Instrumentos Meteorológicos

 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS.

COLEGIO DE GEOGRAFÍA. UNAM.

 

 PRESENTA

LOS INSTRUMENTOS CONVENCIONALES DE REGISTRO Y MEDICIÓN DE LOS FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS DEL OBSERVATORIO METEOROLÓGICO DEL COLEGIO DE GEOGRAFÍA DE LA FFYIL. UNAM.

 LIC. JOSÉ BENITO CRESCENCIO SÁNCHEZ HUERTA.

 

CONTENIDO                                                                   Pagina

 

1.- Introducción………………………………….……………………………… 2

 

2.- Observatorio Meteorológico Sinóptico

     Del Colegio de Geografía. UNAM. ………………………………………3

 

3.- El barómetro y sus partes ……………………..………………………..4

 

4.- El barógrafo y sus componentes……………………………..………..4

 

5.- Garitas o abrigo meteorológico ………………………………………..5

 

6.- Termómetro de Six …………………………………………………….….5

 

7.- Termómetro de máxima …………………..…………………….……….6

 

8.- Termómetro de mínima …………………………………………………. 6

 

9.- Termómetro ambiente ………………………………………..………… 7

 

10.- El Termógrafo ……………………………………………………….….. 7

 

11.- Higrógrafo ………………………………………………………….……..7

 

12.- Psicrómetro …………………………………………………..………….8

 

13.- Pluviómetro ………………………………………………….…………..8

 

14.- Pluviógrafo………………………………..…………………….………. 9

 

15.- Evaporometro…………………………………………………………… 9

 

16.- Heliógrafo……………………………………………………………….…10

 

17.- Anemocinemografo tipo Robinson de cazoletas. ………………. 10

 

18.- Bibliografía…………………………………..……………………….…… 11

 

 

INTRODUCCIÓN

La meteorología es una ciencia que se dedica a hacer mediciones e investigaciones sobre el comportamiento de los fenómenos atmosféricos. Esta ciencia es importante no  sólo para un país, sino para todos los países el mundo ya que siempre se ha tratado de cubrir a la superficie terrestre de una red cada vez más densa de estaciones meteorológicas en superficie, con el fin de determinar el clima en forma global del planeta Tierra y predecir el tiempo que ésta tendiera a tener en un futuro a corto, mediano y largo plazo.

Los primeros estudios sobre los fenómenos del estado del tiempo, se cree que se dieron en forma aislada en el mundo antiguo. Por ejemplo, en la gran Mesopotámica, la India, China y las costas del mar mediterráneo, donde se observaron y registraron dichos fenómenos naturales, aunque con la tendencia de una manifestación de carácter divino. Sin embargo, a partir de los filósofos griegos (especialmente Aristóteles e Hiparco) se desataron una serie de polémicas en torno a este tema iniciándose así, la invención y construcción de instrumentos convencionales que han ayudado a medir estos fenómenos atmosféricos cada vez con mayor exactitud.

Existen tres tipos de estaciones meteorológicas: terrestres y marítimas o de superficie; y aéreas o de altura. Todas ellas, deben tomar en cuenta la aplicación que se dará a la información estadística que generen, para poder dotarlas del personal e instrumental adecuado y buscar el sitio más representativo de una región geográfica, donde el terreno sea accesible al observador; esté nivelado y despejado conforme lo indicado en las normas establecidas por la Organización Meteorológica Mundial. Las dimensiones de una estación son variables púes depende de la magnitud de las observaciones que se  realicen; lo importante es que los instrumentos se hallen correctamente instalados, que estén bien orientados y que no se interfieran entre ellos mismos.

En particular, el Observatorio Meteorológico del Colegio de Geografía de la Facultad de Filosofía y Letras, de la UNAM. Es uno de los tres más importantes que existen en el D. F., cuenta con el equipo de instrumentos necesario para registrar todos los elementos atmosféricos que se requieren para realizar reportes sinópticos y colabora con su informe para el pronóstico del tiempo. Además de ser un centro didáctico, facilita la información estadística para la investigación del sector público y privado, ya que cuenta con un banco de datos diarios, mensuales y anuales desde 1963 hasta la fecha.

A continuación se hace la presentación del instrumental con que cuenta este Observatorio Meteorológico, con una explicación breve sobre el funcionamiento de cada uno de ellos; con el propósito de que el público usuario y los estudiantes de nivel secundario, bachillerato y licenciatura, los conozcan y los valores en sus trabajos de investigación científica y académica.

 José Benito C. Sánchez Huerta

benito-sanchezh@yahoo.com.mx

OBSERVATORIO METEOROLÓGICO SINÓPTICO DEL COLEGIO DE GEOGRAFÍA. UNAM

 

Sus coordenadas geográficas son: 19° 19’ 42” de latitud Norte,  99° 11’ 47”, de longitud Oeste y 2278 m. s. n. m.,.de altura. Y su ubicación se encuentra dentro del área deportiva de Ciudad Universitaria, Coyoacán, D .F.Teléfono /fax 56-22-06-03.

Adicionalmente al registro de los parámetros meteorológicos por parte del instrumental convencional, se cuenta con un programa de observación (los 365 días del año) integrado por cuatro lecturas diarias a  las 7:00, 9:00, 12:00 y 18:00 hora local realizadas por el personal académico o equipo piloto de estudiantes de este observatorio.

Este observatorio meteorológico pertenece al Colegio de Geografía de la Facultad de Filosofía y Letras de la UNAM. Fue establecido en 1963 con la participación del Dr. Jorge A. Vivó, las maestras: Dolores Riquelme y Teresa Ayllón, con la finalidad de ser un espacio donde los estudiantes de la Licenciatura en Geografía pudieran realizar sus prácticas de las asignaturas de Meteorología y Climatología, que se cursan en dicha Facultad de Filosofía y Letras. Inicialmente contó con instrumental meteorológico básico convencional y posteriormente se fue equipando con equipo tanto de lectura directa como de tipo registrador. Actualmente este observatorio pertenece a la Red Sinóptica Internacional con el Número de clave 76681 asignado por la Organización Meteorológica Mundial.

Un Observatorio Sinóptico es un centro que realiza reportes del tiempo cada 6 ó 3 horas los 365 días del año y los transmite mediante mensajes codificados y a través de Internet al Servicio Meteorológico Nacional que le corresponda. Con ésta información se elabora los boletines de pronósticos del tiempo y los mapas meteorológicos, para el país o la región a la que pertenezca.

El Observatorio Meteorológico en cuestión, cuenta con instrumental de vanguardia tanto de tipo convencional y automático. A partir de marzo de 2001 cuenta con una estación meteorológica automática que registra los parámetros atmosféricos continuamente y los promedia cada 10 minutos. Con ambos instrumentos, se registran los parámetros de temperatura, presión atmosférica, dirección y velocidad del viento, humedad relativa, evaporación, insolación, radiación solar y  precipitación.  Así  mismo, se calculan las variables de temperatura de punto de rocío, tensión de vapor de agua, porcentaje de humedad relativa y presión atmosférica reducida al nivel del mar. Por otra parte se tienen registros sensoriales de la cantidad de nubosidad y del tipos de nubes en optas, visibilidad sobre el horizonte y fenómenos diversos (fotometeoros, hidrometeoros y líto meteoros).

Las actividades que se realizan en este lugar son de tipo didáctico, de investigación y difusión.

Además, se proporciona información de la  base de datos a quien lo requiera. Pues, diariamente se atienden solicitudes de investigadores y de estudiantes, de dependencias públicas y privadas, que aplican esta información en estudios de carácter físico, arquitectónico, biológico, médico, agrícola, de protección al medio ambiente y ha aplicaciones legales, entre otros.

La atención al público es: de lunes a sábado de 8:00 a 14:00 hrs. Las visitas guiadas se atienden con previa cita y solicitud escrita vía fax o directamente en este Centro de Información Meteorológica. El cuál pone a la disposición del público en general, la siguiente pagina y correo electrónico: www.observatoriometeorologico.filos.unam.mx

E-mail: meteorologico@correo.filos.unam.mx

EL BARÒMETRO Y SUS COMPONENTES.-         El barómetro es un instrumento que sirve para calcular la presión atmosférica (peso del aire). Consta de una cubeta de cristal, con mercurio. En ella está sumergido un tubo de vidrio tapado por el lado opuesto. Fig. 1

fig1

Fig.1

El mercurio de la cubeta sube por el interior del tubo hasta alcanzar una altura determinada, ésta altura se debe a la presión que ejerce la atmósfera o peso del aire sobre la superficie del mercurio que está en la cubeta, es decir hay un equilibrio entre la altura de la columna de mercurio del tubo de vidrio y la presión atmosférica. A un lado del tubo de vidrio existe una regla metálica graduada en milímetros, y aunado un vernier que se utiliza para medir la altura de la columna de mercurio con precisión en cualquier momento.

Como el mercurio es un metal que fácilmente se dilata o se contrae con los cambios de temperatura ambiental, el barómetro cuenta también con un termómetro ambiente para tomar la temperatura a la hora que se realizan las lecturas, con las que se calcula la presión barométrica de la estación y se reduce a nivel del mar.

EL BAROGRAFO Y SUS COMPONENTES.-

 

Es el instrumento que tiene como función registrar la presión atmosférica en forma continua sobre una gráfica o banda de papel que está graduada en hectopascales denominado barograma.

fig2

Fig.2

El instrumento consta de un tambor o cilindro sobre el cual se coloca la gráfica y en su interior hay un reloj que lo hace girar. El sensor del instrumento consiste en una serie de cápsulas aneroides (al vacío) dentro de las cuales hay un resorte. Cuando la presión aumenta las cajas se comprimen y al disminuir la presión las cajas se expanden, estos movimientos en las cápsulas aneroides son tan imperceptibles que a simple vista no es posible observarlo, por esta razón tienen conectado un sistema de palancas que amplifican dichos movimientos y los trasmiten al brazo graficado que contiene una plumilla que registra éstos con tinta.

GARITAS CON INSTRUMENTOS PARA REGISTRAR TEMPERATURAS Y HUMEDAD RELATIVA.

fig4

Fig. 3

Los termómetros más usados en Meteorología contienen mercurio, alcohol o guayacol. El mercurio es el único metal que a la temperatura ambiente se encuentra en estado líquido, tiene gran coeficiente de dilatación, siendo su punto de ebullición a 356.9 °C. Pero su punto de congelaciónes a -78.0 °C, aproximadamente.

TERMÓMETRO DE SIX.-

Consiste en un tubo de vidrio en forma de “U” con bulbo en los extremos que contienen guayacol. Fig. 4. En la parte inferior del tubo capilar hay mercurio y sobre los meniscos de éste un índice metálico en cada rama. El bulbo que está en el extremo de la rama marcada como mínima está lleno de líquido; en cambio el bulbo que se encuentra en la rama de máxima está parcialmente lleno.  Al subir la temperatura, el líquido del extremo de mínima se expande y hace subir la columna de mercurio por el extremo de máxima, elevándose el índice. Al bajar la temperatura, él líquido del bulbo de mínima se contrae y hace que el mercurio suba por el extremo de mínima moviendo hacia arriba el índice.

 Las lecturas del termómetro de sex se hacen en los extremos inferiores de los índices. A las 7:00 horas se lee el de mínima y a las 18:00 horas el de máxima. La temperatura ambiente se puede leer en cualquiera de los extremos o meniscos de la columna de mercurio. Como éste termómetro está fijo, para prepararlo a las 18:00 horas después de leer la máxima temperatura se hacen descender con un imán los índices hasta que llegan a los meniscos del mercurio.

 

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Fig. 4

 


TERMÓMETRO DE MÁXIMA.

Este termómetro es de mercurio y marcan la mayor temperatura registrada en cierto periodo de tiempo. Fig. 5

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Fig.5

(termómetro de arriba), debe colocarse horizontalmente y ligeramente inclinados hacia el bulbo. Consiste en un tubo de vidrio con un estrangulamiento cerca del bulbo cuyo funcionamiento consiste en permitir el paso del mercurio cuando aumenta la temperatura, al desde la temperatura el mercurio,           tiende a regresar al bulbo, pero se lo impide el citado estrangulamiento del tubo, quedando marcada la máxima temperatura. Este termómetro es semejante al clínico por lo que para prepararlo, para el siguiente día se sacude con fuerza para obligar al mercurio que está en el tubo a regresar al bulbo.

TERMÓMETRO DE MÍNIMA.-

Consta de un tubo de vidrio el cual contiene alcohol. Fig. 5 (termómetro de abajo),  se coloca horizontalmente para que el índice que se encuentra dentro del tubo capilar no pueda moverse por gravedad. El sensor de este termómetro es alcohol ya que conforme aumenta la temperatura éste se dilata y pasa entre el índice y la pared del tubo capilar sin mover al índice, pero cuando baja la temperatura el alcohol se contrae y el menisco que se forma en la columna del alcohol arrastra al índice marcando así la temperatura más baja en la parte del índice más alejada del bulbo. El observador debe inclinar el termómetro para que por gravedad, el índice se mueva el menisco de la columna de alcohol. De esta manera queda preparado para la siguiente lectura, que se realiza después de haberlo leído.

TERMÓMETRO AMBIENTE.- Consta esencialmente de un tubo capilar recto, parecido a uno de los anteriores, el cual tiene en un extremo el bulbo que puede ser de forma esférica o cilíndrica lleno de mercurio hasta cierta altura del tubo capilar; en el resto se ha hecho él vació con el objeto de que el mercurio pueda subir o bajar libremente según los cambios de temperatura del aire. La mayoría de estos termómetros trae a ambos lados de la columna de mercurio la escala graduada en grados centígrados o Fahrenheit.

EL TERMOGRAFO.- Tiene como función registrar la temperatura en forma continua sobre una grafica que está enrollada en un cilindro o tambor el cual es accionado por un sistema de relojería. Fig. 6.

El sensor es una placa vi metálica, la cual se dilata cuando aumenta la temperatura y se contrae cuando desciende. Como los cambios de la placa son imperceptibles a simple vista, por esta razón tienen un sistema de palancas que amplifican dichos movimientos y los trasmiten al brazo graficado que contiene una plumilla que registra éstos con tinta.

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Fig. 6

HIGRÓGRAFO.- La función de este instrumento es registrar la humedad relativa en el curso del día, el sensor consta de un haz de cabellos rubios previamente desengrasados. Fig. 7. Cuando el aire está húmedo este haz se dilata y cuando está seco se contrae. Estos cambios en el haz de cabellos se transmiten a la grafica que aparece enrollada sobre    un tambor y son amplificados por un sistema de palancas; el tambor es accionado por un sistema de relojería. La grafica esta graduada en divisiones de 0 a 100 %.

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Fig. 7

PSICROMETRO.-

Se emplea para calcular la humedad relativa del Aire. Consta de dos termómetros, uno denominado termómetro de bulbo seco y bulbo húmedo, este último tiene envuelto el depósito de mercurio una tela que se humedece en el momento que se va a calcular la humedad relativa. Cuenta también con un sistema de ventilación  eléctrico. Fig. 8. Para calcular la humedad relativa: se humedece la tela del termómetro de bulbo húmedo y se acciona el ventilador. En el termómetro desciende la temperatura según sea el grado de evaporación. Entre más seco esté el aire mayor capacidad tendrá de contener vapor de agua y por tanto mayor será la velocidad de evaporación y su consiguiente enfriamiento. Con los valores de los termómetros y la consulta de unas tablas de tensiones de vapor de agua se calcula la humedad relativa y la temperatura del punto de rocío.

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PLUVIÓMETRO.-

Esta formado por un deposito cilíndrico terminado en su parte superior con un anillo de bronce y una superficie de 200 cm cuadrados en forma de embudo. En su interior hay otro cilindro más pequeño llamado vaso medidor, cuya boca tiene una superficie 10 veces más pequeña que la del embudo o boca del pluviómetro. Fig. 9. El agua de lluvia captada por la boca del pluviómetro y depositada en el vaso medidor, se mide con una delgada y angosta regla de madera; representando un milímetro de lluvia cada centímetro de la regla, por la relaciones que hay entre la boca del pluviómetro y la del vaso  medidor. La precisión de este instrumento es de 0.1 mm. Y las lluvias inferiores se consideran inapreciables. Cuando haya llovido se mide a las 7:00 horas. Después de haber realizado la lectura se vacía el agua del vaso medidor, para que pueda medirse la lluvia acumulada del día siguiente.

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Fig. 9.

PLUVIOGRAFO.- Su función es registrar en forma continua la cantidad e intensidad de la lluvia. Consta de un embudo receptor o boca del fluviógrafo en la parte superior. Fig. 10.

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Fig. 9.

La lluvia captada es conducida por un estrecho tubo a un pequeño cilindro en cuyo interior hay un flotador el cual esta conectado al brazo de una plumilla inscriptora. Al subir el nivel del agua en el cilindro hasta su límite superior, por medio de un sistema de sifón se vacía completamente volviendo a quedar la plumilla en el cero del pluviograma. El grafico se enrolla en un cilindro que contiene un     sistema de relojería que lo hace girar 360°  en un día.

EVAPORÓMETRO.- Es un recipiente cilíndrico de lámina galvanizada, un tornillo micrométrico con escala graduada en milímetros y vernier en forma de disco en el que se pueden leer centésimas de milímetro. Fig. 11. Se emplea para conocer la cantidad de agua que se evapora hacia la atmósfera en cierto periodo de tiempo. Diariamente se mide el nivel del agua con el fin de conocer la evaporación en las últimas 24 horas. Con la diferencia de las lecturas consecutivas se obtiene la evaporación. En el caso de haber llovido en las últimas 24 horas, se suma la cantidad de lluvias a la  lectura del evaporómetro del día anterior antes de restar la nueva lectura del mismo.

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Fig. 11

HELIÓGRAFO.- Se emplea para registrar la insolación, es decir las horas y minutos que hay  sol durante el día.. Consiste en una esfera de vidrio con tres ranuras debajo de ella en donde se insertan los heliogramas. Fig. 12. En las tiras de cartulina quedan marcadas las quemaduras por el Sol, midiendo el tiempo se conoce la duración de la insolación por la declinación del Sol durante el año. Como, el haz de luz que quema la grafica, no siempre incide en la misma parte por esta razón se han diseñado tres tipos de gráficas que se colocan en las diferentes ranuras para cada época del año.

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Fig. 12

ANEMOCINEMOGRAFO TIPO ROBINSON DE CAZOLETAS. Fig. 13. Registra la dirección y velocidad del viento. La velocidad es la relación entre la distancia y el tiempo que recorre el viento expresada en m/seg. La dirección es el lugar o rumbo (ver Rosa de los vientos) de donde proviene el viento indicada por la punta de la veleta en forma de flecha. La velocidad se determina por el giro de las cazoletas, estas giran más rápido conforme aumenta la velocidad del viento. Si las cazoletas están inmóviles existe calma por lo que no hay dirección del viento. Los cambios de dirección y velocidad del mismo quedan registrados en un grafico denominado anemógrama.

fig14

Fig. 13


Bibliografía:

-          Teresa Ayllón Torres y Jesús Gutiérrez Roa. Introducción a la OBSERVACION METEOROLOGICA. Editorial Limusa, México 1983.

-          BIBLIOTECA SALVAT DE GRADES TEMAS. La atmosfera y la predicción del tiempo. Salvat editores, s.a, Barcelona, 1974.

-          André Viaut. LA METEOROLOGIA. Colección ¿qué sé? Nueva serie.137, oikos-tau, s a, Barcelona España, 1981.

-          José M. Lorente. Meteorología. Editorial Labor, S. A. Barcelona, Madrid, Buenos Aires, Río de Janeiro, México, Montevideo, 1966.

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