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precipitaciones
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Universidad Nacional Experimental Del TáchiraVicerrectorado Académico
Decanato de DocenciaDepartamento de Ingeniería Civil
Hidrología Aplicada
Formas de Precipitación
San Cristóbal, febrero 2013
Integrantes:
Uzcátegui Yuly C.I 23.098.237
Useche Emerson C.I. 20.618.425
Sección :1
INDICE
INDICE.....................................................................................................................2
INTRODUCCIÓN.....................................................................................................3
PRECIPITACIÓN.....................................................................................................4
TIPOS DE PRECIPITACIONES...............................................................................5
Precipitaciones Convectivas.................................................................................5
Precipitaciones Orográficas..................................................................................6
Precipitaciones Ciclónicas....................................................................................7
FORMAS DE PRECIPITACIÓN...............................................................................8
Lluvia....................................................................................................................9
Llovizna...............................................................................................................10
El rocío................................................................................................................11
Escarcha.............................................................................................................13
Nieve...................................................................................................................15
El granizo............................................................................................................17
CONCLUSIONES...................................................................................................20
BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................21
INTRODUCCIÓN
En hidrología, el término “precipitación” es el nombre dado a las aguas que
provienen de la humedad atmosférica y que caen sobre la superficie de la tierra.
Incluye entonces: lluvia, granizos, nieve y rocío (vapor condensado directamente
sobre superficies frías). Antes de alcanzar el suelo interesa el meteorólogo; una
vez que llega es el elemento básico de la hidrología.
La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, responsable
del depósito de agua dulce en el planeta y, por ende, de la vida en nuestro
planeta, tanto de animales como de vegetales, que requieren del agua para vivir.
La precipitación es generada por las nubes, cuando alcanzan un punto
de saturación; en este punto las gotas de agua aumentan de tamaño hasta
alcanzar el punto en que se precipitan por la fuerza de gravedad. Es
posible inseminar nubes para inducir la precipitación rociando un polvo fino o un
químico apropiado (como el nitrato de plata) dentro de la nube, acelerando la
formación de gotas de agua e incrementando la probabilidad de precipitación,
aunque estas pruebas no han sido satisfactorias prácticamente en ningún caso.
PRECIPITACIÓN
La precipitación es el término con el cual se denominan las formas de agua
en estado líquido o sólido que caen directamente sobre la superficie terrestre o de
otro planeta. Esto incluye la lluvia, llovizna, llovizna helada, lluvia helada, granizo,
hielo granulado, nieve, granizo menudo y bolillas de nieve.
La fuente principal de las precipitaciones son las nubes, pero no se llegan a
producir hasta que las diminutas partículas que las constituyen se acrecientan y
consiguen un tamaño suficientemente grande como para vencer la fuerza
ascendente de las corrientes atmosféricas.
La cantidad, frecuencia y distribución espacial y temporal de las
precipitaciones es muy variable, razón por la cual ha sido objeto de intenso estudio
por parte del hombre, en la determinación de los climas y el aprovechamiento de
los recursos hídricos que ofrece la naturaleza.
La intensidad de las precipitaciones varía de un lugar a otro aunque no se
encuentren a mucha distancia. A lo largo de un año también hay variaciones.
Existen zonas en las que en un sólo día cae más lluvia que en otros a lo largo de
todo el año.
Las causas que influyen en la distribución de precipitaciones en el planeta
son la proximidad al mar, que aumenta la humedad del aire, y las corrientes
ascendentes de aire, como las que obligan a realizar las cordilleras, sobre las
cuales las precipitaciones son más numerosas e intensas en la ladera enfrentada
a los vientos más frecuentes.
TIPOS DE PRECIPITACIONES
Precipitaciones Convectivas
Debido al calentamiento del aire húmedo se produce el ascenso de las
masas de aire en forma casi vertical, las que se enfrían adiabáticamente y
alcanzan la temperatura de condensación. De esta manera se forman nubes tipo
cúmulus que precipitan eventualmente su vapor de agua dando origen a tormentas
localizadas de fuerte intensidad, muchas veces con truenos y relámpagos. Son
típicas de zonas tropicales o períodos calurosos.
También el enfriamiento desigual de las masas de aire asociadas a grandes
cuerpos de agua o islas de calor que se producen en torno a áreas urbanas
pueden causar el ascenso de masas de aire caliente.
Precipitaciones Orográficas
Cuando una masa de aire caliente y húmedo se dirige hacia una barrera
orográfica ésta la hace elevarse hacia zonas de menor temperatura, lo que
provoca su enfriamiento y la generación de las condiciones necesarias para la
condensación y eventual precipitación. En general estas precipitaciones son
débiles pero importantes en cantidad.
De acuerdo con lo anterior, en las cuencas montañosas que enfrentan al viento
(barlovento) se tienen precipitaciones mayores que a sotavento, ya que en esa
últimas al descender las masas de aire se calientan por compresión y se puede
generar un régimen de vientos secos y calientes, lo que da origen a zonas áridas y
semiáridas.
Precipitaciones Ciclónicas
Este tipo de precipitaciones están asociadas al ascenso del aire que converge
hacia una zona de menor presión. Teniendo en cuenta que el movimiento del aire
se produce desde un zona de mayor presión a una de menor presión y que la
superficie que limita las masas de aire de distintas presiones se denomina frente,
las precipitaciones ciclónicas o frontales se forman cuando el aire caliente se eleva
por sobre el aire frío.
Los frentes fríos se producen cuando masas de aire frío irrumpen sobre masas
de aire de mayor temperatura, provocando al ascenso de estas últimas. Las
precipitaciones asociadas a estos frentes son generalmente intensas y cubren
áreas pequeñas (60 80 km) produciéndose en el sector previamente ocupado por
el aire caliente. Los tornados y otros fenómenos climáticos violentos están en
general asociados a este tipo de frentes.
Los frentes calientes se generan cuando una masa de aire caliente se desplaza y
asciende sobre una masa de aire más frío. Esto da origen a precipitaciones da
gran extensión territorial (100 a 300 km) en el sector de la masa de aire frío.
Frente frío Frente caliente
FORMAS DE PRECIPITACIÓN
Hemos indicado que la precipitación desde un punto de vista meteorológico, es
agua en una de sus formas, que cae del aire y se deposita en la superficie de
la Tierra. En términos estrictos, si la condensación sucede en la superficie, el
resultado no es una forma de precipitación. La lluvia, llovizna, nieve, granizo, lluvia
gélida y neviscas, son todas formas de precipitación. Mientras que el rocío, niebla
y heladas, son formas de condensación del vapor de agua en la superficie. El tipo
de precipitación recibida depende de la variación de temperatura por encima de la
superficie y se clasifica de la siguiente manera:
Lluvia
La lluvia se produce por la condensación del vapor de agua que contienen las
nubes provocada por los núcleos de condensación. La lluvia es una precipitación
de agua en forma de gotas. Cuando éstas alcanzan un diámetro superior a los 0,5
mm. caen a la tierra por la gravedad a una velocidad superior a los 3 m/seg. En
estos momentos se produce la lluvia.
La lluvia depende de tres factores: la presión atmosférica, la temperatura y,
especialmente, la humedad atmosférica.
Las gotas no tienen forma de lágrima (redondas por abajo y puntiagudas por
arriba), como se suele pensar. Las gotas pequeñas son casi esféricas, mientras
que las mayores están achatadas. Su tamaño oscila entre los 0,5 y los 6,35 mm,
mientras que su velocidad de caída varía entre los 8 y los 32 km/h, dependiendo
de su intensidad y volumen.
Las lluvias orográficas son aquellas que ocurren cuando una cadena
montañosa obstaculiza la circulación de los vientos húmedos. Las lluvias también
pueden ser convectivas, que ocurre en zonas ecuatoriales, donde la evaporación y
ascenso del aire se produce por convección o diferencias de temperatura, a causa
de un calentamiento localizado. Cuando se enfrentan y chocan dos masas de aire,
una fría y la otra cálida se produce precipitación por choque frontal. Son también
llamadas lluvias ciclonales.
Si en una zona llueve más de 2000 mm. por año, se considera que se trata de
lluvias excesivas. Serán abundantes si las lluvias alcanzan entre los 1000 y los
2000 mm. anuales; son lluvias escasas si la cantidad de agua en un año es de
entre 200 y 500 mm. llamándose insuficientes a las lluvias por debajo de 200 mm.
anuales. La medición se hace por medio de pluviómetros.
Muchas veces se habla de lluvia como sinónimo de precipitación. Sin embargo
la lluvia es una especie de precipitación que ocurre en forma líquida. Si se
solidifica caerá en forma de nieve o granizo.
Se denomina lluvia ácida a la lluvia contaminada por desechos industriales que
forman ácidos sulfúricos y nítricos que se combinan con el agua de lluvia al estar
en el aire.
Llovizna
La llovizna es una precipitación liviana formada por gotas de agua líquida
mucho más pequeñas que las de las gotas de lluvia. La llovizna puede ser tan
ligera que solamente un milímetro de acumulación es medido en la superficie de
la Tierra. La producen las nubes estratocúmulos o estratos.
Las gotas del agua que componen la llovizna parecen flotar en el aire a modo
de niebla, y otras veces, la llovizna puede evaporarse antes de caer al suelo. La
llovizna disminuye la visibilidad, de manera que es más difícil ver objetos en la
distancia cuando está lloviznando que durante un día claro.
Por lo general, la llovizna ocurre sobre el océano, en donde influencia la
cobertura y estructura de las nubes y cuánta luz solar estas nubes irradian lejos de
la superficie de la Tierra.
El rocío
El rocío es un fenómeno físico-meteorológico en el que la humedad del aire se
condensa en forma de gotas por la disminución brusca de la temperatura, o el
contacto con superficies frías. Se habla de rocío en general cuando se trata de
condensación sobre una superficie, usualmente la cubierta vegetal del suelo.
Dado un sistema a una determinada temperatura, existe una única presión de
vapor tal que las fases líquida y gaseosa del agua se encuentran en equilibrio (o
coexisten) y se denomina Presión de vapor de saturación. La presión de vapor de
saturación aumenta a medida que aumenta la temperatura a la cual se encuentra
el sistema, siguiendo la relación de Clausius-Clapeyron. La saturación no es una
propiedad del aire. En la atmósfera, el sistema está conformado por aire seco más
vapor de agua (que conforma lo que llamamos aire). Puesto que el aire se
encuentra en equilibrio térmico, la temperatura del aire es también la temperatura
del vapor y del agua líquida que este contenga. La temperatura tal que el sistema
se encuentra saturado se denomina Temperatura de rocío. Si el sistema alcanza
dicha temperatura, y la misma se encuentra por encima de los 0 °C, entonces se
observará la formación del rocío en distintas superficies y, si se dieran las
condiciones atmosféricas, podrían también observarse nieblas o neblinas.
Una de las formas de producción de rocío tiene que ver con el enfriamiento
nocturno del suelo (y de la capa de aire adyacente) debido a la pérdida neta de
energía por emisión de radiación infrarroja. Esta pérdida de energía es mayor en
noches despejadas y frías cuando el efecto invernadero de las nubes no existe,
haciendo posible alcanzar el punto de saturación, formándose rocío. Si la
temperatura del aire fuera menor de 0 °C o el punto de congelación del agua,
entonces en lugar de rocío se forma escarcha. El fenómeno físico es el mismo
aunque las propiedades físicas son distintas (por ejemplo, el valor del vapor de
saturación es distinto si se considera respecto del hielo que respecto del agua
líquida).
Escarcha
Se denomina escarcha a la capa de hielo cristalino que se forma, en forma de
escamas, agujas, plumas o abanicos, sobre superficies expuestas a la intemperie
que se han enfriado lo suficiente como para provocar la deposición directa del
vapor de agua contenido en el aire.1 Es un sinónimo de helada blanca.
Formación
La primera condición es que las superficies tengan una temperatura por debajo
de 0 °C; otra condición para que la escarcha se produzca es que la humedad
relativa del aire sea superior al 60%, de lo contrario no habrá suficiente vapor de
agua en la atmósfera para depositarse en las superficies. La última condición para
que esto se produzca es que el viento no sea intenso, de lo contrario, el vapor de
agua no podrá depositarse.
Efectos en las plantas
La vegetación puede no necesariamente dañarse en una noche en que las
hojas se expongan a condiciones de congelación. Las hojas de las plantas forman
una capa de estado líquido muy frío, asegurando temperaturas de −4 °C a −12 °C.
Sin embargo, una vez que la escarcha se forma, las células vegetales de la
superficie de la hoja pueden afectarse ante cristales de hielo filoso. Ciertas
bacterias son particularmente efectivas ante la formación de escarcha.
Las plantas anuales, como los tomates, morirán una vez que sucumban a la
primera helada del año. Las plantas caducifolias morirán también, pero volverán a
brotar una vez que llegue la primavera. Finalmente, las plantas perennes, como
las coníferas, permanecerán verdes todo el año, aunque su crecimiento es mayor
en temporadas libres de escarcha.
Las diferencias en el clima pueden influir fuertemente en el daño que la
escarcha le haga a la planta. Por ejemplo, una planta como el romero siempre
morirá estando a la intemperie en áreas más frías, mientras que en lugares
templados cálidos puede fácilmente sobrevivir.
Nieve
La nieve es un fenómeno meteorológico que consiste en la precipitación de
pequeños cristales de hielo. Los cristales de nieve adoptan formas geométricas
con características fractales y se agrupan en copos. Está compuesta por
pequeñas partículas ásperas y es un material granular. Normalmente tiene una
estructura abierta y suave, excepto cuando es comprimida por la presión externa.
La nieve vapor de agua experimenta una alta deposición en la atmósfera a una
temperatura menor de 0 °C, y posteriormente cae sobre la tierra.
Ocurrencia
Las nevadas varían dependiendo del temporal y la localización, incluyendo
latitud geográfica, la elevación y otros factores que afectan al clima en general. En
latitudes más cercanas al ecuador, hay menos probabilidades de la caída de
nieve. La latitud 35 ° es a menudo referida como el límite.[cita requerida] Las
costas occidentales de los continentes principales siguen siendo lugares sin nieve
en latitudes mucho más altas.
Algunas montañas, incluso en, o cerca del ecuador, tienen una cubierta
permanente de nieve en sus partes más altas, incluyendo el monte Kilimanjaro, en
Tanzania, y Los Andes, en Suramérica. Inversamente, muchas regiones del ártico
y el antártico reciben muy pocas precipitaciones y, por lo tanto, generan muy poca
nieve a pesar del intenso frío (por debajo de cierta temperatura, el aire pierde
esencialmente su capacidad de trasportar el vapor de agua).
Otro ejemplo es el de la ciudad de Nueva York, que se encuentra a una
latitud similar a Madrid o incluso más al sur que Roma, que recibe una cantidad de
nieve mucho mayor que estas dos últimas; lo que le favorece principalmente es el
frío que transporta la corriente marítima del Labrador, que también favorece el
aumento de precipitaciones. Madrid y Roma están influenciadas por el
Mediterráneo y poseen dos barreras naturales, Pirineos y Alpes respectivamente,
por lo que las posibilidades de nieve se reducen notablemente. Otro ejemplo
ocurre en la Patagonia, Sudamérica. La Corriente de Humboldt proviene de la
Antártida y atrae aires y vientos fríos de este continente, al pasar la corriente muy
cerca del continente el aire frío está presente también allí, lo que produce en
invierno muy fuertes nevadas, tan grandes que es el motivo por el cual allí se
encuentran los campos de hielo más grandes fuera de los polos. Estas nevadas
también afectan a la Patagonia Argentina, aunque la corriente pase por las costas
de Chile. Haciendo que en algunos lugares nieve mientras que en otros de la
misma latitud, no. Por ejemplo, en la ciudad de El Calafate cae mucha más
cantidad de nieve que en la ciudad de Río Gallegos, que está a 153 kilómetros
más al sur, pero sobre las costas del Océano Atlántico.
Aunque la densidad de la nieve varía extensamente, una guía es que la
profundidad de las nevadas es 10 veces mayor que la de las precipitaciones
pluviales que contienen la misma masa de agua.
El granizo
El granizo es un tipo de precipitación sólida que se compone de bolas o
grumos irregulares de hielo, cada uno de los cuáles se refiere como una piedra de
granizo. A diferencia del granizo blando (que está formado por escarcha y granizo,
que son más pequeñas y translúcidas), el granizo está formado, principalmente de
hielo de agua y su tamaño puede variar entre los 5 y 50 milímetros (0,19 y 1,968
pulgadas) de diámetro, e incluso superar esa medida. El código de reporte
METAR del granizo de 5 mm o mayor es GR, mientras que las pequeñas piedras
de granizo y granizo blando se codifican GS. El granizo es posible en la mayoría
de las tormentas, ya que se produce dentro de los cumulonimbos, dentro de las 2
millas náuticas (3,7 km) de la tormenta madre.
Formación
La formación del granizo se origina con la presencia de una partícula sólida.
Esta es arrastrada por fuertes vientos ascendentes dentro de la nube, a la que se
le van adosando partículas de agua. Al ascender, se produce el enfriamiento de
estas partículas, congelándose. Al llegar a la zona superior de la nube, el granizo
cae hacia la tierra por propio peso. En su caída, muchas de las capas de hielo que
se formaron durante su ascenso, se descongelan, volviendo a su estado líquido
original. Sin embargo, no se desprenden y aun estando dentro del cumulonimbo,
puede ser capturada nuevamente por otra corriente de aire ascendente y ser
trasladada hacia las regiones altas de la nube. Esto provoca el agregado de una
nueva capa de partículas de agua y su congelamiento. Este ciclo puede ocurrir
varias veces, hasta que el granizo tome una dimensión y peso, que las corrientes
ascendentes de aire dentro de la nube, no tienen la fuerza suficiente para
transportarlo, precipitándose así a tierra.
De esta manera, las piedras de granizo van adquiriendo tamaño y formando
sus capas (como una cebolla) de hielo blanco y transparente. El hielo blanco
responde a la presencia de gran cantidad de aire dentro del agua, esto marca el
ascenso del granizo dentro de la nube. El agua se congela sin darle tiempo al aire
a salir, por lo que el hielo formado queda blanco. Por el contrario, el hielo
transparente indica el descenso del granizo. Su capa de hielo se disuelve y el aire
es desplazado. Es por ello que mayoritariamente la capa externa del granizo es
transparente, aunque a veces esa capa de hielo, durante su caída a tierra, se
disuelve, quedando la capa de hielo blanco en primer lugar. Esta teoría sobre su
formación, ha sido desestimada cuando se demostró que no necesariamente cada
una de esas capas representaba el ascenso y descenso dentro de la nube, sino
más bien al paso de la piedra por diferentes regiones de la nube, donde las
concentraciones de agua varían. Cuando el granizo atraviesa una región con gran
concentración de gotas de agua súper enfriadas, se forma la capa de hielo
transparente, mientras que al atravesar una región de vapor de agua, se forma el
hielo blanco. Gracias a los intensos vientos que a veces llegan a los 180 km/hr, la
piedra de granizo puede mantenerse por largo tiempo dentro de la nube y llegar a
alcanzar grandes dimensiones, hasta alcanzar un tamaño que no le permita
mantenerse en ella y por propia acción de la gravedad se precipita a tierra. En
general el granizo es de forma redondeada, aunque en algunas ocasiones puede
presentar una forma irregular. Esto depende de la forma en que el granizo se ha
estado moviendo dentro de la nube.
Las tormentas de granizo se distribuyen a lo largo y ancho del planeta
tierra, centrando su presencia en las zonas sub-tropicales, donde las condiciones
climáticas son más tumultuosas, y son están entre las causantes de los mayores
desastres climáticos. Las tormentas de granizo, están entre las tormentas más
temidas por el hombre. Tienen la fuerza suficiente como para arrasar grandes
extensiones de vegetación, dañar construcciones, destruir vehículos y provocar
graves lesiones a los seres vivos, incluso puede provocarles la muerte.
Factores que favorecen la formación
El granizo es más común en las zonas continentales interiores de las
latitudes medias. Como la formación del granizo es mucho más probable cuando
el nivel de congelación está por debajo de la altitud de 3.400 m (11.000 pies), el
movimiento de aire seco, promueve la presencia de fuertes tormentas eléctricas
sobre los continentes, y esto aumenta la frecuencia de granizo, mediante la
promoción del enfriamiento por evaporación. Esto reduce el nivel de congelación
de nubes de tormenta, dando al granizo un mayor volumen. En consecuencia, el
granizo, en realidad, es menos común en los trópicos, a pesar de una frecuencia
mucho más alta de las tormentas, que en las latitudes medias, porque la
atmósfera en los trópicos tiende a ser más caliente en una profundidad mucho
mayor. El granizo en los trópicos ocurre principalmente en elevaciones más altas.
Pero el crecimiento de granizo, se vuelve sumamente pequeño, cuando la
temperatura ambiente descienda por debajo de -30 ° C (-22 ° F). Las gotas de
agua sobre-enfriada se vuelven raras a estas temperaturas. Alrededor de las
tormentas, el granizo es más probable, dentro de la nube en altitudes superiores a
los 6.100 m (20.000 pies). Entre (3.000 m (10.000 pies) y 6.100 m (20.000 pies). El
60 por ciento del granizo todavía está dentro de la tormenta, y el 40 por ciento se
encuentra ahora en el aire, en el fondo de 'yunque'. Por debajo de los 3.000 m
(10.000 pies), el granizo se distribuye por igual en los alrededores de una tormenta
a una distancia de 3,7 km (2 millas náuticas).
CONCLUSIONES
La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, responsable
del depósito de agua dulce en el planeta y, por ende, de la vida en nuestro
planeta, tanto de animales como de vegetales, que requieren del agua para vivir.
Muchas obras de ingeniería civil son influenciadas profundamente por
factores climáticos, por su importancia destacan las precipitaciones pluviales. En
efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje garantizará la vida útil de una
carretera, una vía férrea, un aeropuerto. El conocimiento de las precipitaciones
pluviales extremas y en consecuencia el dimensionamiento adecuado de las obras
hidráulicas, así por ejemplo los vertedores de excedencias de las presas,
garantizará su correcto funcionamiento y la seguridad de las poblaciones que se
sitúan aguas abajo. El cálculo de las lluvias extremas, de corta duración, es muy
importante para dimensionar el drenaje urbano, y así evacuar volúmenes de agua
que podrían producir inundaciones.
BIBLIOGRAFÍA
Wendor Chereque Morán, Hidrología para estudiantes de ingeniería civil.
Lima, Peru.
LINSLEY, KOHLER y PAULHUS, Hidrología para ingenieros. EDITORIAL
McGRAW-HILL LATINOAMERICANA, S.A. 1997. Bogotá, Colombia.
