En meteorología , la precipitación es cualquier producto de la condensación del vapor de agua atmosférico que cae de las nubes debido a la atracción gravitatoria. [1] Las principales formas de precipitación incluyen llovizna , lluvia , aguanieve , nieve , granizo , granizo y granizo . La precipitación ocurre cuando una parte de la atmósfera se satura con vapor de agua (alcanzando el 100% de humedad relativa ), de modo que el agua se condensa y "precipita" o cae. Por lo tanto, la niebla y la neblina no son precipitación; su vapor de agua no se condensa lo suficiente como para precipitar, por lo que la niebla y la neblina no caen. (Esta combinación no precipitante es un coloide ). Dos procesos, posiblemente actuando juntos, pueden hacer que el aire se sature con vapor de agua: enfriar el aire o agregar vapor de agua al aire. La precipitación se forma cuando gotitas más pequeñas se fusionan mediante la colisión con otras gotas de lluvia o cristales de hielo dentro de una nube. Los períodos cortos e intensos de lluvia en lugares dispersos se denominan chubascos . [2]
La humedad que se eleva o se ve obligada a elevarse por encima de una capa de aire a temperaturas bajo cero en la superficie puede condensarse debido a las bajas temperaturas y formar nubes y lluvia. Este proceso suele estar activo cuando se produce lluvia helada. Suele haber un frente estacionario cerca de la zona de lluvia helada que sirve como foco para forzar el ascenso del aire húmedo. Siempre que haya un contenido de humedad atmosférica necesario y suficiente, la humedad del aire ascendente se condensará en nubes, es decir, nimboestratos y cumulonimbos si hay precipitaciones significativas. Con el tiempo, las gotitas de las nubes crecerán lo suficiente para formar gotas de lluvia y descenderán hacia la Tierra, donde se congelarán al entrar en contacto con los objetos expuestos. Cuando hay masas de agua relativamente cálidas, por ejemplo debido a la evaporación del agua de los lagos, las nevadas por efecto lago se convierten en un problema a sotavento de los lagos cálidos dentro del flujo ciclónico frío alrededor de la parte posterior de los ciclones extratropicales . Las nevadas por efecto lago pueden ser localmente intensas. Es posible que se produzcan tormentas de nieve dentro de la cabeza de coma de un ciclón y dentro de las bandas de precipitación por efecto lago. En las zonas montañosas, es posible que se produzcan fuertes precipitaciones en las zonas donde el flujo ascendente se maximiza en los lados barlovento del terreno a cierta altura. En el lado de sotavento de las montañas, pueden existir climas desérticos debido al aire seco causado por el calentamiento por compresión. La mayor parte de las precipitaciones se producen en los trópicos [3] y son causadas por convección . El movimiento de la vaguada monzónica , o zona de convergencia intertropical , trae temporadas de lluvias a las regiones de sabana .
La precipitación es un componente importante del ciclo del agua y es responsable de depositar agua dulce en el planeta. Aproximadamente 505.000 kilómetros cúbicos (121.000 millas cúbicas) de agua caen en forma de precipitación cada año: 398.000 kilómetros cúbicos (95.000 millas cúbicas) sobre los océanos y 107.000 kilómetros cúbicos (26.000 millas cúbicas) sobre la tierra. [4] Dada la superficie de la Tierra, eso significa que la precipitación anual promedio global es de 990 milímetros (39 pulgadas), pero sobre la tierra es de solo 715 milímetros (28,1 pulgadas). Los sistemas de clasificación climática como el sistema de clasificación climática de Köppen utilizan la precipitación anual promedio para ayudar a diferenciar entre diferentes regímenes climáticos. El calentamiento global ya está causando cambios en el clima, aumentando las precipitaciones en algunas geografías y reduciéndolas en otras, lo que resulta en un clima extremo adicional . [5]
También pueden producirse precipitaciones en otros cuerpos celestes. El satélite más grande de Saturno , Titán , alberga precipitaciones de metano en forma de llovizna de caída lenta [6] , que se ha observado en forma de charcos de lluvia en su ecuador [7] y en las regiones polares. [8] [9]
La precipitación es un componente importante del ciclo del agua y es responsable de depositar la mayor parte del agua dulce en el planeta. Aproximadamente 505.000 km3 ( 121.000 mi3) de agua caen en forma de precipitación cada año, 398.000 km3 ( 95.000 mi3) de ellos sobre los océanos. [4] Dada la superficie de la Tierra, eso significa que la precipitación anual promedio global es de 990 milímetros (39 pulgadas).
Los mecanismos de producción de precipitación incluyen lluvia convectiva, estratiforme [10] y orográfica. [ 11 ] Los procesos convectivos implican fuertes movimientos verticales que pueden causar el vuelco de la atmósfera en ese lugar en una hora y causar fuertes precipitaciones, [12] mientras que los procesos estratiformes implican movimientos ascendentes más débiles y precipitaciones menos intensas. [13] La precipitación se puede dividir en tres categorías, según si cae como agua líquida, agua líquida que se congela al contacto con la superficie o hielo. Pueden caer simultáneamente mezclas de diferentes tipos de precipitación, incluidos tipos de diferentes categorías. Las formas líquidas de precipitación incluyen lluvia y llovizna. La lluvia o llovizna que se congela al contacto dentro de una masa de aire bajo cero se llama "lluvia helada" o "llovizna helada". Las formas congeladas de precipitación incluyen nieve, agujas de hielo , bolitas de hielo , granizo y granizo . [14]
El punto de rocío es la temperatura a la que se debe enfriar una porción de aire para saturarse y (a menos que se produzca una sobresaturación) se condensa en agua. [17] El vapor de agua normalmente comienza a condensarse en núcleos de condensación como polvo, hielo y sal para formar nubes. La concentración de núcleos de condensación de nubes determinará la microfísica de las nubes. [18] Una porción elevada de una zona frontal fuerza amplias áreas de sustentación, que forman capas de nubes como altoestratos o cirroestratos . Los estratos son capas de nubes estables que tienden a formarse cuando una masa de aire frío y estable queda atrapada debajo de una masa de aire cálido. También se pueden formar debido al levantamiento de la niebla de advección durante condiciones de viento. [19]
Existen cuatro mecanismos principales para enfriar el aire hasta su punto de rocío: enfriamiento adiabático, enfriamiento conductivo, enfriamiento radiacional y enfriamiento evaporativo. El enfriamiento adiabático ocurre cuando el aire se eleva y se expande. [20] El aire puede elevarse debido a la convección , movimientos atmosféricos a gran escala o una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). El enfriamiento conductivo ocurre cuando el aire entra en contacto con una superficie más fría, [21] generalmente al ser soplado de una superficie a otra, por ejemplo desde una superficie de agua líquida a tierra más fría. El enfriamiento radiacional ocurre debido a la emisión de radiación infrarroja , ya sea por el aire o por la superficie debajo. [22] El enfriamiento evaporativo ocurre cuando se agrega humedad al aire a través de la evaporación, lo que obliga a la temperatura del aire a enfriarse a su temperatura de bulbo húmedo , o hasta que alcanza la saturación. [23]
Las principales formas en que se agrega vapor de agua al aire son: la convergencia del viento en áreas de movimiento ascendente, [12] la precipitación o virga que cae desde arriba, [24] el calentamiento diurno que evapora el agua de la superficie de los océanos, cuerpos de agua o tierras húmedas, [25] la transpiración de las plantas, [26] el aire frío o seco que se mueve sobre agua más cálida, [27] y el levantamiento del aire sobre las montañas. [28]
La coalescencia ocurre cuando las gotas de agua se fusionan para crear gotas de agua más grandes, o cuando las gotas de agua se congelan sobre un cristal de hielo, lo que se conoce como el proceso de Bergeron . La velocidad de caída de las gotas muy pequeñas es insignificante, por lo tanto, las nubes no caen del cielo; la precipitación solo ocurrirá cuando estas se fusionen en gotas más grandes. Las gotas con diferentes tamaños tendrán diferentes velocidades terminales que causan la colisión de las gotas y producen gotas más grandes. La turbulencia mejorará el proceso de colisión. [29] A medida que estas gotas de agua más grandes descienden, la coalescencia continúa, de modo que las gotas se vuelven lo suficientemente pesadas como para superar la resistencia del aire y caer como lluvia. [30]
Las gotas de lluvia tienen tamaños que van desde 5,1 a 20 milímetros (0,20 a 0,79 pulgadas) de diámetro medio, por encima del cual tienden a romperse. Las gotas más pequeñas se llaman gotitas de nube y su forma es esférica. A medida que una gota de lluvia aumenta de tamaño, su forma se vuelve más achatada , con su sección transversal más grande orientada hacia el flujo de aire que se aproxima. Al contrario de las imágenes de dibujos animados de gotas de lluvia, su forma no se parece a una lágrima. [31] La intensidad y la duración de la lluvia suelen estar inversamente relacionadas, es decir, es probable que las tormentas de alta intensidad sean de corta duración y las tormentas de baja intensidad pueden tener una larga duración. [32] [33] Las gotas de lluvia asociadas con el granizo derretido tienden a ser más grandes que otras gotas de lluvia. [34] El código METAR para la lluvia es RA, mientras que la codificación para los chubascos de lluvia es SHRA. [35]
Los granizos o aguanieve son una forma de precipitación que consiste en pequeñas bolas de hielo translúcidas. Los granizos suelen ser (pero no siempre) más pequeños que los granizos. [36] Suelen rebotar cuando caen al suelo y, por lo general, no se congelan formando una masa sólida a menos que se mezclen con lluvia helada . El código METAR para los granizos es PL . [35]
Los gránulos de hielo se forman cuando existe una capa de aire a temperatura superior al punto de congelación con aire a temperatura inferior al punto de congelación tanto por encima como por debajo. Esto provoca la fusión parcial o total de los copos de nieve que caen a través de la capa cálida. A medida que vuelven a caer en la capa a temperatura inferior al punto de congelación más cercana a la superficie, se vuelven a congelar en gránulos de hielo. Sin embargo, si la capa a temperatura inferior al punto de congelación debajo de la capa cálida es demasiado pequeña, la precipitación no tendrá tiempo de volver a congelarse y el resultado será lluvia helada en la superficie. Es más probable que un perfil de temperatura que muestre una capa cálida sobre el suelo se encuentre antes de un frente cálido durante la estación fría, [37] pero ocasionalmente puede encontrarse detrás de un frente frío que pasa .
Al igual que otras precipitaciones, el granizo se forma en las nubes de tormenta cuando las gotas de agua superenfriada se congelan al entrar en contacto con núcleos de condensación , como polvo o tierra. La corriente ascendente de la tormenta sopla las piedras de granizo hacia la parte superior de la nube. La corriente ascendente se disipa y las piedras de granizo caen, de nuevo dentro de la corriente ascendente, y se levantan de nuevo. El granizo tiene un diámetro de 5 milímetros (0,20 pulgadas) o más. [38] Dentro del código METAR, GR se utiliza para indicar granizo más grande, de un diámetro de al menos 6,4 milímetros (0,25 pulgadas). GR se deriva de la palabra francesa grêle. El granizo de tamaño más pequeño, así como los granizos de nieve, utilizan la codificación de GS, que es la abreviatura de la palabra francesa grésil. [35] Las piedras un poco más grandes que el tamaño de una pelota de golf son uno de los tamaños de granizo informados con mayor frecuencia. [39] Los granizos pueden crecer hasta 15 centímetros (6 pulgadas) y pesar más de 500 gramos (1 libra). [40] En granizos grandes, el calor latente liberado por una mayor congelación puede derretir la capa exterior del granizo. El granizo puede entonces experimentar un "crecimiento húmedo", donde la capa exterior líquida recoge otros granizos más pequeños. [41] El granizo gana una capa de hielo y se hace cada vez más grande con cada ascenso. Una vez que un granizo se vuelve demasiado pesado para ser sostenido por la corriente ascendente de la tormenta, cae de la nube. [42]
Los cristales de nieve se forman cuando las pequeñas gotas de nubes superenfriadas (de unos 10 μm de diámetro) se congelan. Una vez que una gota se ha congelado, crece en el entorno sobresaturado . Debido a que las gotas de agua son más numerosas que los cristales de hielo, los cristales pueden crecer hasta cientos de micrómetros de tamaño a expensas de las gotas de agua. Este proceso se conoce como el proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen . La correspondiente disminución del vapor de agua hace que las gotas se evaporen, lo que significa que los cristales de hielo crecen a expensas de las gotas. Estos grandes cristales son una fuente eficiente de precipitación, ya que caen a través de la atmósfera debido a su masa, y pueden colisionar y pegarse en grupos o agregados. Estos agregados son copos de nieve, y generalmente son el tipo de partícula de hielo que cae al suelo. [43] Los récords mundiales Guinness enumeran los copos de nieve más grandes del mundo como los de enero de 1887 en Fort Keogh , Montana; supuestamente uno medía 38 cm (15 pulgadas) de ancho. [44] Los detalles exactos del mecanismo de adherencia siguen siendo tema de investigación. [ cita requerida ]
Aunque el hielo es transparente, la dispersión de la luz por las facetas y los huecos/imperfecciones del cristal significa que los cristales a menudo parecen de color blanco debido a la reflexión difusa de todo el espectro de luz por las pequeñas partículas de hielo. [45] La forma del copo de nieve está determinada en gran medida por la temperatura y la humedad a la que se forma. [43] En raras ocasiones, a una temperatura de alrededor de -2 °C (28 °F), los copos de nieve pueden formarse en triple simetría: copos de nieve triangulares. [46] Las partículas de nieve más comunes son visiblemente irregulares, aunque los copos de nieve casi perfectos pueden ser más comunes en las fotografías porque son más atractivos visualmente. No hay dos copos de nieve iguales, [47] ya que crecen a diferentes velocidades y en diferentes patrones dependiendo de la temperatura y la humedad cambiantes dentro de la atmósfera a través de la cual caen en su camino hacia el suelo. [48] El código METAR para la nieve es SN, mientras que las nevadas se codifican SHSN. [35]
El polvo de diamante, también conocido como agujas de hielo o cristales de hielo, se forma a temperaturas cercanas a los -40 °C (-40 °F) debido a que el aire con un nivel de humedad ligeramente superior proveniente de las alturas se mezcla con el aire más frío de la superficie. [49] Están formados por simples cristales de hielo, de forma hexagonal. [50] El identificador METAR para el polvo de diamante en los informes meteorológicos horarios internacionales es IC. [35]
La deposición oculta se produce cuando la niebla o el aire altamente saturado con vapor de agua interactúa con las hojas de los árboles o arbustos sobre los que pasa. [51]
La precipitación estratiforme o dinámica se produce como consecuencia del ascenso lento del aire en sistemas sinópticos (del orden de cm/s), como sobre frentes fríos superficiales y sobre y por delante de frentes cálidos . Se observa un ascenso similar alrededor de ciclones tropicales fuera de la pared del ojo y en patrones de precipitación en coma alrededor de ciclones de latitudes medias . [52] Se puede encontrar una amplia variedad de clima a lo largo de un frente ocluido, con tormentas eléctricas posibles, pero generalmente su paso está asociado con un secado de la masa de aire. Los frentes ocluidos generalmente se forman alrededor de áreas maduras de baja presión. [53] La precipitación puede ocurrir en cuerpos celestes distintos de la Tierra. Cuando hace frío, Marte tiene precipitaciones que probablemente toman la forma de agujas de hielo, en lugar de lluvia o nieve. [54]
La lluvia convectiva , o precipitación en forma de chubascos, se produce a partir de nubes convectivas, por ejemplo, cumulonimbus o cumulus congestus . Cae en forma de chubascos con una intensidad que cambia rápidamente. La precipitación convectiva cae sobre un área determinada durante un tiempo relativamente corto, ya que las nubes convectivas tienen una extensión horizontal limitada. La mayor parte de la precipitación en los trópicos parece ser convectiva; sin embargo, se ha sugerido que también se produce precipitación estratiforme. [33] [52] El granizo y el granizo indican convección. [55] En latitudes medias, la precipitación convectiva es intermitente y a menudo se asocia con límites baroclínicos como frentes fríos , líneas de turbonadas y frentes cálidos. [56] La precipitación convectiva consiste principalmente en sistemas convectivos de mesoescala y producen lluvias torrenciales con tormentas eléctricas, daños por viento y otras formas de fenómenos meteorológicos severos. [ cita requerida ]
La precipitación orográfica ocurre en el lado barlovento (contra el viento) de las montañas y es causada por el movimiento ascendente del aire de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta de la montaña, lo que resulta en enfriamiento adiabático y condensación. En las partes montañosas del mundo sujetas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios ), generalmente prevalece un clima más húmedo en el lado barlovento de una montaña que en el lado de sotavento o a sotavento. La humedad se elimina por elevación orográfica, dejando aire más seco (ver viento catabático ) en el lado de sotavento descendente y generalmente más cálido, donde se observa una sombra de lluvia . [28]
En Hawái , el monte Waiʻaleʻale , en la isla de Kauai, es notable por sus precipitaciones extremas, ya que tiene la segunda precipitación media anual más alta de la Tierra, con 12.000 milímetros (460 pulgadas). [57] Los sistemas de tormentas afectan al estado con fuertes lluvias entre octubre y marzo. Los climas locales varían considerablemente en cada isla debido a su topografía, divisible en regiones de barlovento ( Koʻolau ) y de sotavento ( Kona ) según la ubicación relativa a las montañas más altas. Los lados de barlovento miran a los vientos alisios de este a noreste y reciben mucha más lluvia; los lados de sotavento son más secos y soleados, con menos lluvia y menos cobertura de nubes. [58]
En América del Sur, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que da como resultado un clima desértico justo a sotavento del oeste de Argentina. [59] La cordillera de Sierra Nevada crea el mismo efecto en América del Norte formando la Gran Cuenca y el desierto de Mojave . [60] [61] De manera similar, en Asia, las montañas del Himalaya crean un obstáculo para los monzones que conduce a precipitaciones extremadamente altas en el lado sur y niveles de precipitación más bajos en el lado norte. [ cita requerida ]
Los ciclones extratropicales pueden traer condiciones frías y peligrosas con fuertes lluvias y nieve con vientos que superan los 119 km/h (74 mph), [62] (a veces denominados tormentas de viento en Europa). La banda de precipitación que se asocia con su frente cálido es a menudo extensa, forzada por un débil movimiento vertical ascendente del aire sobre el límite frontal que se condensa a medida que se enfría y produce precipitación dentro de una banda alargada, [63] que es ancha y estratiforme , lo que significa que cae de las nubes nimboestratos . [64] Cuando el aire húmedo intenta desalojar una masa de aire ártico, puede producirse un desbordamiento de nieve dentro del lado del polo de la banda de precipitación alargada . En el hemisferio norte, hacia el polo se refiere al Polo Norte, o norte. Dentro del hemisferio sur, hacia el polo se refiere al Polo Sur, o sur. [ cita requerida ]
Al suroeste de los ciclones extratropicales, el flujo ciclónico curvo que lleva aire frío a través de los cuerpos de agua relativamente cálidos puede dar lugar a estrechas bandas de nieve con efecto lago . Esas bandas traen fuertes nevadas localizadas que pueden entenderse de la siguiente manera: los grandes cuerpos de agua, como los lagos, almacenan eficientemente el calor que da lugar a diferencias de temperatura significativas (superiores a 13 °C o 23 °F) entre la superficie del agua y el aire de encima. [65] Debido a esta diferencia de temperatura, el calor y la humedad se transportan hacia arriba, condensándose en nubes orientadas verticalmente (ver imagen satelital) que producen chubascos de nieve. La disminución de la temperatura con la altura y la profundidad de las nubes se ven directamente afectadas tanto por la temperatura del agua como por el entorno a gran escala. Cuanto más fuerte es la disminución de la temperatura con la altura, más profundas se vuelven las nubes y mayor es la tasa de precipitación. [66]
En las zonas montañosas, las fuertes nevadas se acumulan cuando el aire se ve obligado a ascender por las montañas y expulsar las precipitaciones a lo largo de las laderas expuestas al viento, que, en condiciones de frío, caen en forma de nieve. Debido a lo accidentado del terreno, pronosticar la ubicación de las fuertes nevadas sigue siendo un desafío importante. [67]
La estación húmeda o lluviosa es la época del año, que abarca uno o más meses, en la que cae la mayor parte de la precipitación media anual en una región. [68] El término estación verde también se utiliza a veces como eufemismo por las autoridades turísticas. [69] Las zonas con estaciones húmedas se encuentran dispersas en partes de los trópicos y subtrópicos. [70] Los climas de sabana y las zonas con regímenes monzónicos tienen veranos húmedos e inviernos secos. Las selvas tropicales técnicamente no tienen estaciones secas o húmedas, ya que sus precipitaciones se distribuyen de forma uniforme a lo largo del año. [71] Algunas zonas con estaciones lluviosas pronunciadas verán una pausa en las precipitaciones a mitad de temporada, cuando la Zona de Convergencia Intertropical o la vaguada monzónica se desplacen hacia los polos de su ubicación durante la mitad de la estación cálida. [32] Cuando la estación húmeda ocurre durante la estación cálida, o verano, la lluvia cae principalmente durante las últimas horas de la tarde y las primeras horas de la noche. La estación húmeda es una época en la que la calidad del aire mejora, [72] la calidad del agua dulce mejora, [73] [74] y la vegetación crece significativamente. Los nutrientes del suelo disminuyen y la erosión aumenta. [32] Los animales tienen estrategias de adaptación y supervivencia para el régimen más húmedo. La estación seca previa conduce a una escasez de alimentos durante la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones estacionales de peso debido a la escasez de alimentos que se observa antes de la primera cosecha, que se produce a finales de la estación húmeda. [75]
Los ciclones tropicales, una fuente de lluvias muy intensas, consisten en grandes masas de aire de varios cientos de kilómetros de diámetro con baja presión en el centro y con vientos que soplan hacia el centro en sentido horario (hemisferio sur) o antihorario (hemisferio norte). [76] Aunque los ciclones pueden causar un enorme daño a la vida y a la propiedad personal, pueden ser factores importantes en los regímenes de precipitación de los lugares que impactan, ya que pueden traer precipitaciones muy necesarias a regiones que de otro modo serían secas. [77] Las áreas en su camino pueden recibir un año de lluvia a través del paso de un ciclón tropical. [78]
A gran escala, las mayores cantidades de precipitación fuera de la topografía caen en los trópicos, estrechamente ligadas a la Zona de Convergencia Intertropical , en sí misma la rama ascendente de la célula de Hadley . Las localidades montañosas cerca del ecuador en Colombia se encuentran entre los lugares más húmedos de la Tierra. [79] Al norte y al sur de esto hay regiones de aire descendente que forman crestas subtropicales donde la precipitación es baja; [80] la superficie terrestre debajo de estas crestas suele ser árida, y estas regiones constituyen la mayoría de los desiertos de la Tierra. [81] Una excepción a esta regla es Hawái, donde el flujo ascendente debido a los vientos alisios conduce a uno de los lugares más húmedos de la Tierra. [82] De lo contrario, el flujo de los vientos del oeste hacia las Montañas Rocosas conduce a los lugares más húmedos y, en elevación, más nevados, [83] dentro de América del Norte. En Asia, durante la estación húmeda, el flujo de aire húmedo hacia el Himalaya conduce a algunas de las mayores cantidades de lluvia medidas en la Tierra en el noreste de la India.
La forma estándar de medir la lluvia o la nevada es el pluviómetro estándar, que se puede encontrar en variedades de plástico de 10 cm (3,9 pulgadas) y de metal de 20 cm (7,9 pulgadas). [84] El cilindro interior se llena con 2,5 cm (0,98 pulgadas) de lluvia, y el rebose fluye hacia el cilindro exterior. Los pluviómetros de plástico tienen marcas en el cilindro interior con una resolución de hasta 1 ⁄ 4 mm (0,0098 pulgadas), mientras que los de metal requieren el uso de una varilla diseñada con las marcas adecuadas de 1 ⁄ 4 mm (0,0098 pulgadas). Una vez que se llena el cilindro interior, se descarta la cantidad del interior y luego se llena con la lluvia restante en el cilindro exterior hasta que se acaba todo el líquido del cilindro exterior, lo que se suma al total general hasta que el cilindro exterior está vacío. Estos pluviómetros se utilizan en invierno quitando el embudo y el cilindro interior y permitiendo que la nieve y la lluvia helada se acumulen dentro del cilindro exterior. Algunos añaden anticongelante a su medidor para no tener que derretir la nieve o el hielo que cae en el medidor. [85] Una vez que la nieve/hielo termina de acumularse, o cuando se acerca a los 30 cm (12 pulgadas), uno puede llevarlo adentro para que se derrita, o usar agua tibia para llenar el cilindro interior con el fin de derretir la precipitación congelada en el cilindro exterior, manteniendo un registro del líquido tibio agregado, que posteriormente se resta del total general una vez que todo el hielo/nieve se derrite. [86]
Otros tipos de pluviómetros incluyen el popular pluviómetro de cuña (el pluviómetro más barato y más frágil), el pluviómetro de cubeta basculante y el pluviómetro de pesaje . [87] Los pluviómetros de cuña y de cubeta basculante tienen problemas con la nieve. Los intentos de compensar la nieve/hielo calentando la cubeta basculante tienen un éxito limitado, ya que la nieve puede sublimarse si el pluviómetro se mantiene muy por encima del punto de congelación. Los pluviómetros de pesaje con anticongelante deberían funcionar bien con la nieve, pero nuevamente, el embudo debe retirarse antes de que comience el evento. Para aquellos que buscan medir la lluvia de la manera más económica, una lata cilíndrica con lados rectos actuará como pluviómetro si se deja al aire libre, pero su precisión dependerá de la regla que se use para medir la lluvia. Cualquiera de los pluviómetros anteriores se puede hacer en casa, con suficiente conocimiento técnico. [88]
Cuando se realiza una medición de precipitación, existen varias redes en los Estados Unidos y en otros lugares donde se pueden enviar mediciones de lluvia a través de Internet, como CoCoRAHS o GLOBE . [89] [90] Si no hay una red disponible en el área donde uno vive, la oficina meteorológica local más cercana probablemente estará interesada en la medición. [91]
Un concepto utilizado en la medición de la precipitación es el de hidrometeoros. Cualquier partícula de agua líquida o sólida en la atmósfera se conoce como hidrometeoros. Las formaciones debidas a la condensación, como las nubes, la neblina , la niebla y la niebla, están compuestas de hidrometeoros. Todos los tipos de precipitación están compuestos de hidrometeoros por definición, incluida la virga , que es la precipitación que se evapora antes de llegar al suelo. Las partículas arrastradas desde la superficie de la Tierra por el viento, como la nieve y la espuma marina, también son hidrometeoros , al igual que el granizo y la nieve . [92]
Aunque los pluviómetros de superficie se consideran el estándar para medir las precipitaciones, hay muchas zonas en las que su uso no es viable, como las vastas extensiones de océano y las zonas terrestres remotas. En otros casos, cuestiones sociales, técnicas o administrativas impiden la difusión de las observaciones de los pluviómetros. Como resultado, el registro mundial moderno de las precipitaciones depende en gran medida de las observaciones satelitales. [93]
Los sensores satelitales funcionan detectando de forma remota las precipitaciones, registrando diversas partes del espectro electromagnético que, según la teoría y la práctica, están relacionadas con la ocurrencia e intensidad de las precipitaciones. Los sensores son casi exclusivamente pasivos y registran lo que ven, de forma similar a una cámara, a diferencia de los sensores activos ( radar , lidar ) que envían una señal y detectan su impacto en el área que se observa. [ cita requerida ]
Los sensores satelitales que se utilizan actualmente para medir las precipitaciones se dividen en dos categorías. Los sensores infrarrojos (IR) térmicos registran un canal de longitud de onda de alrededor de 11 micrones y proporcionan principalmente información sobre las cimas de las nubes. Debido a la estructura típica de la atmósfera, las temperaturas de las cimas de las nubes están aproximadamente en relación inversa con las alturas de las mismas, lo que significa que las nubes más frías casi siempre se producen a mayores altitudes. Además, las cimas de las nubes con mucha variación a pequeña escala probablemente sean más vigorosas que las nubes con cimas lisas. Varios esquemas matemáticos, o algoritmos, utilizan estas y otras propiedades para estimar la precipitación a partir de los datos IR. [94]
La segunda categoría de canales de sensores se encuentra en la parte de microondas del espectro electromagnético. Las frecuencias en uso varían desde aproximadamente 10 gigahercios hasta unos pocos cientos de GHz. Los canales de hasta aproximadamente 37 GHz proporcionan principalmente información sobre los hidrometeoros líquidos (lluvia y llovizna) en las partes inferiores de las nubes, con mayores cantidades de líquido que emiten mayores cantidades de energía radiante de microondas . Los canales por encima de 37 GHz muestran señales de emisión, pero están dominados por la acción de hidrometeoros sólidos (nieve, granizo, etc.) para dispersar la energía radiante de microondas. Satélites como la Misión de Medición de Lluvias Tropicales (TRMM) y la misión de Medición de Precipitaciones Globales (GPM) emplean sensores de microondas para formar estimaciones de precipitación. [ cita requerida ]
Se ha demostrado que otros canales y productos de sensores proporcionan información útil adicional, incluidos canales visibles, canales IR adicionales, canales de vapor de agua y recuperaciones de sondeos atmosféricos. Sin embargo, la mayoría de los conjuntos de datos de precipitación que se utilizan actualmente no emplean estas fuentes de datos. [95]
Las estimaciones IR tienen una habilidad bastante baja en escalas de tiempo y espacio cortas, pero están disponibles con mucha frecuencia (15 minutos o más) desde satélites en órbita terrestre geoestacionaria . IR funciona mejor en casos de convección intensa y profunda, como los trópicos, y se vuelve progresivamente menos útil en áreas donde predomina la precipitación estratiforme (en capas), especialmente en regiones de latitudes medias y altas. La conexión física más directa entre hidrometeoros y canales de microondas le da a las estimaciones de microondas una habilidad mayor en escalas de tiempo y espacio cortas que la que es válida para IR. Sin embargo, los sensores de microondas vuelan solo en satélites de órbita terrestre baja, y hay tan pocos de ellos que el tiempo promedio entre observaciones excede las tres horas. Este intervalo de varias horas es insuficiente para documentar adecuadamente la precipitación debido a la naturaleza transitoria de la mayoría de los sistemas de precipitación, así como a la incapacidad de un solo satélite para capturar adecuadamente el ciclo diario típico de precipitación en una ubicación determinada. [ cita requerida ]
Desde finales de los años 1990, se han desarrollado varios algoritmos para combinar datos de precipitación de sensores de múltiples satélites, buscando enfatizar las fortalezas y minimizar las debilidades de los conjuntos de datos de entrada individuales. El objetivo es proporcionar las "mejores" estimaciones de precipitación en una cuadrícula de tiempo/espacio uniforme, generalmente para la mayor parte posible del globo. En algunos casos, se enfatiza la homogeneidad a largo plazo del conjunto de datos, que es el estándar de Climate Data Record . [ cita requerida ]
Alternativamente, el Producto de Precipitación de Alta Resolución apunta a producir la mejor estimación instantánea por satélite. En cualquier caso, el objetivo menos enfatizado también se considera deseable. Un aspecto clave de los estudios multisatélite es la capacidad de incluir incluso una pequeña cantidad de datos de pluviómetros de superficie, que puede ser muy útil para controlar los sesgos endémicos de las estimaciones por satélite. Las dificultades en el uso de datos de pluviómetros son que 1) su disponibilidad es limitada, como se señaló anteriormente, y 2) los mejores análisis de datos de pluviómetros tardan dos meses o más después del tiempo de observación en someterse a la transmisión, ensamblaje, procesamiento y control de calidad necesarios. Por lo tanto, las estimaciones de precipitación que incluyen datos de pluviómetros tienden a producirse más tarde del tiempo de observación que las estimaciones sin pluviómetros. Como resultado, si bien las estimaciones que incluyen datos de pluviómetros pueden proporcionar una representación más precisa de la precipitación "real", generalmente no son adecuadas para aplicaciones en tiempo real o casi real. [ cita requerida ]
El trabajo descrito ha dado como resultado una variedad de conjuntos de datos que poseen diferentes formatos, cuadrículas de tiempo/espacio, períodos de registro y regiones de cobertura, conjuntos de datos de entrada y procedimientos de análisis, así como muchas formas diferentes de designadores de versiones de conjuntos de datos. [96] En muchos casos, uno de los conjuntos de datos multisatélite modernos es la mejor opción para uso general.
La probabilidad de un evento con una intensidad y duración específicas se denomina período de retorno o frecuencia. [97] La intensidad de una tormenta se puede predecir para cualquier período de retorno y duración de tormenta, a partir de gráficos basados en datos históricos de la ubicación. [98] El término tormenta de 1 en 10 años describe un evento de lluvia que es raro y que solo es probable que ocurra una vez cada 10 años, por lo que tiene una probabilidad del 10 por ciento en un año determinado. La lluvia será mayor y las inundaciones serán peores que la peor tormenta esperada en un solo año. El término tormenta de 1 en 100 años describe un evento de lluvia que es extremadamente raro y que ocurrirá con una probabilidad de solo una vez en un siglo, por lo que tiene una probabilidad del 1 por ciento en un año determinado. La lluvia será extrema y las inundaciones serán peores que un evento de 1 en 10 años. Como con todos los eventos de probabilidad, es posible, aunque poco probable, tener dos "Tormentas de 1 en 100 años" en un solo año. [99]
Una parte significativa de la precipitación anual en un lugar determinado (no se consideró ninguna estación meteorológica en África o Sudamérica) cae sólo en unos pocos días, normalmente alrededor del 50% durante los 12 días con mayor precipitación. [100]
La clasificación de Köppen depende de los valores mensuales promedio de temperatura y precipitación. La forma más comúnmente utilizada de la clasificación de Köppen tiene cinco tipos primarios etiquetados de A a E. Específicamente, los tipos primarios son A, tropical; B, seco; C, templado de latitud media; D, frío de latitud media; y E, polar. Las cinco clasificaciones primarias se pueden dividir a su vez en clasificaciones secundarias como selva tropical , monzón , sabana tropical , subtropical húmedo , continental húmedo , clima oceánico , clima mediterráneo , estepa , clima subártico , tundra , capa de hielo polar y desierto . [ cita requerida ]
Las selvas tropicales se caracterizan por una alta pluviosidad, con definiciones que establecen una pluviosidad anual mínima normal entre 1.750 y 2.000 mm (69 y 79 pulgadas). [102] Una sabana tropical es un bioma de pastizales ubicado en regiones climáticas semiáridas a semihúmedas de latitudes subtropicales y tropicales, con pluviosidad entre 750 y 1.270 mm (30 y 50 pulgadas) al año. Están muy extendidas en África, y también se encuentran en la India, las partes septentrionales de Sudamérica, Malasia y Australia. [103] La zona climática subtropical húmeda es donde la pluviosidad invernal (y a veces la nevada) se asocia con grandes tormentas que los vientos del oeste dirigen de oeste a este. La mayor parte de la pluviosidad estival ocurre durante tormentas eléctricas y ciclones tropicales ocasionales. [104] Los climas subtropicales húmedos se encuentran en los continentes del lado este, aproximadamente entre las latitudes 20° y 40° grados desde el ecuador. [105]
El clima oceánico (o marítimo) se encuentra típicamente a lo largo de las costas occidentales en las latitudes medias de todos los continentes del mundo, bordeando océanos fríos, así como el sureste de Australia, y está acompañado de abundantes precipitaciones durante todo el año. [106] El régimen climático mediterráneo se asemeja al clima de las tierras de la cuenca mediterránea, partes del oeste de América del Norte, partes del oeste y sur de Australia, en el suroeste de Sudáfrica y en partes del centro de Chile. El clima se caracteriza por veranos cálidos y secos e inviernos fríos y húmedos. [107] Una estepa es una pradera seca. [108] Los climas subárticos son fríos con permafrost continuo y poca precipitación. [109]
Las precipitaciones, especialmente la lluvia, tienen un efecto dramático en la agricultura. Todas las plantas necesitan al menos algo de agua para sobrevivir, por lo tanto, la lluvia (siendo el medio más eficaz de riego) es importante para la agricultura. Si bien un patrón regular de lluvia suele ser vital para las plantas saludables, demasiada o muy poca lluvia puede ser perjudicial, incluso devastadora para los cultivos. La sequía puede matar los cultivos y aumentar la erosión, [110] mientras que el clima excesivamente húmedo puede provocar el crecimiento de hongos dañinos. [111] Las plantas necesitan cantidades variables de lluvia para sobrevivir. Por ejemplo, ciertos cactus requieren pequeñas cantidades de agua, [112] mientras que las plantas tropicales pueden necesitar hasta cientos de pulgadas de lluvia por año para sobrevivir.
En las zonas con estaciones húmedas y secas, los nutrientes del suelo disminuyen y la erosión aumenta durante la estación húmeda. [32] Los animales tienen estrategias de adaptación y supervivencia para el régimen más húmedo. La estación seca previa conduce a una escasez de alimentos durante la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. [113] Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones estacionales de peso debido a la escasez de alimentos que se observa antes de la primera cosecha, que se produce a finales de la estación húmeda. [75]
El aumento de las temperaturas tiende a incrementar la evaporación, lo que conduce a más precipitaciones. Las precipitaciones han aumentado en general sobre la tierra al norte de los 30°N desde 1900 hasta 2005, pero han disminuido en los trópicos desde la década de 1970. A nivel mundial, no ha habido una tendencia general estadísticamente significativa en las precipitaciones durante el último siglo, aunque las tendencias han variado ampliamente según la región y a lo largo del tiempo. En 2018, un estudio que evaluó los cambios en las precipitaciones en escalas espaciales utilizando un conjunto de datos de precipitación global de alta resolución de más de 33 años concluyó que "si bien hay tendencias regionales, no hay evidencia de un aumento de las precipitaciones a escala global en respuesta al calentamiento global observado". [115]
Cada región del mundo va a tener cambios en la precipitación debido a sus condiciones únicas. Las partes orientales de América del Norte y del Sur, el norte de Europa y el norte y centro de Asia se han vuelto más húmedas. El Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes del sur de Asia se han vuelto más secas. Ha habido un aumento en el número de eventos de precipitaciones intensas en muchas áreas durante el siglo pasado, así como un aumento desde la década de 1970 en la prevalencia de sequías, especialmente en los trópicos y subtrópicos. Los cambios en la precipitación y la evaporación sobre los océanos están sugeridos por la disminución de la salinidad de las aguas de latitudes medias y altas (lo que implica más precipitación), junto con el aumento de la salinidad en latitudes más bajas (lo que implica menos precipitación, más evaporación o ambas). En los Estados Unidos continentales, la precipitación anual total aumentó a una tasa promedio de 6,1% por siglo desde 1900, con los mayores aumentos dentro de la región climática del centro norte este (11,6% por siglo) y el sur (11,1%). Hawaii fue la única región que mostró una disminución (−9,25%). [116]
La isla de calor urbana calienta las ciudades entre 0,6 y 5,6 °C (1,1 y 10,1 °F) por encima de los suburbios y las áreas rurales circundantes. Este calor adicional provoca un mayor movimiento ascendente, que puede inducir más actividad de lluvias y tormentas eléctricas . Las tasas de lluvia a sotavento de las ciudades aumentan entre un 48% y un 116%. En parte como resultado de este calentamiento, las precipitaciones mensuales son aproximadamente un 28% mayores entre 32 y 64 kilómetros (20 y 40 millas) a sotavento de las ciudades, en comparación con las que se producen a barlovento. [117] Algunas ciudades inducen un aumento total de las precipitaciones del 51%. [118]
El pronóstico cuantitativo de precipitación (abreviado QPF) es la cantidad esperada de precipitación líquida acumulada durante un tiempo específico sobre un área específica. [119] Se especificará un QPF cuando se pronostique un tipo de precipitación medible que alcance un umbral mínimo para cualquier hora durante un período válido de QPF. Los pronósticos de precipitación tienden a estar limitados por horas sinópticas como 0000, 0600, 1200 y 1800 GMT . El terreno se considera en los QPF utilizando la topografía o basándose en patrones de precipitación climatológica de observaciones con gran detalle. [120] A partir de mediados y fines de la década de 1990, los QPF se utilizaron dentro de los modelos de pronóstico hidrológico para simular el impacto en los ríos de todo Estados Unidos. [121] Los modelos de pronóstico muestran una sensibilidad significativa a los niveles de humedad dentro de la capa límite planetaria , o en los niveles más bajos de la atmósfera, que disminuye con la altura. [122] El QPF se puede generar de forma cuantitativa, pronosticando cantidades, o cualitativa, pronosticando la probabilidad de una cantidad específica . [123] Las técnicas de pronóstico de imágenes de radar muestran una mayor habilidad que los pronósticos de modelos dentro de las seis a siete horas posteriores al momento de la imagen de radar. Los pronósticos se pueden verificar mediante el uso de mediciones de pluviómetros , estimaciones de radar meteorológico o una combinación de ambos. Se pueden determinar varios puntajes de habilidad para medir el valor del pronóstico de lluvia. [124]
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)La mitad de la precipitación anual cae en los 12 días más húmedos de cada año en la mediana de las estaciones de observación en todo el mundo.
