HIDROLOGIA - CONTINENTAL

1. Huancayo - 2016
HIDROMETEOROLOGIA

2. • La Meteorología es la ciencia encargada del estudio de la atmósfera, de sus propiedades y de los
fenómenos que en ella tienen lugar, los llamados meteoros. El estudio de la atmósfera se basa en el
conocimiento de una serie de magnitudes, o variables meteorológicas, como la temperatura, la
presión atmosférica o la humedad, las cuales varían tanto en el espacio como en el tiempo.
• La Hidrometeorología es la ciencia (estrechamente ligada a la meteorología, la hidrología y la
climatología) que estudia el ciclo del agua en sus fases atmosféricas (evaporación, condensación y
precipitación).

3. LA ATMOSFERA

4. • La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve la Tierra, y que se adhiere a
ella gracias a la acción de la gravedad.
• La atmósfera está formada por una mezcla de gases, la mayor parte de los
cuales se concentra en la denominada homosfera, que se extiende desde el
suelo hasta los 80-100 kilómetros de altura. De hecho esta capa contiene el
99,9% de la masa total de la atmósfera.
• Las dos fuerzas básicas para la circulación atmosférica resultan de la rotación
de la tierra y la transferencia de energía calórica entre el ecuador y los polos.

5. División de la atmosfera
• Basada en la composición química:
• La división vertical en regiones se puede hacer
siguiendo diferentes criterios, como son la
composición química, la densidad electrónica o
la distribución de temperatura. Una primera
clasificación, basada en la composición
química, divide la atmósfera en dos capas, la
homosfera, por debajo de los 100 km, en la que
la composición química es esencialmente
constante (excepto para algunos gases traza)
debido a la mezcla que producen la turbulencia
y la convección, y la heterosfera (ionosfera),
por encima de los 100 km, en la que la
composición química varía debido a que no se
produce esta mezcla, y también debido a las
condiciones de presión y temperatura y a la
absorción de la luz más energética del Sol, que
favorece los procesos de disociación del CO2, el
O2 y el N2.

6. • Basada en función de la variación de temperatura:
• Troposfera: Es la capa más baja, en la que se desarrolla la
vida y la mayoría de los fenómenos meteorológicos. Se
extiende hasta una altura aproximada de 10 km en los
polos y 18 km en el ecuador. En la troposfera la
temperatura disminuye paulatinamente con la altura
hasta alcanzar los -70º C. Su límite superior es la
tropopausa.
• Estratosfera: En esta capa, la temperatura se incrementa
hasta alcanzar aproximadamente los -10ºC a unos 50 km
de altitud. Aproximadamente un 90% del ozono
atmosférico se encuentra en la estratosfera y el 10%
restante en la troposfera. El tope superior de la
estratosfera se denomina estratopausa.
• Mesosfera: En ella, la temperatura vuelve a disminuir con
la altura hasta los -140 ºC. Llega a una altitud de 80 km, al
final de los cuales se encuentra la mesopausa.
• Termosfera: Es la última capa, que se extiende hasta
varios cientos de kilómetros de altitud, presentando
temperaturas crecientes hasta los 1000 ºC. Aquí los gases
presentan una densidad muy baja y se encuentran
ionizados.

7. Para el hidrólogo, la Troposfera es la capa mas importante porque
contiene casi el 75% del peso de la atmosfera y virtualmente toda la
humedad.
El meteorólogo, en cambio está cada vez mas interesado en la
Estratosfera y Mesosfera, ya que en estas capas tiene origen algunos
de los disturbios que afectan la Troposfera y la Superficie de la Tierra.

8. Radiación

9. • Es la fuente principal de energía de nuestro planeta y determinas sus características
climatológicas.
• La energía que llega al exterior de la atmósfera terrestre sobre una superficie perpendicular
a los rayos solares lo hace en una cantidad fija, llamada constante solar (1353 W/m² según
la NASA) variable durante el año un ± 3% a causa de la elipticidad de la órbita terrestre. Esta
energía es una mezcla de radiaciones de longitudes de onda entre 200 y 4000 nm, que se
distingue entre radiación ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja.
1353 W/m²
Valores de la
constante solar
1,94 cal/cm2.min
1.353 W/m2
428 Btu/pies2 h
4,871 kJ/m2 h

12. Balance anual de energía de la Tierra desarrollado por la NCAR en 2008. La superficie de la Tierra recibe del
Sol 161 W/m2 y del Efecto Invernadero de la Atmósfera 333w/m², en total 494 w/m2,como la superficie de la
Tierra emite un total de 493 w/m2 (17+80+396), supone una absorción neta de calor de 0,9 w/m2, que es el
que actualmente está provocando el calentamiento global.

13. Albedo (α)
La capacidad general de las diferentes superficies de la Tierra de reflejar energía solar a la
atmósfera se conoce como albedo. El albedo se define como la fracción (o porcentaje) de la
energía solar incidente que refleja una superficie al espacio. Las diferentes superficies (agua,
nieve, arena, etc.) tienen diferentes valores albedo (cuadro 2-2). Para la Tierra y la atmósfera
como un todo, el albedo promedio es 30% cuando hay condiciones generales de nubosidad sobre
la Tierra. Este índice es mayor en el rango visible de las longitudes de onda.
Albedo (en %) de diferentes tipos de
superficies (datos obtenidos de Hufty, 1984).

14. Tomado de Hidrología Aplicada –Chow, Maidment, Mays
𝑅 𝑒 = 𝑒σ𝑇4
λ =
2,90 × 10−3
𝑇
Ley de Stefan - Boltzmann Longitud de onda
Donde:
𝑒 = Emisividad de la superficie
σ = Constante de Stefan – Boltzmann (5,67x10-8 W/m2.K4)
T = Temperatura absoluta de la superficie ͦK ͦ ( ͦK = ͦC +273)
Ejemplo:
La radiación de llegada a un lago tiene una intensidad de 200 W/m2. Calcule la
radiación neta que entra al lago si el albedo es α = 0.06, la temperatura superficial
es 30 ͦC y la emisividad es 0,97.

15. Presión atmosférica

16. • Es el peso de la columna de aire por unidad de área considerando desde le nivel de
medición hasta el tope de la atmosfera (fuerza hacia abajo , resultante de la acción de la
gravedad sobre la masa de aire sobre un área horizontal).
• A nivel del mar, la presión atmosférica promedio es de 1bar (aproximadamente 105 N/m2 ó
Pascales).
• Otras equivalencias:
1 atm = 101 325 Pa = 760 mm Hg = 760 torr = 14,6 lb/pulg2 = 14,7 PSI
• A las isolineas de igual presión se les denomina Isóbaras.

17. Algo importante que debemos considerar. Todo cuerpo genera una presión, pero esta presión
que ejerce depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso).
Los sólidos generan presión solo hacia abajo. Los líquidos generan presión hacia todos
sus costados y hacia abajo. Y los gases generan presión por todo su derredor; o sea,
hacia arriba, hacia todos sus costados y hacia abajo, por la propiedad más importante que los
caracteriza: tienden a ocupar todo el espacio que los contiene.

18. La existencia de la presión atmosférica es evidente, por ejemplo, cuando se utiliza una ventosa:
al comprimirla contra el vidrio eliminando el aire de su interior al soltarla recobra su forma, pero
ahora la presión atmosférica la mantiene apretada contra la superficie del vidrio.

19. Perfil vertical de la presión atmosférica

20. Circulación atmosférica

21. • Es la configuración a escala planetaria de los vientos y de la presión
como consecuencia de la diferente radiación solar recibida por el
planeta en cada latitud y del efecto de la rotación terrestre.

22. Modelo de Halley (1686)
• Si la Tierra no tuviera el
movimiento de rotación y su
superficie fuera lisa, el aire que se
encuentra sobre el ecuador se
elevaría y sería sustituido por el
aire más frío de los polos, que son
los que reciben la menor cantidad
de energía solar.

23. Célula de Hadley (1735)
• El aire que se dirige hacia el polo norte por las
capas altas, va siendo desviado por el efecto de
Coriolis hacia la derecha de su trayectoria inicial,
progresivamente con más curvatura, hasta
convertirse en viento del sudoeste. Al llegar a los
30º de latitud (aproximadamente la de las islas
Canarias) ha pasado a ser ya un viento del oeste y
se ha enfriado suficientemente como para
comenzar a caer hacia el suelo.
• Una vez en la superficie, se dirige hacia al
ecuador, pero no como viento del norte, ya que la
desviación de Coriolis vuelve a actuar sobre él y
lo convierte en viento del nordeste, donde
asciende, y así queda cerrada una célula de
convección limitada entre los 30° y el ecuador,
denominada célula de Hadley.

24. Configuración mediana de vientos y presiones en superficie (en hPa).

25. Humedad Atmosférica

26. Se denomina humedad atmosférica a la cantidad (volumen) de vapor de agua (agua en estado
gaseoso) que contiene una cantidad de aire determinada. Ejemplo: 2,4 g de vapor de agua en 1
m3 de aire.
Cuando el aire no puede contener más vapor de agua, se dice que está saturado, y si se supera el
vapor de agua se condensa y pasa a estado liquido. La cantidad de vapor de agua que puede
contener una determinada cantidad de aire depende de la temperatura.
Para medir la cantidad de vapor de agua se utilizan dos medidas:
• Humedad absoluta: es la cantidad de vapor de agua, expresada en gramos, que contiene una 1
m3 de aire en un momento dado.
• Humedad relativa: es la relación, expresada en tanto por ciento, entre la cantidad de vapor de
agua que existe y la que podría existir como máximo.

27. 27
Presión de Vapor
Según la Ley de Dalton, en una mezcla de gases, cada gas ejerce una presión parcial independientemente
de los otros gases.
La presión ejercida por el vapor de agua es llamada presión de vapor y viene a ser una medida del
contenido de vapor de agua o humedad del aire.
Ejm.
Si todo el vapor de agua en un recipiente cerrado de aire húmedo con una presión total inicial p fuese
removido, la presión final pd correspondiente al aire seco seria menor que p. La diferencia entre la
presión del aire húmedo y la del aire seco, pm – pd, resultante de la remoción del vapor de agua es la
presión de vapor (e) expresada en milibares.
e = pm - pd

28. 28
Presión de vapor de saturación
El aire esta saturado cuando, para una temperatura dada, contiene máxima
cantidad de vapor de agua, siendo la correspondiente presión de vapor llamada
como presión de saturación de vapor es. A esta presión, la razón de evaporación y
condensación son iguales. La relación entre la presión de saturación del vapor y la
temperatura esta dada en la siguiente formula.
es = presión de vapor de saturación en Pascales ó N/m2
T = en grados en centígrados °C
exp = numero de Euler o constante de neper
𝑒 𝑠 = 611 × 𝑒𝑥𝑝
(17,27×𝑇)
(237.3+𝑇)

29. Chereque, Hidrología para estudiantes de Ingeniería
Civil.

30. 30
Punto de Rocío
Es la temperatura, Tr a la cual una masa de aire no saturado llega a saturarse al
enfriarse, a una presión constante. Si la temperatura del aire T baja Tr, la
presión de vapor correspondiente e, representa la cantidad de vapor de agua
en el aire.

31. 31
El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el
vapor de agua contenido en el aire y agua, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la
temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.
Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad
absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la
necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura
(humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de roció.
haciendo un ejemplo aplicativo:
• Pr = Punto de rocío.
• T = Temperatura en grados Celsius
• H = Humedad relativa.
Sin embargo la fórmula ampliamente utilizada es:
• Pr = Punto de rocío.
• T = Temperatura en grados Celsius
• H = Humedad relativa.
.

33. 33
Humedad Relativa
Es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el
aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura.
Por ejemplo, una humedad relativa del 70% quiere decir que de la totalidad de
vapor de agua (el 100%) que podría contener el aire a esta temperatura, solo
tiene el 70%.
Hr = (e/es ) x 100
Donde:
Hr = Humedad relativa (%)
e = presión de vapor en Pascales ó N/m2
es = presión de vapor de saturación en Pascales ó N/m2

34. 34
Humedad Absoluta
Se llama Humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida
en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cúbicos).
Es expresada generalmente como la masa de vapor de agua por unidad de
volumen de aire a una temperatura dada y es equivalente a la densidad del vapor
de agua.
Pv = masa de vapor de agua (g ) / volumen de aire (m3) = mv / V

35. 35
Agua Precipitable
Es la cantidad total de vapor de agua en una columna de aire expresada
como una lamina de agua liquida en mm. Sobre el área de la base de la
columna.
El agua precipitable da un estimado de la cantidad máxima de lluvia
bajo la asunción irreal de la condensación total.

36. Climatología en el Perú

37. MAPA
CLIMATICO

38. Sistema de clasificación de zonas de vida de Holdridge
El sistema de zonas de vida Holdridge (en inglés, Holdridge life zones system) es un proyecto para
la clasificación de las diferentes áreas terrestres según su comportamiento global bioclimático.
Fue desarrollado por el bótanico y climatólogo estadounidense Leslie Holdridge (1907-99) y fue
publicado por vez primera en 1947 (con el título de Determination of World Plant Formations
from Simple Climatic Data) y posteriormente actualizado en 1967 (Life Zone Ecology).

39. Sistema de clasificación de zonas de vida de
Holdridge

40. El sistema se basa en los siguientes tres parámetros principales:
La biotemperatura media anual (en escala logarítmica). En general, se estima que el crecimiento
vegetativo de las plantas sucede en un rango de temperaturas entre los 0 °C y los 30 °C, de
modo que la biotemperatura es una temperatura corregida que depende de la propia
temperatura y de la duración de la estación de crecimiento, y en el que las temperaturas por
debajo de la de congelación se toman como 0 °C, ya que las plantas se aletargan a esas
temperaturas.
La precipitación anual en mm (en escala logarítmica);
La relación de la evapotranspiración potencial (EPT) - Que es la relación entre la
evapotranspiración y la precipitación media anual - es un índice de humedad que determina las
provincias de humedad («humidity provinces»).

41. Determinación de las zonas de vidas (I):
 Para determinar una «zona de vida» se deben de obtener primero la temperatura media y la
precipitación total anuales y también disponer de la altitud del lugar y hacer uso de un diagrama de
clasificación de zonas de vida.
 Primero debe de determinarse la biotemperatura promedio anual, a partir de las temperaturas
promedio mensuales, con las correcciones señaladas para los meses por debajo de cero y una
corrección para los que superen los 24 °C en función de la latitud: tbio = t – [3 * grados latitud/100) * (t
– 24)2] (donde t = es la temperatura media mensual y tbio = biotemperatura media mensual).

42. Determinación de las zonas de vidas (II):
 Después, haciendo uso del diagrama, se debe de encontrar el punto donde se intercepten las líneas de
biotemperatura y precipitación, que señala la pertenencia a un determinado hexágono, en el que están
grafíados los nombres de la vegetación primaria que existe, o que debería existir si el medio no hubiese sido
alterado, de modo que los nombres se refieren a la vegetación natural clímax que hay o que podría haber en
el lugar determinado. Después se observa el piso altitudinal al que pertenece la zona de vida (a la derecha del
diagrama) que está determinado por las diferencias en la biotemperatura. Por último, se obtiene la región
latitudinal (en la escala vertical del lado izquierdo), cada una con un equivalente en el piso altitudinal del lado
derecho del diagrama.
 Cuando se representan en un mapa, las zonas de vida se señalan mediante un color y el uso de unas siglas,
formadas por dos grupos de letras separadas por un guión: el primer grupo, en minúsculas, corresponde a las
iniciales del nombre dado a la humedad, el segundo, en mayúsculas, a la inicial de la biotemperatura; por
ejemplo: bosque húmedo Tropical, se rotularía como bh-T.

43. as de Vida:
01 Desierto polar
02 Tundra subpolar seca
03 Tundra subpolar húmeda
04 Tundra subpolar mojada
05 Tundra subpolar lluviosa
06 Desierto boreal
07 Arbustal boreal seco
08 Bosque boreal húmedo
09 Bosque boreal mojado
10 Bosque boreal lluvioso
11 Desierto fresco templado
12 Arbustal templado fresco
13 Estepa templada fresca
14 Bosque húmedo templado fresco
15 Bosque mojado templado fresco
16 Bosque lluvioso templado fresco
17 Desierto templado cálido
18 Arbustal desértico templado cálido
19 Arbustal espinoso templado cálido
20 Bosque seco templado cálido
21 Bosque húmedo templado cálido
22 Bosque mojado templado cálido
23 Bosque lluvioso templado cálido
24 Desierto subtropical
25 Monte desértico subtropical
26 Floresta espinosa subtropical
27 Bosque seco subtropical
28 Bosque húmedo subtropical
29 Bosque mojado subtropical
30 Bosque lluvioso subtropical
31 Desierto tropical
32 Monte desértico tropical
33 Floresta espinosa tropical
34 Selva muy seca tropical

47. Gracias