1

INVESTIGANDO LA ATMÓSFERA GUÍA PARA REALIZAR EL MONITOREO DE LA PRECIPITACIÓN: MIDIENDO LA CANTIDAD DE PRECIPITACIÓN JOSÉ MARTÍN CÁRDENAS SILVA

Marzo, 2014

2

INTRODUCCIÓN

Hola. Continuando con el monitoreo de los elementos del clima, ahora queremos orientarte para que puedas medir la cantidad de precipitación. Las observaciones del alumnado realizadas utilizando pluviómetros ayudan a proporcionar mejores muestreos de la cantidad de lluvia; asimismo, mejoran la interpretación del tiempo y del clima. Además de medir la cantidad de precipitación, el alumnado GLOBE mide el pH de la lluvia y de la nieve derretida. Conocer el pH de la precipitación es a menudo esencial para entender el pH del suelo y de las masas de agua de esa zona. Con este guía te ayudaremos a que des los primeros pasos para investigar las condiciones atmosféricas de tu localidad y para que sepas con exactitud la humedad relativa del aire y las variaciones que se dan con el tiempo. Lo datos que obtengas también te pueden ser útiles para comenzar a investigar sobre la precipitación y su relación con los diversos fenómenos o sucesos que se dan en el ambiente. Entonces te invitamos a convertirte en un “Campeón” en el monitoreo de la humedad relativa.

3

LAS MEDICIONES DIARIAS DE PRECIPITACIÓN La Tierra es el único planeta de nuestro sistema solar en el que fluyen cantidades significativas de agua en su superficie. Toda la vida depende del agua. El agua de la atmósfera juega un papel fundamental en la determinación del tiempo, ya que forma parte del gran ciclo hidrológico del agua. En este ciclo, el agua se evapora de los océanos y pasa a la atmósfera, regresa a la superficie como precipitación y vuelve al mar mediante los ríos, arroyos, y aguas subterráneas. Mediante este proceso, se transporta energía y compuestos químicos de un lugar a otro determinando nuestro clima, proporcionándonos tormentas y añadiendo sales a nuestros océanos y mares. La precipitación hace referencia a todas las formas de agua sólida o líquida que caen desde la atmósfera y alcanzan la superficie terrestre. La precipitación líquida incluye la lluvia y la llovizna, y la precipitación sólida incluye la nieve y el granizo. La cantidad de precipitación que cae en una región, cuándo se produce, si cae como lluvia o nieve, y la cantidad que cae en episodios individuales define el clima de esta región. Cuando el agua es escasa se crean los desiertos. Cuando hay mucha agua, puede haber un gran desarrollo de la vegetación. Las lluvias en invierno se asocian a climas mediterráneos. La aportación de agua de muchos ríos grandes es el agua derretida procedente de la nieve de las altas montañas. Saber cuánta precipitación cae y cuánto y cuando se derrite es clave para comprender el clima local y global. Para realizar la medición de la cantidad de precipitación las escuelas GLOBE utilizan un pluviómetro.

4

¿DÓNDE SE REALIZA LA MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN? Recuerde que las mediciones de la atmósfera se realizan en el sitio de estudio de atmósfera. Este sitio generalmente se encuentra en el patio de la escuela y debe estar a una distancia del aula que permita a los estudiantes tomar datos diariamente en el mínimo tiempo posible. Por lo general, cuanto más abierto esté el sitio, mejor es. En este sitio se instala la Caseta Meteorológica GLOBE y también se ubica el pluviómetro. La ubicación ideal tanto para el pluviómetro como para la caseta meteorológica, que albergará los termómetros y el termohigrómetro digital, es un área llana y abierta, con una superficie natural (por ejemplo, cubierta de hierba). Evitar los tejados de los edificios y las superficies pavimentadas o de hormigón si es posible, debido a que se pueden calentar más que la superficie de hierba y pueden afectar a las lecturas de los instrumentos. Las superficies duras pueden causar errores en las mediciones de precipitación debido a las salpicaduras. También evitar colocar los instrumentos en cuestas empinadas o en depresiones protegidas, a menos que el terreno sea así en el área de alrededor.

Para minimizar los efectos del viento, colocar el pluviómetro a nivel del suelo ayudará a reducir los errores, pero si esto es una buena idea en la práctica o no depende de varios factores. Principalmente, el pluviómetro debe estar estable. No se debe colocar en una superficie en la que pueda ser volcado por el viento o accidentalmente. Por ello, si se quiere colocar a nivel del suelo, se debe estar seguro de que está firmemente fijado a un poste que permitirá mantenerlo en pie. Otra consideración es el tipo de superficie sobre la que se está colocando el pluviómetro. Una superficie dura, como cemento o asfalto, puede incrementar el riesgo de que la lluvia salpique en el pluviómetro. En este caso, sería mejor que la parte superior del pluviómetro se encontrara a 50 cm sobre el suelo. Sin embargo, si la superficie es una superficie natural porosa, el pluviómetro se puede colocar muy cerca del suelo con poco problema de salpicaduras. Mira el siguiente dibujo.

5

¿CADA CUÁNTO TIEMPO Y A QUÉ HORA DEBEMOS MEDIR PRECIPITACIÓN? Es deseable que las mediciones de lluvia sean diarias. Esto proporciona una visión general del patrón de la precipitación en su centro escolar. GLOBE permite enviar la lluvia acumulada de hasta 7 días, pero según aumenta el número de días, la precisión de la medición disminuye. Es importante enviar el valor cero cuando no hay lluvia. Si un centro sólo informa sobre precipitación cuando hay lluvia en el pluviómetro, los usuarios de los datos no sabrán qué ha pasado el resto de los días y esto puede hacer inservibles los datos. Recuerda que la toma de mediciones diarias a la misma hora del día permite una comparación más fácil de las mediciones realizadas a lo largo del año y en todo el mundo.

6

¿CÓMO CALCULAR LA CANTIDAD DE PRECIPITACIÓN? Debido a que muchas escuelas no tienen recursos para adquirir un pluviómetro oficial, se recomiendo utilizar un pluviómetro casero construido con materiales de fácil adquisición. Un pluviómetro casero sería un cilindro (que puede ser una probeta graduada) con un embudo para recoger el agua. El embudo se coloca en la parte superior del cilindro. El extremo superior del embudo debe cubrir completamente la abertura del frasco (en otros casos puede usar un frasco transparente y marcar los centímetros con un marcador permanente).

Debes saber que ni los aparatos de medida, ni las medidas humanas son exactas al 100%, siempre tienen errores. Si se utiliza algo diferente a un pluviómetro oficial, se debe indicar como parte de la definición del sitio de estudio de atmósfera. El primer requisito de un pluviómetro casero es que la boca receptora sea redonda, esté nivelado cuando se monte y tengo un diámetro que permita una adecuada captura del agua. Se debe seguir un procedimiento especial para obtener la cantidad de la lluvia que ha caído. Medir el diámetro de la boca receptora del recipiente en centímetros (en nuestro caso del embudo).

7

Después de haberse acumulado lluvia en el recipiente, verter ello en una probeta de 100 ml. Medir el volumen de lluvia recogido en ml (que equivale a centímetros cúbicos). Si se han acumulado más de 100 ml de lluvia, llene la probeta hasta la marca de 100 ml, vacéelo en un recipiente limpio y vuelva a llenar la probeta; sume los volúmenes obtenidos para obtener el volumen total. En algunos casos se utiliza una probeta de 1000 ml como parte del pluviómetro casero y se toma el dato de la lluvia acumulada directamente sin necesidad de realizar el trasvase.

La cantidad de precipitación se calcula usando la siguiente fórmula:

Donde Volumen de precipitación es la cantidad de lluvia depositada en el recipiente (frasco o probeta). El Área del pluviómetro se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Donde π es igual a 3.1416

8 El Radio de la boca del pluviómetro (en nuestro caso del embudo) se calcula de la siguiente manera:

Redondear el valor a la décima de milímetro más próxima. Hay que asegurarse de utilizar un recipiente que no altere el pH de la lluvia y utilizar una probeta limpia para medir el volumen. Veamos un ejemplo: Si en el recipiente se ha acumulado: 300 ml de lluvia o lo que es igual a 300 cm3 Si el diámetro de la boca del pluviómetro (embudo) es: 26 cm, su radio será: Radio = 26 cm/2 = 13 cm. Entonces el Área de la boca del pluviómetro (embudo) será: Área = π x (13 cm)2 = 3.1416 x 169 cm2 = 530.9304 cm2 = 531 cm2 Cantidad de precipitación = 10 mm/cm x 300 cm3 /531 cm2 = 5.65 mm

9

¿CÓMO PROCEDER PARA MEDIR LA PRECIPITACIÓN? Los siguientes pasos te ayudarán a realizar una mejor medición diaria de humedad relativa, recuerda que debes anotar los datos en la “Hoja de Registro de Datos GLOBE Perú” o en tu cuaderno de campo. Solicita la hoja de registro de datos a los especialistas de GLOBE Perú. 1. Acérquese el pluviómetro.

2. Anote la hora, la fecha y los demás datos solicitados en la hoja de registro de datos o en tu cuaderno de campo.

3. Leer el nivel de agua del pluviómetro, asegurándose de que tus ojos estén nivelados con el agua en el tubo de medición.

10

4. Ubícate de tal manera que puedas hacer una fácil lectura (si no alcanzas puede hacer uso de un taburete). 5. Anota los datos en tu hoja de registro de datos o en tu cuaderno de campo. 6. Cuando tengas completa tu hoja de registro de datos, almacena los datos en tu computadora en la Base de Datos de Observaciones Atmosféricas (Excel). Recuerda que debes reportar ello a los especialistas de GLOBE Perú. Estos datos también serán útiles para tus investigaciones científicas.

11

Nota: Los científicos quieren saber qué cantidad de compuesto químico posible se deposita en la superficie del suelo por acción de la lluvia, y el alumnado GLOBE puede ayudar midiendo la propiedad química más importante de la precipitación, el pH. El pH del agua se altera según se mueve a través del ambiente. Cuando el agua se condensa en la atmósfera, su pH es muy cercano al neutro (7). Después, los gases y las partículas de la atmósfera se disuelven en las gotas de agua. Esto generalmente disminuye el pH, haciendo las gotas de agua más ácida, pero en las regiones en las que el pH del suelo es elevado (8 o superior), el pH puede ser mayor debido a que las partículas del suelo pasan al aire y se incorporan a las gotas de lluvia. La precipitación normal en aire claro es ligeramente ácida, de pH alrededor de 5,6. Esto es debido al dióxido de carbono (CO2) y al nitrógeno de la atmósfera de la Tierra. Según el agua fluye sobre la superficie terrestre o a través del suelo, el pH varía por disolución de compuestos químicos de la superficie o del suelo. La quema de algunos combustibles libera gases (generalmente nitrógeno y óxidos de azufre) a la atmósfera que se disuelven en las gotas de agua y que acidifican la precipitación. Si el pH de la lluvia es inferior a 5,6 se dice que es una precipitación ácida, y durante un largo período de tiempo, puede dañar a las plantas. El efecto más serio de la lluvia ácida, sin embargo, es el debilitamiento de las plantas, de manera que se hacen más susceptibles frente a estreses tales como el frío, las enfermedades, los insectos y la sequía. La lluvia ácida también elimina nutrientes del suelo y puede liberar iones solubles de aluminio del suelo, que pueden dañar las raíces de los árboles. Si estos iones de aluminio son lavados hasta lagos y ríos pueden dañar muchas especies de peces. Además de ser perjudiciales para los seres vivos, la lluvia ácida puede dañar estructuras. Se sabe que la lluvia ácida aumenta la corrosión de los metales y contribuye a la destrucción de las estructuras y estatuas de piedra. En muchas regiones del mundo, edificios y esculturas famosas se están deteriorando a un mayor ritmo. Tú puedes medir el pH de la precipitación utilizando una tira de pH.

12

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS La información para el desarrollo de la presente guía ha sido obtenida de las siguientes fuentes bibliográficas: The

Program GLOBE (2005). Guía del Maestro GLOBE. Investigación de la Atmosfera http://www.globe.gov/documents/10157/381040/atmo_chap_es.pdf (Consultado el 25 de febrero de 2014)

Caro, C. (2012). Creando Conciencia Ambiental. Estudio de la Atmósfera [diapositivas de Power Point]. Lima (Consultado el 26 de febrero de 2014)