Un pluviómetro (también conocido como udómetro , pluviómetro , pluviámetro , ombómetro e hietómetro ) es un instrumento utilizado por meteorólogos e hidrólogos para recolectar y medir la cantidad de precipitación líquida sobre un área predefinida, durante un período de tiempo. [1] Se utiliza para determinar la profundidad de la precipitación (generalmente en mm) que ocurre en una unidad de área y medir la cantidad de lluvia.
Los primeros registros de precipitaciones conocidos los mantuvieron los antiguos griegos , alrededor del año 500 a. C. [ cita necesaria ]
Las personas que viven en la India comenzaron a registrar precipitaciones en el año 400 a. C. [2] Las lecturas se correlacionaron con el crecimiento esperado. En el Arthashastra , utilizado por ejemplo en Magadha , se establecían normas precisas en cuanto a la producción de cereales. Cada almacén estatal estaba equipado con un pluviómetro para clasificar la tierra a efectos fiscales. [3] La medición de las precipitaciones también fue mencionada en el texto judío en Palestina. [4] En 1247, el matemático e inventor chino Song Qin Jiushao inventó los medidores de lluvia y nieve de la cuenca Tianchi para hacer referencia a las mediciones de lluvia y nevadas, así como otras formas de datos meteorológicos. [5] [6]
En 1441, el Cheugugi fue inventado durante el reinado de Sejong el Grande de la dinastía Joseon de Corea como el primer pluviómetro estandarizado. [7] [8] [9] En 1662, Christopher Wren creó el primer pluviómetro de cubo basculante en Gran Bretaña en colaboración con Robert Hooke . [7] Hooke también diseñó un medidor manual con un embudo que realizó mediciones a lo largo de 1695.
Richard Towneley fue el primero en realizar mediciones sistemáticas de precipitaciones durante un período de 15 años desde 1677 hasta 1694, publicando sus registros en Philosophical Transactions of the Royal Society . Towneley pidió más mediciones en otras partes del país para comparar las precipitaciones en diferentes regiones, [10] aunque sólo William Derham parece haber aceptado el desafío de Towneley. Publicaron conjuntamente las mediciones de precipitaciones de Towneley Park y Upminster en Essex para los años 1697 a 1704. [11]
El naturalista Gilbert White tomó medidas para determinar la precipitación media desde 1779 hasta 1786, aunque fue su cuñado, Thomas Barker , quien realizó mediciones periódicas y minuciosas durante 59 años, registrando temperatura, viento, presión barométrica , precipitaciones y nubes. . Sus registros meteorológicos son un recurso valioso para el conocimiento del clima británico del siglo XVIII. Pudo demostrar que la precipitación promedio variaba mucho de un año a otro con un patrón poco discernible. [12]
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El meteorólogo George James Symons publicó el primer volumen anual de British Rainfall en 1860. Este trabajo pionero contenía registros de precipitaciones de 168 estaciones terrestres en Inglaterra y Gales. Fue elegido miembro del consejo de la Sociedad Meteorológica Británica en 1863 y se dedicó a investigar las precipitaciones en las Islas Británicas. Creó una red voluntaria de observadores, que recogieron datos que le fueron devueltos para su análisis. Tuvo tanto éxito en este esfuerzo que en 1866 pudo mostrar resultados que daban una representación justa de la distribución de la lluvia y el número de registradores aumentó gradualmente hasta que el último volumen de British Rainfall que vivió para editar, en 1899, contenía cifras de 3.528 estaciones: 2.894 en Inglaterra y Gales , 446 en Escocia y 188 en Irlanda . También recopiló antiguos registros de precipitaciones que se remontaban a más de cien años. En 1870 realizó un relato de las precipitaciones en las Islas Británicas a partir de 1725.
Debido al número cada vez mayor de observadores, se hizo necesaria la estandarización de los medidores. Symons empezó a experimentar con nuevos calibres en su propio jardín. Probó diferentes modelos con variaciones de tamaño, forma y altura. En 1863 inició una colaboración con Michael Foster Ward [13] de Calne , Wiltshire , quien emprendió investigaciones más extensas. Al incluir a Ward y varios otros en Gran Bretaña, las investigaciones continuaron hasta 1890. Los experimentos fueron notables por su planificación, ejecución y extracción de conclusiones. Los resultados de estos experimentos condujeron a la adopción progresiva del conocido calibre estándar, todavía utilizado por la Oficina Meteorológica del Reino Unido en la actualidad, es decir, uno hecho de "... cobre, con un embudo de cinco pulgadas que tiene su borde de latón de un pie sobre el suelo..." [14]
La mayoría de pluviómetros modernos miden generalmente la precipitación en milímetros de altura recogida durante un período determinado, lo que equivale a litros por metro cuadrado. Anteriormente, la lluvia se registraba en pulgadas o puntos, donde un punto equivale a 0,254 mm o 0,01 de pulgada. [15]
Las cantidades del pluviómetro se leen manualmente o mediante una estación meteorológica automática (AWS). La frecuencia de las lecturas dependerá de los requisitos de la agencia de cobranza. Algunos países complementarán al observador meteorológico remunerado con una red de voluntarios para obtener datos de precipitación (y otros tipos de clima) para áreas escasamente pobladas.
En la mayoría de los casos, la precipitación no se retiene, pero algunas estaciones envían precipitaciones y nevadas para realizar pruebas, lo que se realiza para obtener niveles de contaminantes.
Los pluviómetros tienen sus limitaciones. Intentar recopilar datos sobre la lluvia en un ciclón tropical puede ser casi imposible y poco confiable (incluso si el equipo sobrevive) debido a los vientos extremos. Además, los pluviómetros sólo indican precipitaciones en un área localizada. Para prácticamente cualquier calibre, las gotas se pegarán a los lados o al embudo del dispositivo colector, de modo que las cantidades se subestiman ligeramente, y las de 0,01 pulgadas o 0,25 mm pueden registrarse como una " traza ".
Otro problema que se encuentra es cuando la temperatura está cerca o por debajo del punto de congelación. La lluvia puede caer sobre el embudo y el hielo o la nieve pueden acumularse en el medidor, bloqueando la lluvia posterior. Para aliviar esto, se puede equipar un medidor con un calentador eléctrico automático para mantener las superficies que recolectan humedad y el sensor ligeramente por encima del punto de congelación.
Los pluviómetros deben colocarse en un área abierta donde no haya edificios, árboles u otros obstáculos que bloqueen la lluvia. Esto también sirve para evitar que el agua acumulada en los tejados de los edificios o en las hojas de los árboles gotee en el pluviómetro después de una lluvia, lo que provocará lecturas inexactas.
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Los tipos de pluviómetros incluyen cilindros graduados , pluviómetros, pluviómetros y recolectores de pozo simplemente enterrados. Cada tipo tiene sus ventajas y desventajas a la hora de recopilar datos de lluvia.
El pluviómetro estándar del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos , desarrollado a principios del siglo XX, consiste en un embudo de 200 mm (8 pulgadas) que se vacía en un cilindro graduado, de 64,1 mm (2,525 pulgadas) de diámetro, que cabe dentro de un contenedor más grande. es decir, 200 mm (8 pulgadas) de diámetro y 510 mm (20 pulgadas) de alto. Si el agua de lluvia se desborda del cilindro interior graduado, el recipiente exterior más grande la recogerá. Cuando se toman las medidas, se mide la altura del agua en el cilindro graduado pequeño y el exceso del recipiente grande se vierte cuidadosamente en otro cilindro graduado y se mide para obtener la precipitación total. A veces se utiliza un medidor de cono para evitar fugas que puedan provocar la alteración de los datos. En lugares que utilizan el sistema métrico, el cilindro suele estar marcado en mm y medirá hasta 250 mm (9,8 pulgadas) de lluvia. Cada línea horizontal en el cilindro mide 0,5 mm (0,02 pulgadas). En áreas que utilizan unidades imperiales, cada línea horizontal representa 0,01 pulgadas (0,25 mm) pulgadas.
El pluviómetro de intensidades (o pluviómetro de Jardi) es una herramienta que mide la intensidad media de las precipitaciones en un determinado intervalo de tiempo. Inicialmente fue diseñado para registrar el régimen de precipitaciones en Cataluña pero finalmente se extendió por todo el mundo. [dieciséis]
Emplea el principio de retroalimentación ... el agua entrante empuja la boya hacia arriba, haciendo que la "aguja cónica de ajuste" inferior deje pasar la misma cantidad de agua que entra al recipiente, de esta manera... la aguja graba en el tambor la cantidad de agua que fluye a través de él en cada momento, en mm de lluvia por metro cuadrado.
Consiste en un tambor giratorio que gira a velocidad constante , este tambor arrastra una lámina de cartón graduada, la cual tiene el tiempo en las abscisas mientras que el eje y indica la altura de precipitación en mm de lluvia . Esta altura se registra con un bolígrafo que se mueve verticalmente, impulsado por una boya, marcando en el papel las precipitaciones a lo largo del tiempo. Cada lámina de cartón suele utilizarse durante un día.
A medida que cae la lluvia, el agua recogida por el embudo cae dentro del contenedor y eleva la boya que hace que el brazo del bolígrafo se eleve en el eje vertical marcando el cartón en consecuencia. Si las precipitaciones no varían, el nivel del agua en el recipiente se mantiene constante, y mientras el tambor gira, la marca del bolígrafo es más o menos una línea horizontal, proporcional a la cantidad de agua que ha caído. Cuando la pluma llega al borde superior del papel de registro, significa que la boya está "en lo alto del tanque" dejando la punta de la aguja cónica de manera que deja al descubierto el orificio regulador, es decir , el flujo máximo que admite el aparato. capaz de grabar. Si la lluvia disminuye repentinamente, haciendo que el contenedor (al vaciarse) baje rápidamente la boya, ese movimiento corresponde a una línea de pendiente pronunciada que puede llegar al fondo del cartón grabado si deja de llover.
El pluviómetro de intensidades permitió registrar precipitaciones a lo largo de muchos años, especialmente en Barcelona (95 años), aparte de muchos otros lugares del mundo, como Hong Kong. [16] [17]
Un pluciómetro de pesaje consta de un recipiente de almacenamiento, que se pesa para registrar la masa. Ciertos modelos miden la masa usando un bolígrafo sobre un tambor giratorio o usando un cable vibratorio conectado a un registrador de datos . [8] Las ventajas de este tipo de medidor sobre los baldes basculantes son que no subestima la lluvia intensa y puede medir otras formas de precipitación, como lluvia, granizo y nieve. Sin embargo, estos medidores son más caros y requieren más mantenimiento que los medidores de cuchara basculante.
El medidor registrador de pesaje también puede contener un dispositivo para medir la cantidad de sustancias químicas contenidas en la atmósfera del lugar. Esto es extremadamente útil para los científicos que estudian los efectos de los gases de efecto invernadero liberados a la atmósfera y sus efectos sobre los niveles de lluvia ácida . Algunas unidades del Sistema Automatizado de Observación de Superficie (ASOS) utilizan un medidor de pesaje automatizado llamado AWPAG (medidor de acumulación de precipitación para todo clima).
El pluviómetro de cubo basculante consta de un embudo que recoge y canaliza la precipitación hacia un pequeño recipiente con forma de balancín . Después de que cae una cantidad preestablecida de precipitación, la palanca se inclina, descargando el agua recolectada y enviando una señal eléctrica. Un dispositivo de grabación de estilo antiguo puede consistir en un bolígrafo montado en un brazo unido a una rueda dentada que se mueve una vez con cada señal enviada desde el colector. En este diseño, cuando la rueda gira, el brazo del lápiz se mueve hacia arriba o hacia abajo, dejando un rastro en el gráfico y al mismo tiempo haciendo un fuerte "clic".
El pluviómetro de cubo basculante no es tan preciso como el pluviómetro estándar, porque la lluvia puede detenerse antes de que la palanca se haya inclinado. Cuando comience el próximo período de lluvia, puede que no sean necesarias más de una o dos gotas para inclinar la palanca. Esto indicaría entonces que una cantidad preestablecida ha caído cuando en realidad sólo ha caído una fracción de esa cantidad. Los cubos que se inclinan también tienden a subestimar la cantidad de lluvia, particularmente en caso de nevadas y lluvias intensas. [18] [19] La ventaja del pluviómetro de cubeta basculante es que se puede obtener fácilmente el carácter de la lluvia (ligera, media o intensa). El carácter de las precipitaciones se decide por la cantidad total de lluvia que ha caído en un período determinado (generalmente 1 hora) contando el número de pulsos durante ese período. Se pueden aplicar algoritmos a los datos como método para corregirlos en caso de lluvias de alta intensidad.
Los pluviómetros basculantes modernos constan de un colector de plástico equilibrado sobre un pivote. Cuando se inclina, activa un interruptor (como un interruptor de láminas ) que luego se registra electrónicamente o se transmite a una estación de recolección remota.
Los galgas basculantes también pueden incorporar elementos de báscula mediante los cuales se fija una galga extensométrica al cubo recolector para poder leer la precipitación exacta en cada momento. Cada vez que el colector se inclina, el medidor de tensión (sensor de peso) se vuelve a poner a cero para anular cualquier deriva.
Para medir el equivalente en agua de la precipitación congelada, se puede calentar un balde basculante para derretir el hielo y la nieve atrapados en su embudo. Sin un mecanismo de calentamiento, el embudo a menudo se obstruye durante un evento de precipitación congelada y, por lo tanto, no se puede medir la precipitación. Muchas unidades del Sistema Automatizado de Observación de Superficie (ASOS) utilizan baldes basculantes calentados para medir la precipitación. [20]
Este tipo de medidor tiene una fila de embudos recolectores. En un espacio cerrado debajo de cada uno hay un diodo láser y un detector de fototransistor . Cuando se recoge suficiente agua para formar una sola gota, cae desde el fondo y cae en la trayectoria del rayo láser. El sensor está colocado en ángulo recto con respecto al láser para que se disperse suficiente luz como para detectarlo como un destello repentino de luces. A continuación, los destellos de estos fotodetectores se leen, transmiten o registran. A lo largo de las décadas se han utilizado diferentes tipos de medidores de alcance óptico. La tecnología también ha mejorado.
Los disdrómetros acústicos , también conocidos como hidrófonos, pueden detectar las firmas de sonido de cada tamaño de gota cuando la lluvia golpea una superficie de agua dentro del medidor. Dado que cada firma sonora es única, es posible invertir el campo sonoro submarino para estimar la distribución del tamaño de las gotas dentro de la lluvia. Momentos seleccionados de la distribución del tamaño de las gotas producen la tasa de lluvia, la acumulación de lluvia y otras propiedades de la lluvia. [21]
