidas por el aire, mientras que la superficie absorbe 43 unidades, en tanto que el resto se refleja al espacio exterior. Este es el motivo que nos permite ver que la mayor parte de la energía de la atmósfera es suministrada por el suelo por los procesos de conducción convección y radiación de onda larga.

La temperatura del aire se midió usando un psicrómetro en base a termistores:

Temperatura de bulbo húmedoEs la temperatura que alcanza un termómetro cuyo bulbo está rodeado de un medio poroso que se mantiene totalmente mojado cuando se lo pone en contacto con una corriente gaseosa. Imaginemos que en un instante dado se tiene el termómetro y el medio poroso mojado a una temperatura igual a la del gas que lo rodea. En las condiciones descriptas, si el gas que rodea al termómetro no está saturado se producirá evaporación del líquido debido a la diferencia de potenciales entre las fases gaseosa y líquida. El líquido para evaporarse necesita una cantidad de energía igual a su calor de evaporación. Esa energía será cedida por el líquido remanente y se traducirá en una disminución de la temperatura del mismo.

Temperatura de bulbo seco Imaginemos que en un instante dado se tiene el termómetro y el medio poroso mojado a una temperatura igual a la del gas que lo rodea. En las condiciones descriptas, si el gas que rodea al termómetro no está saturado se producirá evaporación del líquido debido a la diferencia de potenciales entre las fases gaseosa y líquida. El líquido para evaporarse necesita una cantidad de energía igual a su calor de evaporación. Esa energía será cedida por el líquido remanente y se traducirá en una disminución de la temperatura del mismo.

B) Radiación solar

La parte de la radiación solar que proviene directamente del sol (en línea recta) se denomina radiación directa. La radiación difusa es la que proviene de diversas direcciones al haber sido reflejado, desviado o dispersado los rayos solares por las nubes, la turbidez atmosférica, los accidentes topográficos o simplemente difundidos al atravesar un material transparente o

traslúcido (plástico, por ejemplo, en un invernadero). La suma de radiación directa y radiación difusa constituye la radiación solar total o global.

C) Humedad atmosférica.

Es la concentración de vapor de agua en el aire, es decir , la cantidad , o el número de moléculas, de vapor de agua por unidad de volumen de aire. Oscila entre 0 y 4 % del volumen. Esta amplia variación se debe a que el agua puede presentarse, a las temperaturas habituales del planeta en los tres estados. La atmosfera transporta la humedad en dirección horizontal y en vertical.Cuando el aire no puede contener más vapor de agua, se dice que está saturado, y si se supera empieza a llover. La cantidad de vapor de agua que puede contener una determinada cantidad de aire depende de la temperatura.

D) Humedad relativa

Es la relación, expresada en tanto por ciento, entre la cantidad de vapor de agua que existe y la que podría existir como máximo.Y se halla de esta manera: HR= ( ep/ eps ) x 100 %

E) Humedad específica

Es la masa de vapor de agua, por unidad de masa de aire húmedo.Se expresa los gramos de vapor de agua contenidos en 1kg de aire húmedo en la atmosfera. Tan solo cuando se produzca una variación real del contenido acuoso en el aire, cambiará la humedad específica.

F) Relación de mezclas (r)

Se llama así a la cantidad de masa de vapor de agua (mv) existente por unidad de masa (generalmente en Kg) de aire seco (md).

r = 622. ea / (P-ea)

P: presión atmosféricaea: presión de vapor actual

G) Déficit de saturación (E)

Es la diferencia entre la presión parcial del vapor de agua que satura el aire (e máx.) a una temperatura dada y la presión parcial del vapor de agua presente en el aire (e). Es decir la diferencia entre la tensión máxima de vapor y la tensión del mismo

e = es- ea

H) Presión atmosférica

La Presión atmosférica es el peso de una columna de aire que se extiende desde un plano horizontal hasta el límite exterior de la atmosfera. Esta presión es la suma de aire seco y la tensión del vapor d agua que contiene, y varía de un punto otro de la atmosfera y el transcurso del tiempo.

I) Gradiente vertical de Presión.

La presión atmosférica varia, no siempre es igual en los diferentes lugares de nuestro planeta y nuestro país, ni en la diferente época del año.Debido a que los gases son compresibles, la presión del aire situado por encima, comprime notablemente al inferior y, por tanto determina un notable aumento de la densidad del que está situado junto al suelo. Esta compresión es la que justifica la rápida disminución de la densidad, o de la presión del aire con la alturaExisten unidades para medir la presión y la equivalencia entre estos son:

101.000 Pa = 1 atm = 760 mm Hg = 101 mb

J) Vientos

El viento es el flujo de gases a gran escala , que va a una dirección y una fuerza según su flujo. Es la compensación de las diferencias de presión atmosférica entre dos puntos; ocasionando un movimiento horizontal

K) Nubosidad

La nubosidad es la fracción de cielo cubierto con nubes, en un lugar en particular.Según las normas meteorológicas actuales, la nubosidad se expresa en octavos de la bóveda celeste. La nubosidad es máxima en invierno y mínima en verano. Durante el día suele ser máxima alrededor de las 14 horas, momento de máxima ascendencia del aire. Si se considera la latitud, las zonas de máxima nubosidad están en la zona ecuatorial y entre los 60 y 70º, las de mínima nubosidad hacia los 35º y las regiones polares.

L) Termistor:

Es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. Son mucho más económicos que otro método para medir la temperatura, aunque no son lineales, son muchas más sensibles, compuestas de unas mezclas sintetizadas de óxidos metálicos, el termistor es esencialmente un semiconductor que se comporta como un "resistor térmico".

OBJETIVOS:

Construcción, calibración y determinación de la ecuación de regresión de temperatura vs. Resistencia en base a termistores.

Familiarización con la medición de variables meteorológicas a diferentes alturas. Calcular las variables de humedad: presión parcial de vapor, relación de mezcla, humedad

absoluta y humedad específica, así como también las variables de saturación: humedad relativa y déficit de saturación.

Analizar y explicar el comportamiento temporal de las variables meteorológicas.

MATERIALES Y MÉTODOS:

ZONA DE ESTUDIOS:

Coordenadas geográficas: Latitud: 12° 05’ S Longitud: 76° 57’ W Altitud: 243.7m.s.n.m

La zona elegida es en el campus de la UNALM en el lugar señalado del mapa además se consideró más de 9 metros de distanciamiento radial sin arboles cercanos y además muros de cemento para no afectar las mediciones de los bulbos además se consideró una fecha (13 y 14 de febrero del 2015) con menos tránsito de personas para que no afecten con su temperatura corporal.

MATERIALES:

- 4 Termistores- 4Multitester- 1 cocina eléctrica- Un termómetro- Hielo- Recipiente pírex con agua destilada- 2m de tubo de pvc- Cartulina blanca- Algodón

MÉTODOS:

Primer paso: calibración de termistores.

- El sistema de trabajo estuvo conformado por un vaso pírex con hielo y agua, que estuvo dispuesto encima de una plancha de calentamiento a 110v. Se suspendió desde un soporte universal un termómetro, en el cual el bulbo quedaba sumergido por completo.

- Los termistores fueron sumergidos en el recipiente, tomándonos la diligencia de que estén en el mismo nivel que el bulbo del termómetro. Los terminales de los cables se pusieron en contacto con el multitester.

- Se empezó a tomar las medidas de las resistencias de cada uno de los termistores desde una temperatura de 3 °C.

- Se realizó el mismo procedimiento hasta llegar a los 60°C, ya que como mínimo se requiere de 40 lecturas.

- Con las medidas de resistencias y temperaturas se obtuvo una ecuación logarítmica para cada termistor, en donde la variable dependiente es la temperatura y la variable independiente es la resistencia.

Datos obtenidos del proceso de calibración de termistores*:

temperatura (°C) verde(húmedo) marrón (seco) naranja (húmedo) celeste (seco)3 1303 1422 1247 14614 1284 1237 1151 13565 1215 1299 1147 13336 1145 1203 1084 12797 1100 1148 1048 12048 1068 1107 1014 11799 998 1045 955 110510 957 991 910 105311 937 933 876 96112 903 924 844 96913 857 893 804 94414 820 850 775 90015 751 810 745 86416 754 767 713 83017 722 748 683 78618 689 702 653 74019 664 692 629 71320 648 675 612 69121 617 645 585 67022 590 603 557 63723 571 585 531 60924 542 561 508 59125 535 553 496 56826 511 548 480 56427 490 516 458 54128 471 495 440 50929 460 477 429 49130 440 457 413 47731 426 440 393 44132 409 429 379 43233 397 421 366 42934 382 398 353 41835 372 379 340 39736 360 369 328 37737 341 356 315 36338 331 343 304 34839 314 331 294 33440 303 318 285 32541 293 307 270 31242 206 295 264 30543 275 286 255 29244 264 278 245 27745 254 261 236 26846 246 259 229 26447 238 249 220 25348 232 241 212 24249 219 236 206 239

50 213 224 199 22751 205 216 192 21952 199 207 183 20753 192 203 178 20554 187 197 173 19955 181 188 170 19556 174 184 161 18557 169 178 157 17958 164 174 152 17559 157 159 147 16960 154 164 142 163

* Termistores que luego fueron usados para la temperatura del bulbo húmedo

(termistores verde y naranja) y temperatura de bulbo seco (termistores marrón

y celeste).

- Con estos datos se pudo obtener las gráficas y las ecuaciones logarítmicas para cada termistor, curva de calibración, la cual será usada para los posteriores pasos.

Segundo paso: elaboración del material para campo.

- Se hizo 4 agujeros en el tubo, para cada termistor. Los dos primeros a 0.5m de altura y los otros dos a 1.50m.

- Se dispuso dos termistores para bulbo húmedo y dos termistores para bulbo seco.

- Los termistores de bulbo húmedo se colocaron en una columna, uno en cada altura; se hizo lo mismo con los termistores de bulbo seco.

- Para proteger de la radiación directa a los termistores colocados a 0.5m de altura, se diseñó un sombrerito de cartulina, el cual se colocó por encima de ellos.

- En los termistores de bulbo húmedo fue necesario envolverlos con pedazo de tela.

Tercer paso: trabajo de campo.

- Se instaló el tubo en el lugar designado, y se realizaron las lecturas de resistencias cada media hora (Se empezó desde las 5:00 p.m. del día viernes 13 hasta las 5:00 p.m. del día sábado 14 de febrero)

- Los termistores de bulbo húmedo (verde y naranja) fueron humedecidos con agua destilada antes de cada lectura.

*

Equipo instalado en el grass entre las aulas marrones y turquesas.RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

Fecha de lecturas:desde las 5:00 p.m. del día viernes 13 hasta las 5:00 p.m. del día sábado 14 de febrero.

Lugar: Áreas verdes entre las aulas marrones y turquesas de la UNALM.

Datos obtenidos:Medidas:- Resistencias de los termistores- bulbo seco- Resistencias de los termistores- bulbo húmedo

(LECTURA DE TERMISTORES)

0.50 m 1.5 m

Verde-

HUMEDOMarrón-

SECONaranja-HUMEDO

Celeste-SECO

05:00 p.m. 551 532 532 546

05:30 p.m. 560 551 537 566

06:00 p.m. 569 571 541 584

06:30 p.m. 570 573 543 586

07:00 p.m. 579 579 551 592

07:30 p.m. 574 579 546 592

08:00 p.m. 576 596 546 607

08:30 p.m. 579 604 549 617

09:00 p.m. 582 608 554 622

09:30 p.m. 577 599 548 611

10:00 p.m. 584 600 554 610

10:30 p.m. 583 602 556 607

11:00 p.m. 583 596 553 608

11:30 p.m. 579 598 550 611

12:00 a.m. 581 606 552 620

12:30 a.m. 582 613 552 630

01:00 a.m. 585 614 555 629

01:30 a.m. 585 614 554 630

02:00 a.m. 582 612 552 624

02:30 a.m. 583 611 553 623

03:00 a.m. 581 610 552 622

03:30 a.m. 585 610 556 624

04:00 a.m. 584 610 554 624

04:30 a.m. 584 612 552 625

05:00 a.m. 585 613 556 629

05:30 a.m. 580 609 553 620

06:00 a.m. 582 607 553 622

06:30 a.m. 580 609 551 624

07:00 a.m. 574 603 549 620

07:30 a.m. 565 584 530 594

08:00 a.m. 552 555 524 566

08:30 a.m. 537 560 528 579

09:00 a.m. 553 556 533 577

09:30 a.m. 537 530 521 559

10:00 a.m. 492 456 500 507

10:30 a.m. 506 468 496 484

11:00 a.m. 494 452 489 485

11:30 a.m. 493 450 404 459

12:00 p.m. 498 437 471 446

12:30 p.m. 484 434 489 453

01:00 p.m. 494 433 497 470

01:30 p.m. 481 435 492 461

02:00 p.m. 493 430 483 462

02:30 p.m. 501 450 507 452

03:00 p.m. 538 460 511 479

03:30 p.m. 515 450 469 453

04:00 p.m. 512 425 500 453

04:30 p.m. 533 459 516 481

05:00 p.m. 531 465 511 477

Calculadas:- Temperatura del bulbo humedo (Th)- Temperatura del bulbo seco (Ts)- Presión de vapor (ea)- Presión de saturación a la temperatura del bulbo seco(es)- Presión de saturación a la temperatura del bulbo húmedo(esh)- Humedad absoluta(ρv)- Humedad relativa(HR)- Humedad específica(q)- Relación de mezcla(r)- Déficit de saturación (Δe)

*Los datos de presión a las diferentes horas de los días 13 y 14 se obtuvieron de la estación meteorológica “Alexander Von Humboldt” ubicada en la UNALM

*Todo el análisis se llevará a cabo mediante la utilización de meteorográmas, para así conocer la variación de los diferentes parámetros con respecto al tiempo.

TEMPERATURA DEL BULBO SECO(TS) VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN:A partir de las 7am en ambas escalas se ve un aumento en la temperatura.La temperatura del bulbo seco a menor altitud Ts(celeste) es normalmente mayor que el del bulbo húmedo de mayor altitud, esto puede deberse a que se encuentra más próximo al suelo que es fuente de calor para el aire.Esto coincide con la bibliografía revisada, de acuerdo con el GVT (gradiente vertical de temperatura) la temperatura disminuye con la altura, cumpliéndose:

TEMPERATURA DEL BULBO HÚMEDO (TH) VS TIEMPO (HORAS)

Ts celeste (0.5m) >Tsmarrón (1.5m)

DISCUSIÓN: Desde las 22:00 horas del día 13 hasta las 07:00 del día 14 se observó una temperatura relativamente constante tanto para el bulbo a 0.5 metros como para el bulbo a 1.5 metros por encima de la superficie terrestre.A las 11:30 del día 14 se registró a 1.5 metros de la superficie del suelouna temperatura máxima de 31°C aprox., esto podría deberse a que en ese momento el cielo estuvo despejado y se manifestó una mayor radiación.Según la gráfica, la temperatura del bulbo húmedo a 1.5m de altura se muestra normalmente menor que la temperatura a 0.5m sobre la superficie del suelo.

PRESIÓN DE VAPOR A 0.5m. Y 1.5m. (hPa) VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN: La presión de vapor es menor cuando la altura es mayor (a 1.5m), esto puede ser explicado debido a que existe menor presencia de vapor de agua y por lo tanto menor presión de esta.El aumento de presión de vapor coincide con la tendencia de aumento de la temperatura, esto se puede observar en horas de máxima incidencia solar (a partir de las 07 horas hasta las 14 horas del día 14) en especial a las 11:30 am donde se observa un valor de presión de vapor alto.En el caso de la presión de vapor a 0.5 metros se observa el mismo patrón.

RELACIÓN DE MEZCLA 0.5m. Y 1.5m. VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN:En la gráfica podemos observar que para una altura de 1.5 m la relación de mezcla es mayormente menor que a la altura de 0.5m, debido a que la masa de vapor de agua y la temperatura disminuye con la altura. Caso contrario se da a una altura de 0.5m donde la cantidad de masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco es mayor, porque se encuentra más cerca de una superficie evaporante como lo es el suelo.

HUMEDAD ABSOLUTA (g/m3) VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN:Debido a que la saturación del aire atmosférico es mayor a una altura de 1.5m va a existir mayor cantidad de masa de vapor de agua por unidad de volumen de aire atmosférico y todo lo contrario ocurriría para la altura menor que esta menos saturada. Sin embargo, en el grafico observamos todo lo contrario probablemente debido a que durante casi todo el día de la evaluación se observó que el cielo estuvo cubierto de nubes, excepto a las 11am del sábado 14 de febrero que se observó que el cielo estuvo completamente despejado.

HUMEDAD ESPECÍFICA (g/kg) VSTIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN:Debido a que la saturación del aire atmosférico es mayor a una altura de 1.5m va a existir mayor cantidad de masa de vapor de agua por unidad de masa de aire atmosférico y todo lo contrario ocurriría para la altura menor que esta menos saturada. Sin embargo, en el grafico observamos todo lo contrario, esto, probablemente se podría deber a que la mayor parte del tiempo hubo nubosidad excepto a las 11am del sábado 14 de febrero ya que a esa hora se observó que el cielo estuvo despejado.

HUMEDAD RELATIVA (%) VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN: Como la humedad relativa de color Azul es alta se esta dando a menor altura (0.5m) va a tener un déficit de saturación muy bajo porque la atmosfera esta casi completamente saturada y no acepta casi mas vapor de agua. A medida que la altura aumenta esta humedad va disminuyendo ya que la atmosfera se va haciendo menos saturada, excepto a las 11am probablemente debido a que a esa hora el cielo estuvo despejado y hubo más radiación.La humedad relativa para las horas de medición en su mayoría fue de casi el 100%, esto es típico de la Molina en la estación de verano.

DEFICIT DE SATURACIÓN (hPa) VS TIEMPO (HORAS)

DISCUSIÓN: En el déficit de saturación de color Roja le falta más cantidad de vapor de agua al aire para que sature debido a que se encuentra a una mayor altura (1.5m) donde hay menos vapor. De esto, se puede observar que va a necesitar menos vapor de agua si es que desciende en altura. Sin embargo, se observa que a 1.5m a las 11am el déficit de saturación varió notablemente.

CONCLUSIONES:

Mediante la medición de las resistencias dada por termistores a diferentes temperaturas se logró calcular la curva de calibración mediante una ecuación logarítmica en la que la variable dependiente fue la temperatura, siendo esta ecuación la que presenta un mejor ajuste: T = a + b Ln(R)

Logramos observar la diferencia de las variables meteorológicas a diferentes alturas (0.5m. y 1.5m.) En las diferentes mediciones nuestros resultados coincidieron con lateoría.

Con los datos obtenidos tras las mediciones, hicimos los cálculos de las variables de humedad: presión parcial de vapor, relación de mezcla, humedad absoluta y humedad específica, así como también las variables de saturación: humedad relativa y déficit de saturación. Para lo cual como paso previo realizamos los cálculos de las temperaturas de bulbo húmedo y las temperaturas de bulbo seco.

Las variables meteorológicas calculadas muestran un comportamiento variado con respecto al tiempo; todas varían en relación a las temperaturas obtenidas cada 30 minutos, durante 24 horas. Esto guarda relación con la variación diurna (el sol recorre el espacio del horizonte este al horizonte oeste, la variación de la temperatura está relacionada con la radiación neta)

RECOMENDACIONES:

Durante la calibración de los termistores se debe tener mucho cuidado para cometer el mínimo error, ya que la temperatura registrada en el termómetro avanza muy rápido y la lectura se debe hacer en cada grado Celsius.

Tener en claro las definiciones acerca de los conceptos de temperatura y variables de humedad atmosférica antes de llevar a cabo el experimento.

La primera lectura debió realizarse pasando al menos una hora después de instalado el material de trabajo, para que así los termistores se estabilicen con la temperatura del ambiente.

El material de trabajo debe ser instalado en un campo totalmente abierto.

Revisar bien el multitester antes de realizar el trabajo, ya que en caso de presentar alguna falla las resistencias medidas serían erróneas impidiendo que las variables de humedad calculadas tenga credibilidad.

Es recomendable utilizar agua destilada, pues la presencia de solutos puede modificar la evaporación del agua y llevarnos a malas lecturas.

BIBLIOGRAFIA:

- Ayllon, Teresa. 1996. Elementos de la meteorología y la climatología. Primera edición. México, Trillas, S.A. de C.V. p. 197.

- Donn, William. 1978. Meteorología. Editor: JoaquinCatala de Alemany. Primera edición. España, Editorial Reverté, S.A. p. 610.

- Barry y Chorley. 1972. Atmosfera, tiempo y clima. Editor: Ana María Guilló. Primera Edicion. España, Omega, S.A. p. 395.

- Franklin Unsihuay, Victoria Calle. 2011. Manual de Meteorología general.

ANEXOS.

Nubosidad en el áreaEl día 13 y 14 de Febrero del 2015 la nubosidad del cielo era importante debido a que influye en la radiación que llega a la superficie y así afectara esta misma a la temperatura resumiremos todo en el siguiente cuadro:

Hora Nubosidad Descripción

4:30 pm 13/02/15

Al empezar la medición observamos que el cielo estaba cubierto totalmente de nubes.

7:05pm13/02/15

Totalmente oscuro a esta hora empezó a garuar por 15 min.

06:10am14/02/15

En la mañana el cielo se encontró nublado.

11:00 am14/02/15

El Cielo se encuentra despejado con una radiación intensa.

01:30pm14/02/15

Empieza los vientos no tan fuertes y hay ya presencia de poca nubosidad.

Datos del OVH La Molina