Formas de precipitación. Nieve Granizo

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1 PRECIPITACIÓN

2 Formas de precipitación Lluvia Nieve Granizo

3 NIEVE El proceso de formación de cristales ocurre cuando los nucleos de condensación estan por abajo del punto de congelamiento y existen presiones de vapor bajas. Esto propicia la formación de copos de nieve, los cuales pudieran convertirse en lluvia al ir cayendo debido a que la temp. fuera más alta en las capas más bajas.

4 GRANIZO Proceso considerado dominante en el verano las nubes calidas cumulus en regiones tropicales son muchas veces las responsables

5 Formación de precipitación Requiere el ascenso de una masa de aire en la atmósfera, de tal manera que esta se enfría y se condensa para formar la lluvia.

6 Mecanismos de ascenso de la masa de aire Convectivo: el intenso calor de aire en la superficie, el cual conduce a la expansión y elevación del aire. Elevación por frentes: frentes calientes y frentes frios Orografico: la masa de aire se eleva al Orografico: la masa de aire se eleva al encontrar las montañas para avanzar sobre de ellas.

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8 CONDENSACIÓN Para formar nubes se requieren pequeños nucleos de condensación (sal del oceano, polvo de arcillas, productos de combustión industrial,etc.,) Después por condensación, se van agregando gotas a ese nucleo. La condensación del vapor de agua en nubes cargadas de lluvia ocurre debido al enfriamiento de la humedad del aire a una temperatura por abajo del punto de rocío. Las gotas se van haciendo más pesadas hasta que son lo suficientemente pesadas para caer en forma de lluvia.

9 Tipos de precipitación por la causa de ascenso de la masa de aire húmedo Convectivas Orográficas Frentes

10 Medición de la precipitación Pluviometro Pluviografo Estaciones automatizadas Radar Imágenes de satélite

11 Estación Meteorológica

12 Pluviómetro

13 Pluviómetro

14 Pluviógrafo

15 Pluviografo

16 Pluviografo-Pluviograma

17 LA HUELLA DEL HURACAN STAN EN HUEHUETAN, CHIAPAS (OCT )

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21 8 DE AGOSTO DEL 2010; 249 mm en 3.5 horas VEGA DE LOS GATOS TAPACHULA, CHIS

22 ESTACIÓN AUTOMATIZADA (Davis Meteorological Instrumentation) PRECIPITACIÓN TEMPERATURA VIENTO RADIACIÓN HUMEDAD ATMÓSFERICA HUMEDAD DEL SUELO

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24 RADAR-DEFINICIÓN Radar. Acrónimo de "RAdio Detection And Ranging". Sistema de detección y localización de blancos los cuales son capaces de reflejar ondas de radiofrecuencia, recibiendo de regreso un eco desde un objetivo, del cual se pueden determinar varios parámetros en base a las características de la señal recibida.

25 RADAR METEOROLÓGICO Radar Meteorológico. Es un radar utilizado para detectar la presencia de agua en estado líquido o sólido en la atmósfera.

26 USO DE LOS RADARES El Radar Meteorológico se emplea para la medición y seguimiento de fenómenos atmosféricos constituidos por agua, en forma de lluvia, granizo y nieve principalmente. La ventaja de un radar meteorológico es equivalente al empleo de cientos de pluviometros distribuidos a lo largo de la zona de cobertura del radar, que transmiten la información en tiempo real.

27 RADARES EN MÉXICO Red de 13 radares meteorológicos distribuidos en el Territorio Nacional. Esta red comenzó a funcionar en 1993 y proporciona información continua que se recibe en el Servicio Meteorológico Nacional, vía satélite. Con la actual red de doce radares se cubre casi en su totalidad el Territorio Nacional.

28 RADARES EN MÉXICO

29 PUERTO ANGEL,OAXACA

30 IMÁGENES DE SATELITE Las imágenes se utilizan para detectar, identificar y dar seguimiento a los fenómenos meteorológicos severos como tormentas, frentes fríos o huracanes. Por medio de las imágenes también se puede estimar la intensidad de la precipitación. Esta información es utilizada por los meteorólogos en la elaboración de sus pronósticos para cada región del país

31 IMÁGENES DE SATELITE Estación terrena receptora de imágenes del satélite meteorológico GOES-8; Con esta estación se reciben imágenes cada 30 minutos de cinco diferentes bandas: una visible, tres infrarrojas y una de vapor de agua. Cada imagen cubre la región meteorológica número IV, la cual abarca México, Canadá, Estados Unidos, el Caribe y Centro América. Además, cada tres horas se recibe una imagen visible, otra infrarroja y una de vapor de agua que cubren el total del continente americano.

32 SATÉLITE GOES

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34 DENSIDAD MÍNIMA DE RED PLUVIÓMETRICA (Org. Met. Mundial) Regiones llanas.- 1 estación para 600 a 900 Km 2 Montañas.- 1 estación para 100 a 250 km 2 Zonas áridas y polares.- 1 estación para cada 1500 a km 2

35 BASES DE DATOS NACIONALES DE PRECIPITACIÓN Estaciones meteorológicas locales ERIC (Extractor Rápido de Información meteorológica) CLICOM (lo más actual) Boletines de datos climatologicos INEGI (Datos generales, Ver caso Edo. De México).

36 CARACTERÍSTICAS DE UNA TORMENTA Frecuencia (periodos de retorno) Duración Distribución en tiempo y espacio Intensidad (=tirante/duración) NOTA: Para caracterizar una tormenta se trabaja con las curvas IDF (intensidadduración-frecuencia).

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41 DISTRIBUCIÓN EN TIEMPO Hietogramas de altura (graficas de barras indicando tiempo versus lamina precipitada) Hietogramas de intensidad (graficas de barras indicando tiempo versus intensidad) Curva masa de precipitación

42 PRECIPITACIÓN ESTACIÓN CHAPINGO 613 mm anuales Valores máximos en Junio, Julio, Agosto y Septiembre: 104, 122, 112 y 99 mm

43 PRECIPITACION MEDIA ANUAL EN CHAPINGO,MEX. H p e n m m E F M A M J J A S O N D MES

44 PLUVIOGRAMAS, MOSTRANDO DIVERSAS INTENSIDADES

45 PLUVIOGRAMAS, MOSTRANDO DIVERSAS INTENSIDADES

46 PLUVIOGRAMAS, MOSTRANDO DIVERSAS INTENSIDADES LA HUELLA DEL HURACAN STAN EN HUEHUETAN, CHIAPAS (OCT )

47 8 DE AGOSTO DEL 2010; VEGA DE LOS GATOS TAPACHULA, CHIS

48 HIETOGRAMA DE ALTURAS CHAPINGO :00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 18:50 19:00 19: D E J U LI O D EL

49 CURVA MASA DE PRECIPITACION CHAPINGO :00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 18:50 19:00 19: D E J U LI O D EL

50 HIETOGRAMA DE INTENSIDADES CHAPINGO :00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 18:50 19:00 19: J U LI O D EL

51 DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE PRECIPITACIÓN (Aparicio, p ) Método Aritmético Polígonos de Thiesen Isoyetas

52 POLIGONOS DE THIESEN

53 Método de las isoyetas

54 OBTENCIÓN DE CURVAS IDF DE LA PRECIPITACIÓN(Aparicio, p ) Colección de tirantes históricos extremos anuales para diversas duraciones de lluvias: 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 mins., 2, 3, 4, 5, 10, 15, 24 hs. (cuadro 1) Sacar intensidades con la información anterior (cuadro 2) Sacar periodos de retorno de las intensidades históricas del cuadro 2 Regresión lineal múltiple

55 RELACIONES INTENIDAD-DURACIÓN- FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIÓN ) log( log log log x a x a a Y d n T m K i d KT i n m + + = + = = x x Y x a x a a Y β β α + + = + + =

56 REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE-SOLUCIÓN DE SISTEMA DE ECUACIONES NORMALES m KT = x x x x y x x x x x y x x x N Y + + = + + = + + = ) ( ) ( ) * ( ) ( ) * ( β β α β β α β β α n m d KT i = n m K d x T x i Y x x x x y x = = = = = = + + = ; ; log ; log ; log ; log ) ( ) ( ) * ( β β α β β α

57 USOS DE LAS CURVAS IDF METODO RACIONAL para: - Estimar gasto en cuencas pequeñas no aforadas (<10 km2) - Estimar gasto diseño en drenaje urbano TORMENTAS DISEÑO Para simular como se comportaría una obra ante una tormenta empírica o hipotética que ya es de cuidado.

58 METODO RACIONAL AMERICANO Q = C i A Q = Gasto máximo instantáneo, m3/s C= Coeficiente que depende de textura y uso de suelo (tablas) i = intensidad de la lluvia para un periodo dado, cm/hora A = Area de la cuenca (o drenada en drenaje urbano), Has = constante para hacer la ecuación dimensionalmente correcta

59 De donde obtener la intensidad de la lluvia? De curvas IDF para una duración igual al tiempo de concentración, ya que cuando la lluvia tiene una duración igual al tiempo de concentración es cuando se alcanza el gasto máximo porque toda la cuenca esta aportando al punto a la salida. Desde luego que se elige un periodo de retorno de acuerdo al nivel de seguridad deseado y/o tamaño de la obra hidráulica

60 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN Es el tiempo en el cual se tarda en viajar el agua desde el punto hidráulicamente más distante de la cuenca hasta su salida. Ecuación de Kirpich 0.02 t = L c H Tc= tiempo de concentración en minutos L = longitud cauce principal en metros H = Desnivel del cauce principal de inicio a final, en metros

61 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN OTRA ECUACIÓN DE KIRPICH (Aparicio, 2001) L t c = S 0.77 En realidad son las mismas, pero se hicieron redondeos de coeficientes y con otras unidades! Tc= tiempo de concentración en horas L = longitud cauce principal en metros S = Pendiente del cauce principal, adimensional

62 TORMENTAS DISEÑO

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65 DATOS PERDIDOS DE PRECIPITACION Media aritmetica de estaciones circundantes (cuando la pp anual no difiere en 10% con las estaciones circundantes) Metodo del U.S. National Weather Service o el cuadrado del inverso de la distancia Metodo de la Relacion normalizada Metodo Racional Deductivo

66 METODO DEL U.S. NATIONAL WEATHER SERVICE P x = ( ( P i W i ) W i P x = Dato perdido para el dia, mes, o año en la estacion x P i = Dato existente en la estacion auxiliar i, donde i = 1,2, n (minimo n=2) para el mismo dia, mes o año. W i = 1/D i2 ; Siendo D i la distancia entre cada estacion circundante auxiliar y la estacion del dato perdido

67 METODO DE LA RELACION NORMALIZADA P x 1 N X N X N X = PA + PB + PC 3 N A N B NC P x = Dato perdido para el dia, mes, o año en la estacion x N X, N A, N B,N C =precipitacion media diaria, mensual o anual en la estacion de dato faltante (x) y en las estaciones auxiliares A, B y C. (medias de todas las series históricas) P A, P B, P C = precipitacion registrada en las estaciones auxiliares el dia o mes o año en el que falta el dato en la estacion x.

68 . EVENTOS EXTREMOS Precipitación Máxima Probable (PMP) PRECIPITACIÓN Tormenta Máxima MÁXIMA Probable (TMP) PROBABLE (metodología descrita en Campos Aranda, 1998) Avenida Máxima Probable (AMP) (PMP, PMS y PMF: Probable Maximum Precipitation, Probable Maximum Storm y Probable Maximum Flood)

69 PRECIPITACIÓN MÁXIMA PROBABLE Es la cantidad de precipitación que constituye el límite superior físico para una duración determinada sobre una cuenca en partícular. Es la mayor cantidad de precipitación meteorológicamente posible que corresponde a determinada epoca del año No se le asigna un periodo de retorno ni es factible de estudio económico y se calcula con metodos especiales de estudio

70 USO DE EVENTOS EXTREMOS PMP ----> TMP ----> AMP Para utilizarse como avenida de diseño de obras hidráulica de magnitud importante y cuya falla implica un alto riesgo de pérdidas de vida humanas. Por ejemplo presas aguas arriba de ciudades importantes o cercanas a zonas donde hay experimentos nucleares. Para analizar el comportamiento de los ríos en relación a los asentamientos humanos para estar preparados con un plan de emergencia

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72 Chow, et.al, 1999; USACE, 1984

73 Método de cálculo de PMP Método Estadístico o de Hershfield Modelos de Tormentas Métodos de transposición y maximización de tormentas

74 PMP- Método de Hershfield Hershfield, 1960s WMO, 1973; WMO, 1986 El método de Hershfield es aplicable a México en cuencas no mayores de 1000 km 2 Muy útil donde no hay o son insuficientes datos históricos de punto de rocío y registros de viento Para cada año, se colectan las precipitaciones máximas en 24 horas. Cuando menos 10 años. Ideal 20 años --- serie anual

75 PRECIPITACIÓN MÁXIMA PROBABLE EN MÉXICO En México a falta de isocurvas de PMP se utilizan las isomaximas de 10,000 años de periodo de retorno publicadas por la SRH en En los Estados Mexicanos fronterizos con Estados Unidos utilizan los mapas de Estados Unidos, extendiendolos al lado Mexicano. Campos, 1998, determinó PMP para estaciones pluviométricas del estado de San Luis Potosí con el método de Hershfield

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