COLEGIO DE POSTGRADUADOS
INSTITUTO DE FITOSANIDAD
PROGRAMA DE AGROECOSISTEMAS TROPICALES
CAMPUS VERACRUZ
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INSTRUMENTAL METEOROLOGICO

2.1 INTRODUCCION.

La observación de los elementos del tiempo tiene que estar en instrumentos de medida que los cuantifique satisfactoriamente.

Estos instrumentos deben estar ordenados y concentrados en puntos específicos de la superficie terrestre. Dichos puntos específicos reciben el nombre de "Estacoines Meteorológicas", las que a su vez guardan una ubicación y densidad determinadas de acuerdo al fin para el cual fueron establecidas.

La recopilación de los datos arrojados por el innstrumental meteorológico y su posterior análisis y estudio, permitirán la caracterización espacial y temporal de los fenómenos atmosféricos.

Para la agrometeorología, no sólo son importantes las mediciones de los fenómenos atmesféricos que son puramente físicos, sino que también le interesa la observación de otro tipo de fenómenos, especialmente de aquellos relacionados con la agricultura, para lo cual se apoya tanto de instrumental cuantificador como en observaciones biológicas sistematizadas.

En este capitulo se estudia el instrumental meteorológico comúnmente usado, incluyendo algunos intrumentos agrometeorológicos, así como aspectos generales de las estaciones meteorológicas.

2.2 CLASIFICACION DE VARIABLES.

Se distinguen dos tipos de variables que se manejan en meteorología agrícola.

a) Variables meteorológicas. Es aquella que define a un elemento meteorológico y tiene una concepción puramente física del fenómeno. Por ejemplo, el simple dato de la precipitación, temperatura media, velocidad del viento, etc., son variables meteorológicas.

b) Variables agrometeorologicas. Es aquella que presenta una relacón evidente entra la variable meteorológica y las plantas, es decir, tiene un carácter biofísico. Por ejemplo, la precipitación relacionada con el ciclo de cultivo de una especie, la evapotranspiración, la humedad del suelo, la temperatura edáfica, et.

Cuando una variable agrometeorológica está referida a un cultivo en especial, se dice que es "específica"; por ejemplo, la suma de las temperaturas medias que rebasen los 12.8 C que es la temperatura mínima a la cual crecen los cítricos.

Si no se hace referencia a ningún cultivo, se dice que la variable es general.

También una variable agm-ógica puede ser fenológica o no fenológica según si detecta o no la relación con una etapa básica del cultivo. Por ejemplo, la temperatura edáfica para la etapa de maduarción del maíz es una variable agm-ógica específica y fenológica.

Las variables agm-ógicas también se les puede estudiar de acuerdo a las reacciones que se produzcan en las plantas. Esto es, que produzcan la muerte de los tejidos vegetales, que determinen su desarrollo y, que determinen su crecimiento. El siguiente esquema ilustra la clasificación general de las variables.

met-ógicas

variables generales

amt-ógicas fenologicas

especificas

no fenológicas

2.3 ESTACION METEOROLOGICA Y AGROMETEOROLOGICA.

Estación Meteorológica. es un sitio donde se hacen observaciones del comportamiento de la atmòsfera y el medio ambiente ya sea con fines climatológicos, agropecuarios, etc.

Estación Agrometeorológica. En ella se hacen las mismas observaciones que en uns estac+ meteorológica como temperatura, precipitación, presión, humedad, viento, nubosidad, radiac+, insolac+, etc., pero además se observan fenómenos que estan relacionados con la agricultura tales como la temperatura y contenido de humedad del suelo a diferentes profundidades, evapotranspirac+, obsercaciones fenológicas tanto de cultivos como del ganado y otros fenómenos biológicos.

2.4 RED METEOROLOGICA. Red meteorológica es el conjunto de estaciones convenientemente distribuidas en una área determinada, en las que se observan, miden y registran los diferentes elementos del tiempo.

2.5 CLASIFICACION DE ESTACIONES.

Según la Organización Meteorológica Mundial (OMM) las estaciones meteorológicas se clasifican en:

1. Sinópticas.

2. Climatológicas.

3. Agrícolas.

4. Aeronaúticas.

5. Especiales.

Cada una se subdivide en:

a). Principales.

b). Ordinarias.

c). Auxiliares.

Las sinópticas tienen la finalidad de conocer el estado del tiempo y su previsión a corto plazo.

Las climatológicas también observan el estado del tiempo, pero su finaledad principal consiste en acumular datos para fines estadísticos. El valor de estos datos es mayor cuando se extienden a un período de tiempo más largo. Dichos datos permiten caracterizar el clima de un lugar e inclusive conocer sus tendencias futuras.

Por su parte las agrícolas realizan observaciones del estado del tiempo y observaciones biológicas que están en íntima relación con la agricultura del lugar, con fines tanto agrometeorológicos como agroclimatológicos. Las estaciones aeronaúticas, establecidas en llos aeropuertos o en los aeródromos, realizan observaciones del estado del tiempo con la finalidad de proteger a la navegación áerea. Con ellas se facilita el despegue, vuelo y aterrizaje de los aviones. Tambien realizan predicciones del estado del tiempo a corto plazo y estudios climatológicos para logro de su fin.

Se clasifican en estaciones "especiales" aquellas que se destinan a la observación de un fenómeno atmosférico en lo particular tales como: Medida de ozono, química de la atmósfera, párasitos atmosféricos, electricidad atmosférica, contaminación atmosférica, et. Las estaciones Micrometeorológicas e Hidrológicas también se consideran como especiales.

Son estaciones principales, ordinarias y auxiliares según la cantidad de variables atmosféricas cuantificadas y amplitud de su representatividad.

Se puede agregar que la estaciones son de Altitud y Superficie según su nivel de observación, y terrestres, aéreas y marítimas según el lugar de observación.

Las estaciones climatológicas tembien puden clasificarse según la SARH, como de primero, segundo, tercero y cuarto orden según se observen todos los elementos del tiempo o sólo algunos.

2.6 DENSIDAD Y UBICACION DE LAS ESTACIONES

2.6.1 Densidad. Los usos de las estaciones meteorológicas definen en primer término la densidad de la red meteorológica.

Por ejemplo, el número mínimo de estaciones de una red con fines climatológicos se calcula, para áreas homogéneas, con la siguiente fórmula, mensionada por pParra y Pérez (1978):

No. Est. Mín. = (1/3)   S ^1/2

S= Area en Km²

Para propósitos hidrometeorológicos generales Linsley (1977) recomienda las siguientes densidades mínimas:

1. Para regoionmes en zonas tropicales, mediterráneas o templadas, una estacion por cada 600 a 900 Km2.

2. Para regiones montañosas en zonas tropicales, mediterráneas o templadas, una estación por cada 100 a 250 Km2.

3. Para zonas áridas una estación por cada 1500 a 10,000 Km2.

Obviamente la densidad debe aumentar cuando los fines son más complejos y se requiere de una cracterización espacial más detallada de los diferentes elementos meteorológicos.

2.6.2. Ubicación,

Una vez establecida la densidad de la red, se procede a realizar una primera ubicación general de las estaciones tomando en cuenta los siguientes puntos:

a) Factores Orográficos y Geográficos.

b) Cuencas Hdrológicas.

c) Naturaleza y uso del suelo.

d) Cobertura Vegetal.

e) Densidad de cultivos

f) Densidad de población e industrias.

En la ubicación particular de cada estación debe tomarse en cuenta lo siguiente.

a) cercania al observador y fácil acceso.

b) El lote de emplazamiento debe ser un sitio despejado de edificaciones y árboles, porque pueden modificar las condiciones ambientales. Por ejemplo, todo obstáculo debe quedar a una diatancia equivalente a 10 veces su altura con con fin de que no influya en las mediciones del viento.

c) El terreno debe ser plano y cubierto con pasto con el fin de aminorar los efectos de radiación solar.

Se debe orientar la estación, así como determinar sus coordenadas geográficas y su altura sobre el nivel del mar, la forma del lote puede ser circular o cuadrada segñun las recomendaciones de la OMM.

2.7 DOTACION INSTRUMENTAL DE UNA ESTACION METEOROLOGICA.

La dotación de una estación meteorológica depende de su finalidad, magnitud de las observaciones y amplitud de su representatividad. A continuación se da una lista de instrumentos necesarios para estaciones climotológicas y agrícolas ya sean principales o auxiliares.

- Estaciones agrícolas y clmatológicas Principales

a) Termómetro de máxima

b) Termómetro de mínima

c) Termógrafo

d) Geotermómetros (2,10,20, 25, 50 y 100 centímetros de profundidad)

e) Geotermógrafo

f) Pluviómetro

g) Pluviógrafo

h) Higrógrafo

i) Psicrómetro

j) Rociómetro y/o rociógrafo

k) Evaporómetro

l) Evapotranspirómetro (lisimñetro)

m) Barómetro

n) Barógrafo

o) anemógrafo

p) Anemocinemógrafo

q) Heliógrafo

r) actinómetro

s) actinógrafo

- Estaciones agrícolas y clmatológicas Ordinarias

a) Termómetro de máxima

b) Termómetro de mínima

c) Pluviómetro

d) Pluviógrafo

e) Evaporómetro

f) anemómetro

g) psicrómetro

h) Heliógrafo

- Estaciones agrícolas y clmatológicas Auxiliares:

a) Termómetro de máxima y mínima

b) Pluviómetro

c) Evaporómetro

2.7.1 INSTRUMENTAL METEOROLOGICO

Se pueden distinguir dos tipos fundamentales de instrumentos:

a) De lectura directa

b) De registro

Los instrumentos de lectura directa están basados en la alteración que sufre un elemento sensible cuando interviene un elemento meteorológico. Por ejemplo, el pluviómetro ante la lluvia altera su contenido; el heliógrafo por intervensión de la luz solar quema el papel; los termómetros por cambios de temperatura, contraen o dilatan el líquido que contienen et.

Los instrumentos registradores están estructurados en forma que se distinguen tres partes.

1. Elemento sensible. Este elemento se altera, en su forma o en sus características físicas, cuando interviene un elemento meteorológico

2. Elemento transmisor-amplificador: este elemento tiene la función de ampliar y transmitir, al elemento registrador, la alteración del elemento sensible, en forma tal que dicha alteración se visualice como un cambio en longitud o en angulo, esto se hace por medio de un artificio mecánico, eléctrico o de otra naturaleza.

3. Elemento registrador. Este elemento está provisto de un mecanismo de relojería que permite imprimir en una gráfica o banda de papel, una sucesión de puntos representativos de las alteraciones del elemento sensible. Dado que las alteraciones son continuas, la sicesión de puntos constituye una linea que representa las variaciones experimentadas por el elemento meteorológico en un tiempo determinado.

2.7.1.1. Termómetros.

Los termómetros miden la temperatura del medio con el que se encuentran en contacto.

La medición de la temperatura se realiza gracias a la dilatación o contracción de sustancias que contiene el termómetro ( mercurio o alcohol) en el tubo o depósito y que se observa amplificada dentro de un tubo capilar. Estas variaciones dentro de ciertos límites se pueden considerar proporcionales entre sí. Por ello, al medir mediante una escala las dilataciones de la sustancia, se está también midiendo la temperatura del medio en contacto con el termómetro.

Los termómetros comúnmente usados en meteorológica, de acuerdo a sus características pueden ser:

i) termómetros de Ambiente.

ii) termómetro de máxima

iii) termómetro de mñinima

iv) termómetro de máxima y mínima o termómetro tipo six.

a) termómetro ambiente. Se compone deun tubo capilar de vidriom, unido a un deposito cilíndrico o esférico, también de vidrio. El depósito y parte del tubo estan llenos de mercurio; en el resto del tubo capilar se ha hecho un vacío con objeto de que el mercurio pueda subir en su ineterior libremente con las variaciones de la temperatura. Las escalas comúnmente usadas van de -10 C a +50 C.

b) termómetro de máxima. Presentan un estrechamiento en el tubo capilar, cerca al depósito o bulbo, de manera que cuando aumenta la tempertura el mercurio se dilata y pasa por el estrechamiento. Cuando la temperatura desciende, la estrangulación impide que el emercurio vuelva atrás y el termñometro queda marcando la máxima.

c) termómetro de mínima. Utiliza alcohol en vez de mercurio dado que éste se congela a -38.5 C y aquél a -130 C. En el seno del alcohol se halla un índice de vidrio o esmalte que es arrastrado por la duperficio del líquido( por efectos de tensión superficial) a medida que éste se contrae cuando baja la tempertura. Al elevarse la temperatura el alcohol sube en el tubo, dejando al índice en la posición más baja, la cual indica la temperatura mínima alx¡canzada.

d) termómetro tipo six. Esta formado por un tubo capilar en forma de U; utiliza mercurio y alcohol y un índice esmaltado con alma de hierro en cada rama de la U. de manera que uno marca la temperatura máxima y otro la mñinima. Se usa un imám para volver a colocar los índices en su posición original.

2.7.1.2 Termógrafo.

Es un istrumento inscriptor que registra continuamente la temperatura del aire. Se funda en la dirferente dilatación de líquidos y sólidos o de dos sólidos, de aqui que existan dos tipos de termógrafos:

a) termógrafo de alcohol y

b) termógrafo Bimetálico

a) termógrafo de alcohol. El elemento sensible lo constituye un tubo curvo metálico (tipo Bourdin) de sección elíptica lleno de alcohol, de manera que al elevarse la temperatura el alcohol se dilata y tiende a enderezar el tubo; como el tubo esa fijo en uno de sus extremos, en el extremo libre se genera un movimiento que es amplificado y transmitido ( mediante un juego de palancas) a una pluma que inscribirá líneas continuas sobre una gráfica que va pegada a un tambor que se mueve por un sistema de relojería. De esta manera se obtiene un temograma que indica gráficamente la marcha de la temperatura a través del tiempo. Los termogramas más comunes son los semanales. En algunos termógrafos se usa mercurio en lugar de alcohol dentro de un tubo de acero.

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c. Cuanto más baja es la presión barométrica.

d. Cuanto más secose halla el aire.

e. Cuanto más activas son las corrientes que remuevan la capa del aire que está en contacto con el líquido.

4. MEDICION DE LA EVAPORACION. Se mide en tanques expuestos a la intemperie y establecidos en condiciones tales que laevaporación se produzca en ellos de un modo semejante a la de los depósitos o cursos de agua, ya sean naturales o artificiales, como lagos, ríos, presas, canales, etc., y que los datos obtenidos se puedan aplicar a tales masasde agua. La evaporación, es el intervalo de tiempo entre dos observaciones y se expresa en milímetros y centécimos. Se obtieneesta cantidad restando el nivel correspondiente a una observación de la anterior.

5. APARATOS PARA LA MEDICION DE LA EVAPORACION.

5.1. Tanque estándar tipo "A". Este aparato consta de lo siguiente:

a) Tanque evaporímetro. Es un depósito cilindrico, de lamina de hierro galvanizado, cuyas dimensiones son: 1.22 m de diámetro en su base y 0.26 m de altura.

b) Plataforma. Hecha a base de madera. No debe quedar enterrada sino en parte solamente, con el objeto de facilitar el drenaje y también, para que el airecirculey haya cierta ventilación debajo del tanque, contribuyendo de esta manera aconservarlo en buen estado. (y para evitar calentamiento de la tina). 1.22 *1.22m, enrejado 1= maderas de 10 cm separadas 8.7 cm, enrejado 2= 4 maderas de 5 cm separadas 34 cm.

c) Cilindro de reposo. Es un aditamento para conseguir que una parte de la superficie del agua permanezca en completa quietud y permita medir con precis< su nivel, Esta formado por un cilindro hueco, de bronce, montado sobre una placa triangular del mismo metal que se apoya sobre tres tornillos que permiten nivelarla. En la parte de la placa que sirve de fondo al cilindro, hay una pequeña perforación, de manera que, colocando el aditamento dentro del tanque evaporímetro, el agua que llena a éste penetra al interior del cilindro conservando dentro de él el mismo nivel que en el resto del tanque, pero sin movimiento alguno.

d) Micrómetro. Esta formado principalmente por un tornillo terminado en punta fina, cuya cabeza es un disco graduado. El tornillo pasa a través de una tuerca que lleva tres brazos radiales y que se halla fijada con solidez a uno de éstos; hay una regla dividida en milimetros colocada paralelamente al tornillo y taninmediata a la cabeza de éste, que sindificultad se aprecia cuál es ladivisión de su arista, que queda al borde del disco. Cada vuelta del tornillo es de 1 mm, o sea,que el borde de su disco avanza 1 mm a lo largo de la regla graduada.El disco está dividido en diez partes igualesarcadascon la numeración 10, 20,30, etc., y de dimensiones tales que es fácil apreciar, décimas partes delespacio correcpondiente a cadadivisión,estoes, centécimas partes deuna vuelta ompleta del disco, es decir, centécimas de milimetros. Para utilizar el micrómetro, se apoyan los 3 pequeños brazos en la boca del cilindro de reposo y se hace avanzar el tornillo hasta que la punta toque la superficie del agua. La precis< de esta operación se habrá logrado en el momento en que se observe que se ponen en contacto la punta del tornillo y dicha superficie.

e) Lectura. La cifra que mide el nivel del agua, se obtiene leyendo primeramente la indicación en milímetros que señala el filo del disco sobre la regla y sumando a dicha cantidad el número de centécimos de milímetro que se puede apreciar en el disco, tomando como referencia la arista de la regla graduada.La observación se hará a las 7 AM todos los días. (otros autores reportan 8 AM). Gómez y Arteaga 1988).

f) Instrumento auxiliares. En el tanque evaporímetro se coloca un anemómetro a la altura del tanque, y dos termómetros comunes o tipo six, uno en la altura de la superficie del agua y el otro summergido. Con el fin de conocer las condiciones ambientales reinantes durante la evaporación.

g) Cambio de agua del tanque. Periódicamente, se vacia el tanque con objeto de limpiarlo y llenarlo después con agua limpia, hasta un nivel de unos 3 a 6 cm, abajo del norde de su boca, de acuerdo con la región en que esté estalada la estación.

h) Adición o sustracción de agua (poner o sacar agua del tanque). Cada determinado tiempo y de acuerdo con las condiciones atmosféricas del lugar, deberá agregarse o sacarse agua del avaporímetro, a fin de tener siempre un nivel de referencia adecuado. Por ejemplo, en regiones donde la evaporación es muy grande no deberá dejarse muy bajo el nivel de agua, ya que pudiera suceder que se evaporase toda y al día siguiente resultará imposible hacer la lectura correspondiente por falta de líquido; por lo contrario, en regiones lluviosas, debe estraerse agua del tanque, a fin de evitar que con la cantidad de lluvia se sobrevierta elagua del depósito y no sepueda efectuar la lectura en cuestión. Estas operaciones (agregar o extraer agua), se harán enmediatamente después de una observación anotando la lectura antes y después de agregar o extraer agua del tanque; antes para hacer el cálculo de la evaporación correspondiente a la evaporación total de las 8AM del día anterior a las 8AM del día actual, y la nueva lectura que servirá como referencia para el cálculo posterior.

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