Al reverendo John Campanius Holm se le atribuye haber realizado las primeras observaciones meteorológicas sistemáticas en la América colonial. Era capellán en la colonia Swedes Fort cerca de la desembocadura del río Delaware. Holm registró observaciones diarias sin instrumentos durante 1644 y 1645. Mientras que durante el siglo XVII se documentaron muchos otros relatos de fenómenos meteorológicos en la costa este. El presidente George Washington llevó un diario meteorológico detallado a finales del siglo XVIII en Mount Vernon, Virginia. El número de observadores meteorológicos de rutina aumentó significativamente durante el siglo XIX. En 1807, el Dr. BS Barton de la Universidad de Pensilvania solicitó a los miembros de la Unión de la Sociedad Linnaean de Filadelfia que mantuvieran sitios de observación meteorológica instrumentada para establecer una historia climatológica. A principios del siglo XX, numerosas estaciones de observación se trasladaron de granjas a distritos residenciales de ciudades donde había servicio disponible para enviar por correo los formularios de observación. En 1926, había más de 5.000 lugares de observación en los EE. UU., las Indias Occidentales y el Caribe. En 1939, la Oficina de Aeronáutica de la Marina de los EE. UU. comenzó a desarrollar activamente estaciones meteorológicas automatizadas . [5]
Las observaciones meteorológicas en superficie se han realizado tradicionalmente en los aeropuertos debido a preocupaciones de seguridad durante los despegues y aterrizajes. La OACI define la Atmósfera Estándar Internacional (también conocida como Atmósfera Estándar OACI ), que es el modelo de la variación estándar de presión , temperatura , densidad y viscosidad con la elevación / altitud en la atmósfera terrestre . Esto es útil para calibrar instrumentos y diseñar aeronaves, [6] y se usa para reducir la presión de una estación a presión al nivel del mar (SLP), donde luego se puede usar en mapas meteorológicos . [7]
En Estados Unidos, la FAA exige la realización de observaciones meteorológicas en los aeropuertos más grandes por razones de seguridad. Para ayudar a facilitar la compra de una estación meteorológica automatizada para aeropuertos , como ASOS, la FAA permite que se utilicen dólares federales para la instalación de estaciones meteorológicas certificadas en los aeropuertos. [8] Las observaciones del aeropuerto se transmiten a todo el mundo utilizando el código de observación METAR . Los informes METAR normalmente provienen de aeropuertos o estaciones permanentes de observación meteorológica. Los informes se generan una vez por hora; sin embargo, si las condiciones cambian significativamente, pueden actualizarse en informes especiales llamados SPECI. [9] [10] [11] [12]
Datos reportados
Las observaciones meteorológicas en superficie pueden incluir los siguientes elementos:
El Identificador de estación , o Identificador de ubicación , consta de cuatro caracteres para observaciones METAR, [13] y el primero representa la región del mundo en la que se encuentra la estación. Por ejemplo, la primera letra para áreas dentro y alrededor del Océano Pacífico es P, y para Europa es E. El segundo carácter puede representar el país/estado en el que se encuentra la ubicación. Para Hawaii, las dos primeras letras son "PH", mientras que para Gran Bretaña, las dos primeras letras del identificador de la estación son "EG". Canadá y los Estados Unidos contiguos son una excepción, ya que las primeras letras C y K representan las regiones, respectivamente. Las dos o tres letras finales normalmente representan el nombre de la ubicación o aeropuerto.
Visibilidad , medida en metros para la mayoría de los sitios en todo el mundo, excepto en los Estados Unidos, donde se informan millas terrestres. [14]
Visibilidad de la pista , medida en metros en muchos lugares del mundo, o pies dentro de los Estados Unidos. [14]
La temperatura es una medida de la energía cinética de una muestra de materia. La temperatura es la propiedad física única que determina la dirección del flujo de calor entre dos objetos colocados en contacto térmico. Si no se produce flujo de calor, los dos objetos tienen la misma temperatura; [15] de lo contrario, el calor fluye del objeto más caliente al objeto más frío. La temperatura, dentro de la meteorología , se mide con termómetros expuestos al aire pero resguardados de la exposición solar directa. [16] En la mayor parte del mundo, la escala de grados Celsius se utiliza para la mayoría de los fines de medición de temperatura. Sin embargo, Estados Unidos es el último país importante en el que la mayoría de los legos, la industria, la meteorología popular y el gobiernoutilizan la escala de temperatura en grados Fahrenheit . [14] A pesar de esto, los informes METAR de los Estados Unidos también informan la temperatura (y el punto de rocío, ver más abajo) en grados Celsius.
El punto de rocío es la temperatura a la que se debe enfriar una determinada porción de aire, a presión atmosférica constante , para que el vapor de agua se condense en agua. El agua condensada se llama rocío . El punto de rocío es un punto de saturación . Cuando la temperatura del punto de rocío cae por debajo del punto de congelación, se llama punto de escarcha , ya que el vapor de agua ya no crea rocío sino que crea escarcha o escarcha por deposición . [17] El punto de rocío está asociado a la humedad relativa . Una humedad relativa alta indica que el punto de rocío está más cerca de la temperatura actual del aire. Si la humedad relativa es del 100%, el punto de rocío es igual a la temperatura actual. Dado un punto de rocío constante, un aumento de temperatura provocará una disminución de la humedad relativa. A una presión barométrica determinada, independientemente de la temperatura, el punto de rocío determina la humedad específica del aire. El punto de rocío es una estadística importante para los pilotos de aviación general , ya que se utiliza para calcular la probabilidad dey niebla en el carburador . Cuando se utiliza con la temperatura del aire, se puede utilizar una fórmula para estimar la altura de las nubes cumuliformes o convectivas. [18]
El viento se determina mediante anemómetros y veletas , o aerovanes , ubicadas a 10 metros (33 pies) sobre el nivel del suelo (AGL). La velocidad promediose mide utilizando un promedio de dos minutos en los Estados Unidos [19] y un promedio de 10 minutos en otros lugares. [20] La dirección del viento se mide en grados, donde el norte representa 0 o 360 grados, y los valores aumentan desde 0 en el sentido de las agujas del reloj desde el norte. Las ráfagas de viento se reportan cuando hay una variación de la velocidad del viento de más de 10 nudos (5,1 m/s) entre picos y calmas durante el período de muestreo. [19]
La presión al nivel del mar (SLP) es la presión al nivel del mar o (cuando se mide a una elevación determinada en tierra) la presión de la estación reducida al nivel del mar suponiendo una capa isotérmica a la temperatura de la estación. Esta es la presión que normalmente se da en los informes meteorológicos de la radio, la televisión, los periódicos o Internet. Cuando los barómetros en el hogar se configuran para que coincidan con los informes meteorológicos locales, miden la presión reducida al nivel del mar, no la presión atmosférica local real. La reducción al nivel del mar significa que el rango normal de fluctuaciones de presión es el mismo para todos. Las presiones que se consideran alta o baja presión no dependen de la ubicación geográfica. Esto hace que las isobaras en un mapa meteorológico sean herramientas significativas y útiles. [21]
El ajuste del altímetro es un término y cantidad utilizado en la aviación . La presión del aire regional o local al nivel medio del mar se denomina ajuste del altímetro y es la presión que calibrará el altímetro para mostrar la altura sobre el suelo en un aeródromo QNH determinado . [22]
El tiempo presente , que presenta restricciones a la visibilidad o la presencia de truenos o borrascas , se informa en las observaciones para indicar a la aviación posibles amenazas durante los aterrizajes y despegues de los aeropuertos. Los tipos incluidos en las observaciones meteorológicas de superficie incluyen precipitaciones, oscurecimientos y otros fenómenos meteorológicos como remolinos de polvo/arena bien desarrollados, borrascas, actividad de tornados, tormentas de arena, cenizas volcánicas y tormentas de polvo. [23]
La intensidad de la precipitación se mide principalmente por motivos meteorológicos. Sin embargo, puede ser motivo de preocupación para la aviación, ya que las fuertes precipitaciones pueden limitar la visibilidad. Además, la intensidad de la lluvia helada puede determinar qué tan peligroso es para los pilotos volar cerca de ciertos lugares, ya que puede ser un peligro durante el vuelo al depositar hielo en las alas de los aviones, lo que puede ser perjudicial para el vuelo. [24]
La cantidad de precipitación durante las últimas 1, 3, 6 o 24 horas es de particular interés para los meteorólogos al verificar las cantidades de precipitación pronosticadas y determinar las climatologías de las estaciones.
La cantidad de nieve nevada durante las últimas 6 horas se toma por motivos meteorológicos y climatológicos. Sin embargo, también se puede informar cada hora utilizando comentarios "SNOINCR" para proporcionar a los técnicos de campo aéreo información sobre la frecuencia con la que se debe quitar la nieve de las pistas y calles de rodaje.
La profundidad de la nieve se mide una vez al día por motivos meteorológicos y climatológicos. Sin embargo, durante los períodos de nevadas, se mide cada seis horas para determinar la cantidad de nevadas recientes. [25]
Ejemplo de observación meteorológica en superficie METAR
Las estaciones meteorológicas personales, mantenidas por ciudadanos y no por funcionarios gubernamentales, no utilizan el código METAR. El software permite transmitir información a varios sitios, como Weather Underground a nivel mundial, [3] o CWOP dentro de los Estados Unidos , [27] que luego puede ser utilizada por las organizaciones meteorológicas apropiadas para diagnosticar condiciones en tiempo real o ser utilizado dentro de los modelos de pronóstico del tiempo.
Uso de mapas meteorológicos.
Modelo de estación utilizado en mapas meteorológicos de superficie.
Los datos recopilados por ubicaciones terrestres codificadas en METAR se transmiten a todo el mundo a través de líneas telefónicas o tecnología inalámbrica. En las organizaciones meteorológicas de muchos países, estos datos se trazan en un mapa meteorológico utilizando el modelo de estación . Un modelo de estación es una ilustración simbólica que muestra el tiempo que ocurre en una estación informativa determinada . [28] Los meteorólogos crearon el modelo de estación para trazar una serie de elementos meteorológicos en un espacio pequeño en mapas meteorológicos . [29] Los mapas llenos de gráficos densos de modelos de estaciones pueden ser difíciles de leer, pero permiten a los meteorólogos, pilotos y navegantes ver patrones climáticos importantes.
Los mapas meteorológicos se utilizan para mostrar información rápidamente mostrando el análisis de diversas cantidades meteorológicas en varios niveles de la atmósfera, en este caso la capa superficial. [30] Los mapas que contienen modelos de estaciones ayudan a dibujar isotermas , lo que identifica más fácilmente los gradientes de temperatura, [31] y pueden ayudar en la ubicación de frentes climáticos . Las líneas de corriente bidimensionales basadas en la velocidad del viento muestran áreas de convergencia y divergencia en el campo del viento, que son útiles para determinar la ubicación de las características dentro del patrón del viento. Un tipo popular de mapa meteorológico de superficie es el análisis meteorológico de superficie , que traza isobaras para representar áreas de alta y baja presión .
Informes de barcos y boyas.
Diferentes formas y tamaños de boyas.
Durante más de un siglo, los informes de los océanos del mundo se han recibido en tiempo real por razones de seguridad y para ayudar con el pronóstico meteorológico general. Los informes se codifican utilizando el código sinóptico y se transmiten por radio o satélite a organizaciones meteorológicas de todo el mundo. [32] Los informes de boyas son automatizados y mantenidos por el país que amarró la boya en ese lugar. Las boyas amarradas más grandes se utilizan cerca de la costa, mientras que las boyas a la deriva más pequeñas se utilizan más lejos en el mar. [33]
Debido a la importancia de los informes desde la superficie del océano, se creó el programa voluntario de barcos de observación , conocido como VOS, para capacitar a las tripulaciones en cómo realizar observaciones meteorológicas en el mar y también para calibrar los sensores meteorológicos utilizados a bordo de los barcos cuando llegan al mar. puerto, como barómetros y termómetros . [34] La escala de Beaufort todavía se utiliza generalmente para determinar la velocidad del viento mediante observadores manuales en el mar. Los barcos con anemómetros tienen problemas para determinar la velocidad del viento a velocidades más altas debido al bloqueo de los instrumentos por el aumento de la alta mar.
Uso para establecer el clima de una ubicación.
El clima (del griego antiguo klima ) se define comúnmente como el tiempo promediado durante un largo período de tiempo. [35] El período promedio estándar es de 30 años para una ubicación individual, [4] pero se pueden utilizar otros períodos. El clima incluye estadísticas distintas del promedio, como las magnitudes de las variaciones de un día a otro o de un año a otro. La definición del glosario del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) es:
El clima en un sentido estricto suele definirse como el "tiempo medio" o, más rigurosamente, como la descripción estadística en términos de la media y la variabilidad de cantidades relevantes durante un período de tiempo que va desde meses hasta miles o millones de años. El período clásico es de 30 años, según lo define la Organización Meteorológica Mundial ( OMM ). Estas cantidades suelen ser variables de la superficie, como la temperatura, las precipitaciones y el viento. El clima en un sentido más amplio es el estado, incluida una descripción estadística, del sistema climático. [36]
La principal diferencia entre el clima y el tiempo cotidiano se resume mejor en la frase popular "El clima es lo que esperas, el clima es lo que obtienes". [37] A lo largo de períodos históricos , hay una serie de variables estáticas que determinan el clima, entre ellas: latitud, altitud, proporción de tierra y agua y proximidad a océanos y montañas. El grado de cobertura vegetal afecta la absorción de calor solar, la retención de agua y las precipitaciones a nivel regional.
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