SEGUIMENT METEOROLÒGIC INSTRUMENTS DE MESURA METEOROLÒGICA. Amb l'objectiu d'introduir nous coneixements, es pot fer la fitxa: "Què és una estació meteorològica?" Una vegada omplerta, per tal de trobar la solució a la segona part de la fitxa i prendre consciència de la quantitat d'elements que ajuden a comprendre i predir el temps atmosfèric, es pot veure la presentació: "Instruments de seguiment Meteorològic". Caldria remarcar la diferència entre gàbia meteorològica (capsa on es guarden els aparells de mesura) de l'estació meteorològica (conjunt d'instruments de mesura meteorològica). La solució de la segona part de la fitxa "Què és una estació meteorològica?"és aquesta: Pluviòmetre Mesura la pressió atmosfèrica. Baròmetre Indica la direcció del vent. Penell Mesura la temperatura ambient. Termòmetre Mesura la quantitat de pluja. Anemòmetre Registra la insolació. Heliògraf Mesura la humitat de l'aire. Anemoscopi Indica la força del vent. Granímetre Mesura la velocitat del vent. Termohigrògraf Mesura grans de calamarsa. 1
Una estació meteorològica senzilla només necessita 5 aparells: Pluviòmetre, anemòmetre, baròmetre, psicròmetre i penell. Cadascun d'aquests tenen unitats de mesura diferents. Pluviòmetre: litres que cauen en un metre quadrat. Anemòmetre: velocitat del vent expressada en kilòmetres per hora. Baròmetre: milibars. Psicròmetre: graus centígrads. Penell: direcció o nom dels vents. Per a fer la correspondència, es pot fer la fitxa: "Mesurem el temps atmosfèric" on s'ha de relacionar l'instrument de mesura amb el nom i la unitat. No és necessari explicar detalladament cada unitat de mesura. Aquest és temari propi de l'eso, però es pot introduir, en el cas de que l'alumnat ho demani, el concepte de cada unitat de mesura. El pluviòmetre mesura la quantitat de litres de pluja que cau en un metre quadrat, és a dir, en un quadrat de un metre de costat, és la quantitat d'aigua de pluja mesurada en litres. L'anemòmetre mesura la velocitat del vent en quilòmetres que recorre en una hora, d'aquesta manera, si el vent bufa a 60 km/h, indica que en una hora una partícula de pols en suspensió que sigui arrossegada pel vent, recorre 60 km. El baròmetre es mesura en milibars. Un milibar és la pressió d'una mica més d'un gram, (1,0197 g) per cm². És a dir, en un baròmetre de Torricelli, que fos dissenyat amb una secció útil d'1 cm ² a la base (i en condicions de gravetat estàndard), l'aigua tindria un pes lleugerament superior a 1 kg: 1019,7 g. El psicròmetre ens dona dues mesures, però totes dues en graus centígrads. Per determinar-ho, es va decidir que 0 ºC seria la temperatura de congelació de l'aigua (tot i que en realitat es congela a 0'4 ºC) i 100 ºC és la temperatura a la que l'aigua quan bull, sempre que sigui a una alçada del nivell del mar, pressió de 1012 milibars (1 atmosfera de pressió), i temperatura ambient de 21º C. (depenent de la pressió i temperatura ambient), l'aigua bull a temperatures diferents. El Penell ens indica el nom del vent, però a diferència del pensament general, indica la direcció de procedència del vent. N - Tramuntana S - Migjorn NE - Gregal SO - Garbí E - Llevant O - Ponent SE - Xaloc NO - Mestral HUMITAT RELATIVA I SENSACIÓ TÈRMICA. Ja es coneixen els aparells i les unitats de mesura. 2
Però hi ha més conceptes a tenir en consideració com és la humitat relativa i la sensació tèrmica. Per aprendre com obtenir aquestes dades, es necessiten conèixer alguns detalls. El psicròmetre consta de dos termòmetres: un rep el nom de termòmetre sec, i l'altre, al tenir el bulb en contacte amb aigua, se l'anomena termòmetre humit. La diferència de temperatura determina el grau d'humitat relativa (Annex 1). Un exemple del funcionament de la taula. La temperatura del termòmetre sec és de 12 ºC. La temperatura del termòmetre humit és de 9 ºC (sempre és més baixa) La diferència de temperatura és de 3ºC. La taula ens indica que el grau d'humitat és del 63% Una altra mesura a considerar és la sensació tèrmica. Tenim tendència a dir que fa calor o fred, en funció del que marca el termòmetre sec, però no només la temperatura determina la sensació que sent el cos humà, sinó una altra sèrie de paràmetres com la humitat relativa i la velocitat del vent, que poden millorar o empitjorar la sensació tèrmica. D'aquesta manera, una temperatura baixa amb un vent fort pot donar una sensació tèrmica molt més baixa. En canvi, una temperatura alta combinada amb una alta humitat pot donar una sensació tèrmica de molta més calor. Per a calcular la sensació tèrmica es fan servir diferents taules. Si la temperatura és superior a 20 graus es fan servir dues taules (Annexos 2 i 3). 3
Un exemple de cerca: El termòmetre sec indica una temperatura de 27 ºC. La humitat és del 15%. Amb aquestes dues dades, la "Taula A" indica un primer valor de 25. Amb el valor de 25 de la "Taula A" i la mesura del vent de 30 km/h, es pot observar que a la "Taula B" correspon el valor de -2. Al valor de 25 (Obtingut de la "Taula A") se li resten 2 (Obtingut de la "Taula B") donant com a resultat 23 que és la temperatura de sensació tèrmica. Taula a Taula b Resumint: per a calcular la sensació tèrmica es necessita conèixer la temperatura del termòmetre sec, la humitat relativa (obtinguda per la gràfica de l'annex 1) i finalment, la velocitat del vent. En canvi, si la temperatura és inferior a 20 graus, es fa servir una altra taula anomenada Wind Chill (Annex 4). 4
Un exemple: Temperatura del termòmetre de 10 ºC Bufa un vent de 30 km/h Amb aquestes dades, la taula indica una sensació tèrmica de 3ºC. A la classe es poden fer exercicis individuals per trobar la humitat i la sensació tèrmica facilitant dades fictícies. Per poder-ho fer, es poden penjar a la cartellera o en un lloc visible i accessible. Cal pensar que aquestes dades són aproximades, ja que, realment, es fa mitjançant el punt de rosada (realment difícil d'aconseguir) i unes complicades fòrmules. ELS NÚVOLS 5
Una última observació meteorològica, ja de caire opcional, es pot fer a partir dels diferents tipus de núvols. En primer lloc, s'ha de tenir en compte la diferent tipologia en funció de l'alçada. Dins de cada família de núvols hi ha diferents tipus com, per exemple, a la família dels cirrus hi ha quatre subtipologies (castellanus, fibratus, floccus i unicinus). Primer es projecta la presentació: "Coneguem els núvols" on hi ha fotos dels diferents tipus de núvols, el seu nom amb la seva simbologia abreujada i una petita explicació amb les principals característiques. Per facilitar l'observació, també es munta un quadern manipulable per l'alumnat amb les mateixes fotos i explicacions per poder anotar les dades en el full d'observacions diari que es pot trobar al document: "Quadern - Biblioteca de núvols". 6
GRAELLA D'OBSERVACIÓ Aquestes són les dades que cal introduir a la graella d'observació feta amb el programa Excel: - Temperatura del termòmetre sec: dades numèriques en ºC. - Temperatura del termòmetre humit: dades numèriques en ºC. - Diferència de temperatura: dades numèriques que el programa calcula automàticament. - Sensació tèrmica: dades numèriques obtingudes de les taules dels annexos 2 i 3. - Humitat relativa: dades numèriques obtingudes de la taula de l'annex 1. - Pressió atmosfèrica: dades numèriques en milibars. - Pluviositat: dades numèriques en litres per metre quadrat. - Direcció del vent: símbol de la direcció del vent. Nord : N Nordest : NE Est : E Sudest : SE Sud : S Sudoest: SO Oest :O Nordest : NO - Nom del vent: nom del vent segons la rosa dels vents. N: Tramuntana NE: Gregal E: Llevant SE: Xaloc S: Migjorn SO: Garbí O: Ponent NO: Mestral - Nom dels núvols: símbol dels noms dels núvols abreujat. Cirrus castellanus: Ci cas Cirrus fibratus: Ci fib Cirrus floccus: Ci flo Cirrus spissatus: Ci spi Cirrus uncinus: Ci unc Cirrocúmulus castellanus: Cc cas Cirrocúmulus estratiformis: Cc str Cirrocúmulus floccus: Cc flo Cirrocúmulus lenticularis: Cc len Cirrostratus fibratus: Cs fib Cirrostratus nebulosus: Cs neb Altocúmulus castellanus: Ac cas Altocúmulus floccus: Ac fl Altocúmulus lenticularis: Ac sl Altocúmulus stratiformis: Ac str Atostratus: As Estratocúmulus castellanus: Sc cas Estratocúmulus estratiformis: Sc scr Estratocúmulus lenticularis: Sc sl Nimbostratus: Ns Stratus fractus: St fr Stratus nebulosus: St neb Cúmulus Congestus: Cu ct Cúmulus fractus: Cu fr Cúmulus humilis: Cu hu Cúmulus mediocris: Cu me Cumulonimbus calvus: Cb calv Cumulonimbus capillatus: Cb inc Boira Gebradora: Bo g Boira: Bo Boirina: Bo r Smog: Sm Depenent del mes i del dia, aquestes dades es van introduint al programa Excel dissenyat expressament per a aquesta activitat anomenada: "Graella d'observació meteorològica". 7
PUBLICACIÓ DE LES DADES A la nostra escola vam decidir publicar les dades que es recullen sempre entre les 10:45 i les 11:00 hores al bloc meteorològic més visitat de Catalunya. Aquest bloc, creat i dirigit per Alfred Rodríguez Picó és d'entrada lliure, tot i que per a poder inserir les dades, primer, l'usuari s'ha de donar d'alta. Aquesta sessió es dedica a explicar qui és l'alfred Rodríquez Picó; així com la manera de publicar les dades, que al ser una escola, no només introduïm les dades meteorològiques, si no que, dia a dia expliquem: anècdotes, experiments, proposem enigmes que solucionem al dia següent, enllacem amb webs culturals, etc. És a dir, també la fem servir per a fer pedagogia. Així és com funciona. http://www.pico.cat/ A la part inferior de la pantalla inicial hi ha un menú on es pot escollir entre diferents opcions. En aquesta guia només s'expliquen dos: "picotv" i el "fòrum" 8
Si se selecciona "picotv" se salta a la pàgina següent. El Sr. Alfred Rodríguez Picó, cada dijous fa un petit programa de menys de 10 minuts on explica curiositats meteorològiques durant els 2-3 primers minuts i després fa la predicció meteorològica de la setmana. Si seleccioneu el programa emès el 13 de febrer de 2014 (programa nº 22) es pot escoltar com clarament fa una referència a la nostra escola. Però, per a introduir les dades meteorològiques es fa mitjançant el fòrum al que s'accedeix a través de la plana principal. 9
O amb la direcció electrònica: http://www.pico.cat/forum Si se selecciona l'apartat "Seguiment meteorològic", es podran introduir les dades de l'estació meteorològica. Aquí hi ha un exemple de comentari: 10
CREACIÓ DE GRÀFIQUES. Adjunt hi ha un arxiu Excel amb el nom: "Graelles i gràfiques d'observació meteorològica". Es pot observar a la part inferior una sèrie de pestanyes indicant: el nom del mes abreujat. La paraula ANY, i el nom del mes seguit de gr. A les pestanyes amb únicament el nom del mes, corresponen les graelles d'observació pràcticament idèntiques a les graelles d'observació mensuals adjuntes en format PDF. 11
Cal observar que en introduir les dades del psicròmetre, automàticament calcula la diferència; a l'igual que en introduir les dades de la direcció del vent, proporciona, automàticament el nom del vent. Per obtenir un resum, sota la graella d'observació meteorològica es troben els càlculs que es fan automàticament de les dades preses. 12
A la pestanya "ANY" és el resum de tot l'any. A les pestanyes dels mesos de l'any amb la contracció "gr", es troben les gràfiques obtingudes a partir de les dades que s'han introduït a la graella d'observació. 13
GRÀFIQUES I COMPARATIVES. Les dades obtingues es poden contrastar amb la que proporcionen els diferents observatoris. A Catalunya hi ha molts observatoris per a comparar les dades, cal consultar la següent pàgina web de l'acom per trobar el més proper. També es poden fer gràfiques comparatives amb les dades obtingudes com, per exemple: Temperatura termòmetre sec ( ºC) Sensació tèrmica (ºC) Direccionalitat del vent 16 Gener Febrer 14 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 V e g a d e s a l m e s 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 N NO O SO S SE E NE N NO O SO S SE E NE Direcció del vent I una vegada penjades a la classe es poden fer comentaris sobre les gràfiques obtingudes: 14
Al "Tutorial - Graelles i gràfiques d'observació meteorològica", explica amb detall: com es pot modificar una gràfica, introduir dades i manipular fórmules. 15
Annex 1: Taula per al càlcul de la humitat relativa. 16
Annex 2: Taula per a calcular la sensació tèrmica a temperatura superior a 20 graus. Amb la temperatura i la humitat relativa tenim el primer valor, a continuació, el portem a la taula dels vents (annex 3) i afegim o restem el valor que ens doni, el resultat final és la temperatura de sensació tèrmica Humitat Relativa TEMP. (º C) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 20 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 21 21 18 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 20 21 21 21 22 22 22 22 22 23 22 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23 24 23 20 20 20 20 21 21 22 22 22 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25 24 21 21 22 22 22 22 23 23 23 24 24 24 24 25 25 25 25 26 26 26 26 25 22 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 27 27 27 28 28 26 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 29 30 27 25 25 25 25 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 31 33 28 26 26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 31 32 32 33 34 34 36 29 26 26 27 27 27 28 29 29 29 29 30 30 31 33 33 34 35 35 37 38 40 30 27 27 28 28 28 28 29 29 30 30 31 32 33 34 35 36 37 39 40 41 45 31 28 28 29 29 29 29 30 31 31 31 33 34 35 36 37 39 40 41 45 45 50 32 29 29 29 29 30 31 31 33 33 34 35 35 37 39 40 42 44 45 51 51 55 33 29 29 30 30 31 33 33 34 34 35 36 38 39 42 43 45 49 49 53 54 55 34 30 30 31 31 32 34 34 35 36 37 38 41 42 44 47 48 50 52 55 35 31 32 32 32 33 35 35 37 37 40 40 44 45 47 51 52 55 36 32 33 33 34 35 36 37 39 39 42 43 46 49 50 54 55 37 32 33 34 35 36 38 38 41 41 44 46 49 51 55 38 33 34 35 36 37 39 40 43 44 47 49 51 55 39 34 35 36 37 38 41 41 44 46 50 50 55 40 35 36 37 39 40 43 43 47 49 53 55 41 35 36 38 40 41 44 45 49 50 55 42 36 37 39 41 42 45 47 50 52 55 43 37 38 40 42 44 47 49 53 55 44 38 39 41 44 45 49 52 55 45 38 40 42 45 47 50 54 55 46 39 41 43 45 49 51 55 47 40 42 44 47 51 54 55 48 41 43 45 49 53 55 49 42 45 47 50 54 55 50 42 45 48 50 55 17
Annex 3: Taula per a calcular la sensació tèrmica a temperatura superior a 20 graus. Temperatura (ºC) Velocidad del Velocidad del viento entre Velocidad del viento entre viento menor 12,5 y 21,5 km/h 21,5 y 36 km/h a 12,5 km/h Velocidad del viento entre 36 y 50 km/h Velocidad de viento superior a 50 km/h 20 0-1 -3-4 -4 21 0-1 -3-4 -4 22 0-1 -2-3 -4 23 0-1 -2-3 -4 24 0-1 -2-3 -4 25 0-1 -2-3 -4 26 0-1 -2-3 -3 27 0-1 -2-3 -3 28 0-1 -2-3 -3 29 0 0-1 -2-3 30 0 0-1 -2-2 31 0 0-1 -2-2 32 0 0-1 -1-1 33 0 0 0-1 -1 34 0 0 0 0 0 35 0 0 0 0 +1 36 0 0 0 +1 +1 37 0 0 0 +1 +2 38 0 0 0 +1 +2 39 0 0 +1 +2 +2 40 0 0 +1 +2 +3 41 0 0 +1 +2 +3 42 0 0 +1 +2 +3 43 0 0 +1 +2 +3 44 0 0 +1 +2 +3 45 0 0 +1 +2 +3 46 0 0 +1 +2 +3 47 0 0 +1 +2 +3 48 0 0 +1 +2 +3 49 0 0 +1 +2 +3 50 0 0 0 +2 +3 18
Annex 4: Taula per a calcular la sensació tèrmica a temperatura inferior de 20 graus. 19