Wmo 266 V2 Compendio Meteorologia Clase IV PDF

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ORGANIZACION METEOROLOGICA MUNDIAL COMPENDIO DE APUNTES PARA LA FORMACION DEL PERSONAL METEOROLOGICO DE LA CLASE IV preparado por B. J. RETALLACK VOLUMEN 11 - METEOROLOGIA Partes I y 11 SEGUNDA EDICION OMM - N° 266 Secretaría de la Organización Meteorológica Mundial Ginebra. Suiza 1991 © 1991, Organ...

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Wmo 266 V2 Compendio Meteorologia Clase IV José María Gómez Aparicio

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ORGANIZACION METEOROLOGICA MUNDIAL

COMPENDIO DE APUNTES PARA LA FORMACION DEL PERSONAL METEOROLOGICO DE LA CLASE IV preparado por B. J. RETALLACK

VOLUMEN 11 - METEOROLOGIA Partes I y 11 SEGUNDA EDICION

OMM - N° 266 Secretaría de la Organización Meteorológica Mundial Ginebra. Suiza 1991

© 1991, Organización Meteorológica Mundial

ISBN 92-63-32266-X NOTA Las denominaciones empleadas en esta publicación y la forma en que aparecen presentados los datos que contiene no implican, de parte de la Secretar1a de la Organización Meteorológica Mundial, juicio alguno sobre la condición jurídica de ninguno de los países, territorios, ciudades o zonas citados o de sus autoridades, ni respecto de la demarcación de sus fronteras o Ifmltes.

I N D ICE página PROLOGO

X111

PARTE I - METEOROLOGIA GENERAL

1

INTRODUCCION

1

CAPITULO I - COMPOSICION DE LA ATMOSFERA

3

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Composición del aire seco Ozono atmosférico Vapor de agua en la atmósfera Anhídrido carbónico Composición de la termosfera Gas interplanetario Cuestionario

. . . . . . .

3 4

4 4 5 5

6

CAPITULO II - LAS CAPAS DE LA ATMOSFERA .......•.......................

7

Capas de la atmósfera . Troposfera . Estratosfera . Mesosfera . Termosfera ........•...................................... Exosfera . Cuestionario .

8 9 9 10 10 11

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

CAPITULO III - INTERCAMBIOS DE CALOR EN LA ATMOSFERA 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Radiación solar Radiación terrestre ' Otros procesos de intercambio de calor Balance energético de la atmósfera Efecto de la radiación en la superficie terrestre Diferencias de temperaturas entre los continentes y los mares Cuestionario

CAPITULO IV 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11

ｔｅｍｐｾｕｒａ

7

13 . . . . .

13 13 14 15 16

. .

16 17

DEL AIRE

Principios fundamentales de la medida de la temperatura .. Escalas Celsius y Fahrenheit de temperatura . Conversión de la temperatura de una escala a otra . Escala Kelvin de temperatura . Procesos físicos empleados en termometría . Principales tipos de termómetros . . Medida de la temperatua del aire Temperatura del aire en superficie . Exposición de los termómetros . Variación diurna de la temperatura del aire en superficie Variación de la temperatura con la altura . Cuestionario .

19 19 20

21 22 22 22 24 24 25 25 26 27

ｾ

página

CAPITULO V - PREsrON ATMOSFERICA

29

Naturaleza de la presión atmosférica . Unidades de presión atmosférica ｾ . . Medida de la presión atmosférica Barómetros de mercurio . Reducción de las lecturas del barómetro a las condiciones normales .......•....•.................................... Barómetros aneroides . Barógrafos ..............•................................ Variación de la presión con la altura . Reducción de la presión a los niveles normales . Altimetría ........................•.....•................ Atmósfera tipo de la OACI ..................•............. Correcciones altimétricas - Ajuste del altímetro . Variación semidiurna de la presión . Gradiente de presión . Cuestionario ........................•........... ｾ •......•.

29 30

CAPITULO VI - AIRE HUMEDO ...............•.........................••.

41

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11 5.12 5.13

5.14

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11

6.12 6.13

6.14 6.15 6.16

6.17 6.18

Humedad del aire . Los tres estados del agua ........•.................•..•.... Tensión de vapor de aire húmedo . Variaciones del contenido de vapor de agua . Tensión de vapor de saturación del aire húmedo . Proceso de condensación . Proceso isobárico : . Proceso adiabático . Proceso de congelación . Proceso de sublimación ....................•.............. Calor latente .............................•.............. Indicadores del contenido de vapor de agua en el aire . Humedad re lati va . Métodos para medir la humedad del aire ....•.............. Principio del termómetro de bulbo h6medo . Tipos de psicrómetros .........•.........•................ Tablas psicrométricas . Densidad del aire húmedo . Cuestionario ..............•..............................

CAPITULO VII - VIENTO EN SUPERFICIE 7.1 7.2

7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10

Principios generales de la medida del viento en superficie Exposición de los instrumentos para medir el viento en superficie . Dirección del viento en superficie - Unidades de medida .. Medida de la dirección del viento en superficie . Intensidad del viento en superficie - Unidades de medida . . Medida de la intensidad del viento en superficie '" Variaciones del viento en superficie . Variación diurna de la intensidad del viento en superficie Fuerzas que act0an sobre el aire en movimiento . Viento geostrófico ...............................•.......

31 31 32 33 34 34

35 36 36 37 38 39 40

41 41 41 42 42 43 43 44

44 44 46 46 46 47 47 48 48 49 49

51 51 51 52 52 53 55 56 56

56 57

- iii -

página CAPITULO VII (continuación) 7.11 7.12 7.13 7.14

7.15

Viento del gradiente . . Ley de Buys-Ballot Viento en la capa 1 ími te . Convergencia y divergencia horizontales . Advección del aire . Cuestionario ......•........•.............•...............

CAPITULO VIII - CLASIFICACION DE LAS 8.1 8.2 8.3

8.4 8.5 8.6

9.3

9.4 9.5 9.6 9.7 9.8

Nombres de las nubes ...••................................ Géneros de nubes .......•................................. Altura, altitud y dimensión vertical . Niveles . Definición de los diez géneros de nubes . Identificación de las nubes . Cuestionario .

10.3

10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 10.13 10.14

10.15 10.16 10.17 10.18

61 62

63 63 64 64

65 67 67 69

Definición de meteoro . Definición de los meteoros .........................•..... Clasificación de los hidrometeoros . Precipi tación . Definición y descripción de los hidrometeoros . ｾ･Ｑ｡｣ｩｯｮｳ entre las precipitaciones y los géneros de nubes . Velocidad de caída de las gotas de agua . Deformación de las gotas de lluvia ........•.............. Cuestionario .

CAPITULO X - ESTABILIDAD VERTICAL DE LAATMOSFERA 10.1 10.2

60 60 60

63

ｓｅｾ

CAPITULO IX - HIDROMETEOROS 9.1 9.2

58

69 69 70 71 71

77

78 79 80 81

Procesos adiabáticos en la atmósfera . Gradiente térmico vertical real Estabilidad . . Método de la partícula Movimientos verticales del aire no saturado . Movimiento vertical del aire saturado . Inestabilidad condicional . Resumen . Nivel de condensación de la partícula por levantamiento .. Turbulencia atmosférica . Inversiones de temperatura . Inversión por radiación . Inversión por turbulencia .•.............................. Inversión por subsidencia . Inversiones frontales . Efectos de las inversiones . Gradientes superadiabáticos . Nivel de condensación por convección . Cuestionario . -0

•••••••••••••••

81 82 83 83

84 86 87 87 88 88

90 91 91 92 93 93 93 94

94

iv página CAPITULO XI - FORMACION y DISIPACION DE LAS NUBES ............•.......

97

Condensación, congelación y sublimación .........•........ Causas generales de la formación de nubes . Turbulencia mecánica . Convección . Ascenso orográfico . Ascenso lento de gran extensión horizontal . Nubes asociadas con un ascenso de gran extensión horizontal a lo largo de una zona frontal . Disipación de las nubes . Cuestionario ....................................•........

97 98 98 100 101 103

CAPITULO XII - PROCESOS DE PRECIPITACION ....................•........

109

11.1 11.2 11.3 11.4 11. 5 11. 6 11. 7 11.8

12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8

Tamaño de las gotitas de agua en las nubes ............•.. Crecimiento inicial de las gotitas de agua en la nubes . Mecanismo de la coalescencia . Formación de cristales de hielo . Proceso de Bergeron . Crecimiento de los cristales de hielo por colisión . Resumen sobre la formación de precipitaciones . Características de diversos tipos' de precipitación . Cuestionario ....................................•........

CAPITULO XIII - LA VISIBILIDAD 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 13.10 13.11 13 .12

Visibilidad meteorológica . Definición de la visibilidad diurna . Visibilidad nocturna . Instrumentos para medir la visibilidad . Factores que influyen en la visibilidad . Efecto de las precipitaciones . Niebla y neblina . Rociones . Partículas de aceite en la atmósfera ............•........ Reducción de la visibilidad por el humo .........•........ Reducción de la visibilidad por polvo o arena . Efectos de partículas salinas . Cuestionario .

CAPITULO XIV - VIENTOS LOCALES 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6

Brisa de mar Brisa de tierra Viento catabático ...............................•........ Viento anabático ,.................. Foehn. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . Variaciones de temperatura en el curso de la formación del foehn Cuestionario

104 106 107

109 110 110 111 111 112 113 114 116 117 117 117 118 118 118 119 119 121 121 121 122 123 123 125 125 127 127 128 129 130 131

- v -

página CAPITULO.XV - FENOMENOS LOCALES VIOLENTOS .............•.•.•.......... 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7

133

Importancia meteorológica de la noción de escala . Tormentas eléctricas .......................•............. Formación y evolución de celdas en una tormenta eléctrica Tipos de tormentas eléctricas . Detección de las tormentas eléctricas .....•.............. Tornados ...............•..................•.............. Trombas ................•..................•.............. Cuestionario ...........•.................................

133 133 135 136 137 138 138 139

CAPITULO XVI - MASAS DE AIRE Y FRENTES .•..............•..............

141

16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 16.7 16.8 16.9 16.10 16.11 16.12 16.13

Definición de una masa de aire ............•.............. Regiones generadoras de masas de aire .....•.............. Clasificación de las masas de aire ........•.............. Símbolos de las masas de aire . Evolución de las masas de aire .............•............. Características generales de los frentes ...•............. Clasificación de los frentes . Fenómenos asociados con los modelos teóricos de frentes .. Modelo teórico del frente caliente . Modelo teórico del frente frío . Ciclones extratropicales y perturbaciones del frente polar Depresión ondulatoria . Fenómenos asociados a una depresión ondulatoria en estado de madurez . 16.14 Frentes ocluidos . 16.15 Fenómenos asociados con los frentes ocluidos . Cuestionario .

CAPITULO XVII .,. . ANALISIS SINOPTICO 17.1 17.2 17.3 17.4 17. 5 17. 6 17.7 17 .8

17.9 17.10 17.11

Tipos de mapas sinópticos . Mapas sinópticos al nivel del mar . Configuraciones isobáricas al nivel del mar . Anticiclones y dorsales ...................•.............. Depresiones y vaguadas . Otras configuraciones isobáricas . Sistemas fronto1ógicos en el mapa al nivel del mar . Mapas de presión constante .....•......................... Análisis de las líneas de corriente .. Configuraciones de las líneas de corriente . Análisis de isotacas . Cuestionario .

18.2 18.3

Circulación del aire en la proximidad de la superficie terrestre Anticiclones Dorsales

148 149 149 150

151

CAPITULO XVIII - RELACIONES ENTRE LAS CONFIGURACIONES SINOPTICAS y CARACTERISTICAS DEL TIEMPO 18.1

141 141 141 143 144 144 145 146 146 146 147 147

151 152 152 152 153 154 155 157 157 158 159 159 161

. . .

161 161 162

- vi página CAPITULO XVIII (continuación) 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8

Depresiones . Vaguadas . Collados . Tiempo asociado a los flujos de aire frío o caliente . Configuraciones de líneas de corriente y de isotacas . Cuest ionar io ..................................•......•...

CAPITULO XIX - METEOROLOGIA TROPICAL 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 19.10 19.11 19.12 19.13

163 163 163 163 164 165

Campo de la Meteorología Tropical . Vaguada ecuatorial ...................................•... Esquema simplificado de la circulación al nivel del mar .. Alisios . Monzones . Regiones de Monzón . El tiempo en las regiones tropicales . Zonas de convergencia . El tiempo en la vaguada ecuatorial . Zona intertropical de convergencia ............•.......... Variación diurna y efectos locales . Perturbaciones tropicales ' . Ciclones tropicales . Cuestionario .

CAPITULO XX - LA CIRCULACION GENERAL .. 20.1

162

165 165 166 167 168 169 169 170 170 171 171 171 172 173

175

El movimiento promedio en la troposfera y en la baja estratosfera Corrientes en chorro ' Modelos de la circulación general Cuestionario ..,

. . . .

175 177 178 180

PARTE Ir - INSTRUMENTOS Y OBSERVACIONES METEOROLOGICAS DE SUPERFICIE.

181

INTRODUCCION

181

CAPITULO I - NATURALEZA DE LAS OBSERVACIONES METEOROLOGICAS

183

20.2

20.3

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

Clasificación de las estaciones Las redes de estaciones Los diferentes tipos de observaciones Horas de las observaciones Medida de las distancias verticales Funciones de los observadores Observaciones de superficie Cuestionario ..•.....•................' ..'

'

'

. . . . . . . .

183 184

184 186 186

187 188 188

-

V1.1.

-

página CAPITULO II - CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS OBSERVACIONES INSTRUMENTALES DE SUPERFICIE 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

2.7 2.8

189

Emplazamiento y exposición de los instrumentos . Características generales que han de reunir los instrumentos meteorológicos . Clases fundamentales de los instrumentos meteorológicos .. Instrumentos registradores . . Tambores registradores y mecanismos de relojería Bandas para instrumentos registradores . Nonio (Vernier) . Lectura de los instrumentos meteorolÓgicos . Cuestionario .

CAPITULO III - CLASIFICACION DE LAS NUBES 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Clasificación de las nubes Resumen de la clasificación de las nubes Especies Variedades Particularidades suplementarias y nubes anejas Nubes madres Cuestionario

4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19

. . . . . . .

Escalas de temperatura . Temperatura del aire en superficie . Exposición de los termómetros . Termómetros de líquido en tubo de vidrio . Lectura de los termómetros de líquido en tubo de vidrio .. Termómetro de máxima . Lectura y puesta en estación del termómetro de máxima . Termómetro de mínima . Lectura y puesta en estación de un termómetro de mínima .. Termógrafo de lámina bimetálica . Mantenimiento y calibración del termógrafo de lámina bimetálica . Procedimiento para el cambio de las bandas del termógrafo. Termógrafo de tubo Bourdon . Termógrafo de mercurio en tubo de acero . Termómetro de mínima junto al suelo cubierto de césped . Temperatura del suelo . Termómetros en el suelo ............................•..... Colocación de los termómetros en el suelo ...•............ Lectura de los termómetros en el suelo .. , . Cuestionario .

Unidades de presión atmosférica Barómetros de mercurio Condiciones normales Escalas barométricas Reducción de las lecturas barométricas a condiciones normales

195 198 198 200 201 203 204

207

CAPITULO V - MEDIDA DE LA PRESION 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

190 190 191 191 '192 192 193 194 195

CAPITULO IV - MEDIDA DE LA TEMPERATURA 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11

189

207 207 207 208 208 209 209 210 210 211 212 212 213 213 213 214 214 215 216 217

219 . . . .

219 220 220 221

.

221

- viii página CAPITULO V (continuación) 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11

5.12 5.13 5.14

Exposición de los barómetros . Lectura de los barómetros de mercurio . Barómetros aneroides . Lectura de los barómetros aneroides . BarÓgrafo aneroide . Mantenimiento y calibración de los barógrafos aneroides .. Procedimiento para el cambio de las bandas del barógrafo . Variación barométrica . Reducción de la presión a los niveles normales . Cuestionario .

CAPITULO VI - MEDIDA DE LA HUMEDAD ATMOSFERICA 6.1 6.2

6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11

6.12 6.13

6.14 6.15

Definiciones y unidades . Instrumentos de medida de la humedad atmosférica en superficie . Ventilación de los psicrómetros y tablas psicrométricas .. Psicrómetro sencillo sin ventilación artificial . Lectura del psicrómetro sencillo . Procedimientos particulares para la lectura del psicrómetro sencillo en los climas fríos . Psicrómetros con ventilación artificial . Métodos de oservación aplicables a los psicrómetros de ventilación artificial . Causas de error en psicrometría . Características especiales para las regiones polares y tropicales . Tablas psicrométricas . Principio del higrógrafo de cabello . HigrÓgrafo de escala lineal . Exposición y manejo de los higrógrafos de cabello . . Métodos de observación para los higrógrafos de cabello Cuestionario .

CAPITULO VII - MEDIDA DEL VIENTO EN SUPERFICIE 7.1 7.2 7.3

7.4 7.5

7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11

7.12 7.13 7.14

Medida de la dirección del viento: definición y unidades Veletas . Sistemas de lectura directa y de registro de la dirección del viento . Estimación de la dirección del viento . . Medida de la intensidad del viento: unidades Sistemas de lectura directa y de registro de la intensidad del viento . . Anemómetros rotatorios Principio del anemómetro tubular de presión . Anemógrafo tubular de presión . Mantenimiento del anemógrafo tubular de presión . Instalación de los instrumentos de medida del viento . Estimación de la intensidad del viento . Fluctuaciones del viento . Observaciones del viento en superficie . Cuestionario .

221 221 223 223 223 224 224 224 225 225

227 227 228 228 228 230 230 231 232 233 234 234 235 235 237 237 238 239 239 239 239 240 240 241 241 242 244 245 246 246 246 248 248

- ix página CAPITULO VIII - OBSERVACION DE LAS NUBES 8.1 8.2 8.3 8.4

8.5 8.6 8.7 8.8

8.9

251

Aspecto de las nubes . Elementos observados en el transcurso de una observación de nubes .............