TEMA 3: Precipitaciones

Transcripción

1 TEMA 3: Precipitaciones MARTA GONZÁLEZ DEL TÁNAGO UNIDAD DOCENTE DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

2 CONTENIDO - Importancia y significado hidrológico - Formas de producirse - Procesos que originan las precipitaciones - Medición de las precipitaciones - Estimación de la precipitación media sobre una superficie - Caracterización de las precipitaciones: - Altura, Duración, Frecuencia

3 CONTENIDO (continuación) - Régimen de precipitaciones: Estudio de series históricas - Comprobación y Validación de las series de registros - Precipitaciones anuales, mensuales, diarias - Precipitaciones máximas - Análisis de los aguaceros - Relaciones Altura-Duración-Frecuencia - Tendencias temporales

4 Dunne & Leopold (1978) Importancia de las precipitaciones: Son la principal fuente de entrada de agua en una cuenca vertiente. Controlan el paisaje natural y las actividades humanas.

5 FORMAS DE PRODUCIRSE LAS PRECIPITACIONES: Lluvia Nieve Granizo Rocío y escarcha PROCESOS QUE ORIGINAN LAS PRECIPITACIONES a) Enfriamiento del aire por cambios de presión Precipitaciones verticales (convencionales) b) Enfriamiento del aire por contacto de superficies frías Precipitaciones horizontales (ocultas)

6 PROCESOS QUE ORIGINAN LAS PRECIPITACIONES: a) Enfriamiento del aire por cambios de presión: - Precipitaciones orográficas - Precipitaciones convectivas - Precipitaciones de tipo ciclónico Altura (1000 pies) Orográfica Convectiva Frontal Húmedo Seco Cálido Aire frío

7 PRECIPITACIONES CICLÓNICAS Superficie frontal Masa de aire cálido Masa de aire frío Frente de la superficie Superficie de la Tierra

8 MEDICIÓN DE LAS PRECIPITACIONES Pluviómetros y Pluviógrafos Rádares y Satélites Análisis del manto de nieve Condensaciones ocultas

9 Precipitación media sobre una superficie Información disponible: Datos de precipitación procedentes de estaciones meteorológicas (datos puntuales) Media aritmética: a) Media aritmética: = 2.66 mm. V: Sencillez de cálculo I: No tiene en cuenta rango altitudinal, ni localización geográfica de las estaciones

10 Precipitación media sobre una superficie Polígonos de Thiessen: Cada polígono asocia un área de influencia a la estación meteorológica correspondiente 4.0 b) Método de los polígonos de Thiessen: P i (mm.) A i (mi 2 ) A i /A t (P i )(A i /A t ) (mm.) = mm. V: Corrige errores por localización geográfica irregular I: Los polígonos están trazados con criterios meramente geométricos

11 Precipitación media sobre una superficie Método de las isoyetas: Isoyeta: Línea de puntos de igual precipitación c) Método de las isoyetas: Isoyeta (mm.) A (mi 2 ) P av (mm.) V (mm.- mi 2 ) * Lluvia media = 61.2 / 23.6 = 2.60 mm. * Estimado V: Tiene en cuenta la topografía I: Para dibujar las isoyetas se necesita disponer de una red densa de estaciones meteorológicas

12 Precipitación media sobre una superficie Método hipsométrico: Shaw (1983) V: Aprovecha información regional de precipitaciones, y su relación con la altitud. I: Requiere disponer de la curva hipsográfica de la cuenca.

13 CARACTERIZACIÓN DE LAS PRECIPITACIONES -Altura - Duración e Intensidad - Frecuencia - Periodo de retorno

14 SERIES DE PRECIPITACIONES: Registros históricos correspondientes a una serie de años consecutivos Elegir las series de mayor duración: a partir de años consecutivos. Las estaciones meteorológicas seleccionadas dentro de una misma cuenca deben coincidir en el periodo de años considerado. En ocasiones, conviene comprobar la validez de las series, o completarlas cuando falta algún dato aislado, relacionando unas estaciones con otras.

15 + + = c c x b b x a a x x P N N P N N P N N P 3 1 Comprobar la validez de las series: Dobles acumulaciones Completar las series de registros: Correlación entre estaciones Dunne & Leopold (1978)

16 Serie de PRECIPITACIONES ANUALES Reflejan la precipitación acumulada anual de cada año Se asume que se ajustan a una distribución normal, y quedan caracterizadas por su media, desviación típica y coeficiente de variación Cuanto mayor es la precipitación anual, mejor se ajusta a la distribución normal P. anual (mm) frecuencia Media(mm) 501,7 Moda(mm) 476,5 S.D (mm) 109,5 C.V 0,22 Mínimo (mm) 274, Año P.anual (mm) Máximo (mm) 769,0 Rango (mm) 494,1 Molina de Aragón (Teruel): (Romero, 2002)

17 Serie de PRECIPITACIONES MENSUALES Reflejan la precipitación acumulada mensual de cada año. Se asume que se ajustan a una distribución normal, y quedan caracterizadas por su media, desviación típica y coeficiente de variación. En la práctica, se ajustan mejor a una distribución lognormal o exponencial. Abril Diciembre frecuencia frecuencia P. mensual (mm) P. mensual (mm) Molina de Aragón (Teruel): (Romero, 2002)

18 100% 80% 60% 40% 20% 0% P. mensual (mm) Norm Logn Exp Porcentajes de los tipos de distribución seguidos según los distintos intervalos de precipitaciones medias mensuales, de las estaciones Molina de Aragón, Prados Redondos, Tramacastilla, Toril y Griegos (Teruel). Periodo de años: (Romero, 2002).

19 Series de PRECIPITACIONES MÁXIMAS en t horas Indican la precipitación máxima en t horas de cada año. Las series más frecuentes son las correspondientes a t=24 horas. Se ajustan a distribuciones de valores extremos, siendo la distribución Gumbel una de las más utilizadas: F( x) = e e α ( x μ ) x 0,5772 = μ + ( ) α S 2 = 2 π 2 6α F(x) es la probabilidad de que se produzca una precipitación menor que x. Su relación con el periodo de retorno T es la siguiente: 1 F( x) + = 1 T

20 ANÁLISIS DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS Relación Altura-Duración: h = c t n h: altura de lluvia t: duración n: exponente <1 c: coeficiente regional V. M. Ponce (1989)

21 ANÁLISIS DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS Relación Intensidad-Duración: dh = i dt i = cn m t = cnt n 1 siendo m = n 1 i: intensidad de lluvia t: duración n: exponente <1 c: coeficiente regional Con más frecuencia, esta relación se expresa de la forma: i = a ( t + b) m donde a = cn y b es una constante de cada zona

22 ANÁLISIS DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS Relación Intensidad-Duración-Frecuencia: i = kt n ( t + b) m k: coeficiente regional T: periodo de retorno b: constante de cada zona Curvas de Intensidad- Duración-Frecuencia (IDF) V. M. Ponce (1989)

23 PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN ESPAÑA d I 0,1 0,1 0,1 I 1 (28 D )/(28 1) d = ( I ) 24 d d I P I = Témez (1987)

24 Témez (1987)

25 ANÁLISIS DE TENDENCIAS DE LAS PRECIPITACIONES - Método de las medias móviles P. anual M.móv.(3 años) M.móv.(5 años) P. med. periodo mm Año Datos de Molina de Aragón (Romero, 2002)

26 ANÁLISIS DE TENDENCIAS DE LAS PRECIPITACIONES - Método de las medias móviles P. anual (mm) P. anual M. móvil (3 año M. móvil (5 año P. med. periodo Año P. anual (mm) Año Datos de Tramacastilla (Teruel) (Romero, 2002)

27 ANÁLISIS DE TENDENCIAS DE LAS PRECIPITACIONES - Método de las medias móviles: P. mensual M.móv.(5-5) P. media mm 40 Febrero, mm Prados Redondos Año Año mm P. mensual M. móvil (5-5 P. media Marzo, Tramacastilla mm Año Año Romero (2002)