[size=18]LA PLUVIOMETRIA
[/size]
[size=18]ACUMULACIONS DE PRECIPITACIÓ[/size]
Els pluviómetres ens permeten determinar la quantitat de precipitació que cau a un determinat punt sobre el terreny. Mitjançant una relació directa entre obertura de l'embut i acumulació en cm de precipitació podem saber la quantitat de precipitació caiguda en el punt on es troba el pluviómetre.
Però no és l'unica manera de determinar la quantitat de precipitació caiguda. Amb l'us del radar meteorològic podem fer una estimació (amb menys detall) del que ha pogut descarregar un ruixat sobre una determinada zona. En aquest post, ens centrarem més aviat sobre les precipitacions recollides pels pluviómetres, però analitzarem la consistència de les dades que ens ofereixen i com millorar aquestes dades.
[size=14]Pluviómetres + vent[/size]
Com bé podiem suposar, quan fa vent el pluviómetre te un marge d'error més gran, però exactament a quant equival? És una bona pregunta perque sabent el percentatge d'error podriem fer el càlcul de la precipitació real. A continuació veurem com es comporta el vent i la pluviometria sobre diferents casos simulats.
El vent interacciona amb totes les gotes de pluja que fan que caigui amb un determinat angle sobre el pluviómetre o qualsevol altre superfície. En funció del tipus de d'hidrometeors (gotes petites, gotes groses, neu, ...) aquests cauran amb diferent angle en funció del vent. Ara possarem l'exemple de gotes líquides de 2 milímetres que podríem considerar gotes "normals".
[size=14]Vent en calma:[/size]
Simulació de pluja amb gotes de 2mm i vent en calma
Com es pot observar, el pluviómetre está totalment alineat amb la direcció en la que cauen les gotes de pluja (imatge esquerra) i a la imatge de la dreta podem comprovar com la capacitat de captura ideal coincideix amb l'efectiva. En posteriors simulacions veurem com aquesta coincidencia d'ambdues capacitats de captura varien fet que genera errors de captura de precipitació.
[size=14]
Vent de 5m/s (18 km/h)[/size]
comet2.png
Simulació de pluja amb gotes de 2mm i vent de 18km/h
Aquí ja podem començar a veure com l'àrea de captura Ideal i Efectiva ja presenten divergències i per tant començarem a enregistrar un petit error que més endevant veurem de quin percentatge es tracta.
[size=14]Vent de 10m/s (36km/h)[/size]
comet3.png
Simulació de pluja amb gotes de 2mm i vent de 36km/h
En aquesta imatge ja es veu clarament com l'error comença a ser força important i l'error que enregistrarem serà força elevat.
[size=14]
Vent de 15m/s (54km/h)[/size]
comet4.png
Silumació de pluja amb gotes de 2mm i vent de 54km/h
Un angle de caiguda de la precipitació molt important i un error força destacable, podriem dir que aquí la precipitació que reculli el pluviometre serà poc representativa del que realment ha caigut.
[size=14]Vent de 20m/s (72km/h)[/size]
comet5.png
Simulació de gotes amb gotes de 2mm i vent de 72km/h
En aquests termes ja no tindria cap sentit fer una lectura del pluviómetre on l'area efectiva seria ben escasa... les gotes entrarien en un angle de caiguda de pràcticament 90º i es perdria gran quantitat de precipitació.
Però exactament de quin percentatge estem parlant? Doncs el que perdrem es un 2.2% de precipitació per cada 1m/s (3.6km/h) o el que és el mateix, cada 10km/h un 6% de pérdues. Per tant obtenim que amb vents de 18km/h perdem un 11%, per 36km/h un 22%, amb 54km/h el que perdrem és 33% i amb els 72km/h la tasa d'error serà d'un 44% percent! Tot això suposant que l'hidrometeor és de 2 milímetres!!
Ara suposarem que tenim la mateixa velocitat del vent (10m/s = 36km/h) i canviem el tipus de hidrometeor que precipita:
[size=14]Gotes de 2mm[/size]
comet6.png
Simulació de gotes de 2mm i velocitat del vent de 36km/h
Aquest és el cas que hem vist a l'apartat anterior. Les gotes de 2mm són les més habituals de caure i el percentatge d'error en aquesta situació seria d'un 22% d'error.
[size=14]Gotes menors d'1mm[/size]
comet7.png
Simulació de pluja amb gotes de <1mm i vent de 36km/h
Quan les precipitacions es produeixen amb pluja fina i un vent marcat de 36km/h el percentatge d'error pot superar el 30%!!
[size=14]Gotes majors o iguals a 3mm[/size]
comet8.png
Simulació de pluja amb gotes de més de 3mm i vent de 36km/h
Quan la pluja està formada per gotes groses, aquestes gotes més dificilment són arrosegades pel vent i per tant l'angle de caiguda és menor, fet que produeix una menor pèrdua de precipitació al pluviòmetre, en aquest cas parlariem d'un 10% aproximadament.
[size=14]Flocs de neu[/size]
comet9.png
Simulació de precipitació en forma de neu i vent de 36km/h
En situació de nevades amb vent, quan aquest bufa a 36km/h podriem arribar a perdre més del 40% de la precipitació real que està caient! Els flocs de neu són poc pesats i fàcilment són moguts pel vent. En aquest cas tampoc tindria sentit fer la lectura del pluviòmetre!
[size=18]
Turbulència i pluviòmetres[/size]
Per sort, tenim un fenòmen que ens permet compensar tots aquests errors comentats anteriorment, la turbulència. Tot obstacle produeix una certa distorsió del moviment de l'aire i el pluviòmetre també. Aquesta distorsió permet generar petits moviemnts descendents sobre la superfície del pluviómetre que permeten millorar un xic la capacitat de captació del pluviòmetre. Al següent gràfic es mostra clarament aquest moviment en velocitats de 36km/h.
comet10.png
Efecte de la turbulència sobre la superfície d'un pluviòmetre
El terra també s'encarrega de produïr aquesta turbulència de manera que si coloquem el pluviómetre prop del terra aconseguirem reduir el percentatge d'error. Al següent gràfic simplificat ho podem veure:
ground_turbulence_trees_1.jpg
Gràfic simplificat de la caiguda de precipitació amb un pluviómetre prop de terra
Però tots els objectes produeixen aquesta turbulència que fa empenyer les gotes amb un angle d'incidència a terra més directe. Així que si aconseguim possar el pluviómetre més a prop de terra i al costat d'arbres o edificis produirem una major turbulència sobre la zona on es troba el pluviómetre i per tant una millor aproximació a la lectura real de la pluviometria d'aquell punt. Aquí l'exemple del comportament de les gotetes de pluja :
comet11.jpg
Gràfic simplificat de la caiguda de precipitació amb un pluviòmetre prop de terra i amb arbres que produeixen turbulència
Compte!! Ha d'estar aprop de l'arbre/edifici però no a tocar ja que produïria un altre tipus d'error causat per un obstacle!! El pluviòmetre ha d'estar lliure d'obstacles a uns 30º d'inclinació respecte l'embut en totes les direccions!!
Un altre opció per compensar aquest error (ja destinat a pluviòmetres més cientifics que no pas les nostres estacions) és incorporar-li unes pantalles especialment dissenyades per produir aquestes turbulències a la zona del pluviòmetre i millorar la qualitat de dades:
comet12.jpg
[i]Imatge de pluviòmetre de la NOAA amb anella per a una millor captació de la precipitació utilitzant el principi de la turbulència per millorar les dades
Així doncs, després de veure tots aquests problemes que comporta el vent i el tipus de precipitació que cau obtenim el següent gràfic on es mostra la relació entre velocitat del vent (eix X) i el factor de subestimació que pot arribar a produir un pluviòmetre. Com que depen del tipus d'hidrometeor que precipiti i la ubicació del pluviómetre la gràfica no es exacta i trobem tota una zona en color groc que dependrà d'aquests factors esmentats.
grafic.png
Gràfic de relació entre velocitat del vent i subestimació dels pluviòmetres
[size=18]
Els pluviòmetres i les seves característiques[/size]
La part clau en un pluviòmetre és el seu embut. Conta més gran, millor capacitat de captació tindrà el pluviòmetre. El que es recomana és que com a mínim tingui 100mm de diàmetre (10 centímetres), tot que els pluviòmetres més avaçats arriben a tenir 200mm! Contra més petit sigui l'embut tindrem més possibilitats que les precipitacions estiguin subestimades.
Un altre dels factors clau es si es tracta de manuals o automàtics. Els pluviómetres manuals tenen el perill del manteniment. Aquests pluviòmetres, al acumular la precipitació dins el pluviómetre pot donar-se el cas de evaporar-se part de la precipitació enregistrada si no es fa una correcta observació de la precipitació caiguda just després de precipitar.
Pel que fa als automàtics, la neu és un gran impediment i per tant necesiten de calefactors per desfer-la, del contrari la neu s'acumularia a l'embut i impediria que entrés dins el pluviómetre fet que comportaria la perdua de gran quantitat de precipitació. Tot i així, la millor manera d'estimar la precipitació caiguda en forma de neu és mirar les acumulacions a terra per contrastar el que ha detectat el pluviómetre.
pluvio.png
Evaporació de la neu acumulada a l'embut del pluviómetre
Per últim, hi ha diferents aspectes importants a tractar als pluviómetres automàtics com seria l'angle que té el pluviómetre o la precisió del balancí. Si l'angle es molt petit, hi ha la possibilitat que molta de la precipitació reboti sobre les parets de l'embut i es torni a sortir de manera que l'error que acumulariem seria força gran (cas de la PCE per exemple) o la precisió del balancí, si aquest medeix amb unitats massa grans es pot perdre les precipitacions més febles com en el cas de les Oregon amb precsió d'1mm.
pce-instruments-pluvi_metro-387813_673405.jpg
Pluviòmetre de l'estació PCE-FWS20
La millor manera de determinar la precipitació caiguda en un determinat punt amb pluviómetre és utilitzant com a mínim 1 pluviómetre manual de gran obertura (>100milímetres de diametre) i capacitat (>100mm) situat a un lloc prop de terra i mínimament protegit per objectes que es situin aprop però que no suposin cap obstacle. Amb això, i un bon manteniment podrem tenir bones lectures de precipitació sobre aquell punt i si les podem contrastar amb dades de radar aconseguirem tenir la màxima fiabilitat de dades.
FONT: COMET