Una historia de pluviómetros. Parte I (de las primeras medidas a las modernas)

La precipitación comenzó a ser medida en sentido científico en el siglo XIX en Europa, la Edad de “Enlightenment”, en una época en la cual la razón y la lógica comenzaron a substituir a la superstición y al dogma religioso, y el experimento `substituyó a los métodos de Aristóteles sobre el pensamiento y a la de discusión sobre las cosas. Previamente, sólo algunas tentativas aisladas habían sido hechas para medir la lluvia.

Las primeras medidas

La India

La primera referencia conocida sobre la medida de la precipitación está en Arthasastra de Kautilya en la India en el siglo IV A.C. (Shamasastry, 1915).

Delante del almacén, un tazón de fuente con su boca tan ancha como un Aratni [457 milímetros] será fijada como un medidor de lluvia (Varshanana). Nos dicen más adelante: La cantidad de lluvia que caiga en el país de Jangala es de 16 dronas; la mitad  tanto como en los países húmedos; 13 ½  dronas en el país de Asmakas. Según como sea la precipitación es  como más o menos, el superintendente sembrará las semillas que requieren más o menos agua.

Biswas (1970) calcula  que suponiendo que un drona es equivalente a cerca de 511 pulgadas cúbicas y el pluviómetro era cilíndrico, con un área de cerca de 254.3 pulgadas cuadradas, 16 dronas representa cerca de 32 pulgadas de lluvia (813 milímetros).

Palestina

La segunda referencia está en el Mishnah, un libro que registra la vida judía en Palestina desde el segundo siglo B.C. hasta el segundo siglo A.C.  (Danby, 1933). La precipitación de 540 milímetros es recogida en un año completo, aunque no está claro si éste es apenas un año o el promedio de muchos o dónde la medida fue hecha exactamente (Vogelstein, 1894).

Pero ni ésta ni las medidas indias continuaron  tomándose por más tiempo. Fueron acontecimientos aislados y pasaron uno mil años antes de que  hubiera otro tipo de medida de la precipitación.

China

En China, alrededor del 1247, las medidas de la precipitación fueron descritas en un  tratado matemático Shushu jiuzhang  por Qin Jiushao. Los pluviómetros de lluvia fueron instalados en las capitales de provincias y de distritos y los pluviómetros de nieve de bambú fueron localizados en los pasos de montaña. Qin Jiushao también discute cómo las medidas puntuales fueron convertidas a  promedios regionales (Needham, 1959). Biswas (1970) sugiere que los pluviómetros fueron necesarios porque las inundaciones de río han sido siempre un problema en China, pero es más probable  que el propósito fuera de nuevo agrícola.

Corea

La introducción de pluviómetros de lluvia en Corea (Figura 1) durante el siglo XV fue probablemente para ayudar en el cultivo del arroz. Los medidores fueron establecidos durante el reinado de rey Sejong de la dinastía Lee en 1441 y utilizados continuamente, sin cambios, hasta 1907. Una de las referencias más tempranas (Wada, 1910) dice:

En el 24 año del reinado de rey Sejong, el rey hizo un instrumento del bronce ser construido para la medida de la precipitación. Era una especie de vaso,  shaku, de 5 sun de profundidad y 7 sun de ancho [de unos  30 cm de profundidad y 15 cm de diámetro], fijado a un pilar. El instrumento fue colocado en el observatorio y los funcionarios del observatorio midieron la profundidad de la precipitación cada vez que llovía. Los instrumentos similares fueron distribuidos en las provincias y en los cantones, y los resultados de las observaciones fueron divulgados en la corte.

No hay registros de las medidas.

Figura 1. Reproducción de un medidor de lluvia coreano en el Museo de Ciencia  de Londres, amablemente cedido para ser fotografiado por Jane Insly.

© Royal Meteorological Society.

Primeras medidas modernas

Todas estas medidas iniciales fueron hechas en el este, pero en Europa durante el siglo XVII, había una explosión de la inventiva en los modos de ver el mundo y de medirlo.

Benedetto Castelli (1578-1643)

La primera medida moderna de la precipitación fue probablemente realizada por Benedetto Castelli. En una carta a Galileo en 1639 él escribió:

Tomé un vaso en forma de cilindro, de una altura de un palmo, y la mitad de un palmo de ancho [12 centímetros de diámetro]; y poniendo en él el agua suficiente para cubrir la parte inferior del recipiente, observé diligentemente la marca de la altura del agua en el recipiente y expuesto luego al tiempo abierto, para recibir el agua de lluvia, que cayó en él; y lo dejé  por el espacio de una hora; y observando que en ese tiempo el agua fue elevándose en el recipiente a la altura de la línea siguiente [unos 10 mm de largo para representar la profundidad]. Consideraba eso si hubiera expuesto la misma lluvia tal otro recipiente igual a ese, el agua habría elevarse en ellos según esa medida.

Sir Christopher Wren (1632-1723)

En el siglo XVII,  Wren y Hooke desarrollaron un `medidor del  tiempo´  (Grew, 1681) que se accionaba por un reloj conducido por un peso. Registró la presión barométrica, la temperatura, la lluvia, la humedad relativa y la dirección de viento, sobre de cinta de papel  perforaba agujeros cada 15 minutos. La precipitación fue medida inclinando un cubo, este  siendo un solo bucket  a diferencia de la mayor parte de sus homólogos modernos que son de doble cara.

Dr. D. Dobson

Dobson (1777) está entre los primeros en exponer los medidores a los estándares de hoy, en una zona amplia, abierta y rodeada de hierba. Los depositó por Liverpool y alrededores. La mayoría de los medidores habían estado hasta entonces en las azoteas, él estuvo pensado que se debía registrar la caída libre de la lluvia. Los problemas del viento no eran todavía apreciados. El medidor era de 30 centímetros de diámetro y formaba parte de un experimento más amplio referente a la evaporación.

Gilbert White (1720-1793)

White tomó lecturas de la precipitación en Selborne a partir de mayo de 1779 hasta diciembre de 1786 (Tabla 1; White, 1789), pero consideró  que esto no era lo suficientemente largo  para conseguir una buena estimación de la precipitación media – la media de los siete años, fue de 914 milímetros. El registro más largo de una persona, usando el mismo instrumento, en ese tiempo, había sido alcanzado por el cuñado de White, Thomas Barker de Lyndon en Rutland que hizo la observación por 59 años (1736-1796). Él daba las medias anuales siguientes, para ilustrar la variabilidad y la necesidad de medir durante mucho tiempo para conseguir una media exacta (los valores en paréntesis están en milímetros): 1736-1763 (514), 1740-1743 (419), 1740 - 1750 (470), 1763-1796 (648), 1770-1780 (660), 1773-1775 (813).

Robert Hooke (1635-1703)

Hooke también hizo un medidor de lluvia no-grabador que consistía en una botella que sostenía nueve litros de agua apoyados en un marco de madera con un embudo de cristal de 29 centímetros de diámetro. Estuvo funcionado a través de 1695 en la universidad de Gresham, Londres, durante el año que recogía 737 milímetros.

Pero ninguno de esto medidores funcionó por períodos largos.

Richard Towneley (1629-1707)

El primer registro continuo de precipitación fue anotada por Towneley, en Lancashire, a partir de 1677 hasta 1703 (Towneley, 1694). El medidor poseía un embudo de 30 centímetros de diámetro en la azotea conectada por una pipa en su casa, el agua que era medida por el cilindro graduado. El interés en la medición de la aumentó rápidamente del siglo XVIII.

Tabla 1.  Medida de la precitación por Gilbert White en Selborne.  Fuente RMetS.

William Heberden (1710-1801)

Heberden (1769)  fue el primer en observar cómo la exposición del medidor de la lluvia era afectado por los obstáculos de alrededor, notando que dos medidores idénticos  separados por una milla median diferentes cantidades de lluvia, sobretodo las casas de alrededor fijadas una que cogían siempre menos que una de más bajo. Para investigar el hecho, Heberden instaló un medidor en la chimenea de su casa y otro en el jardín. Él también instaló un calibrador en una de las torres en la abadía de Westminster. Tomó las lecturas por un año y demostró que el medidor en la chimenea captaba solamente 80% de la del jardín mientras que el medidor en la torre cogió  solamente cerca del 50% (Reynolds, 1965).

Él no pudo explicar esto, especulando que las gotas incrementaban de tamaño mientras que caían en los cientos metros últimos. El tema fue tratado como decisivo, sin embargo, por William Stanley Jevons, casi un siglo más tarde.

William Stanley Jevons (1835-1882)

Jevons (1861) describe los experimentos en los cuales él construyó un pequeño túnel de viento usando el papel que ardía para hacer rastros de humo. Sus conclusiones fueron:

1. Un aumento de la precipitación cerca de la superficie de  la tierra es incompatible con hechos y leyes físicas.
2. Cuando las medidas diarias de la lluvia, o aún los totales mensuales, se examinan referente a la fuerza del viento en el tiempo, llega a ser obvio que hay una conexión.
3. El viento debe moverse con velocidad creciente en el paso sobre un obstáculo.  Se sigue que las gotas de agua que caen a través de tal viento sobre la parte de barlovento del obstáculo estarán separadas adicionalmente, en distancia horizontal, que donde está  sin perturbar el viento y de  la velocidad ordinaria.

George James Symons (1838-1900)

Un contemporáneo de Jevons, George Symons, un joven ayudante del Departamento Meteorológico del recién creado Board of Trade (la primera oficina de la actual Met Office) llegó a estar interesado en la medida de la precipitación, a raíz de los años de la sequía de 1854-1858, y llegó a ser su trabajo en el curso de su vida. Él recogió datos de la precipitación desde muchas fuentes y experimentó con varios medidores entonces funcionando. En 1860/1861 publicó el primer volumen de precipitación inglesa, English Rainfall, que contuvo 168 totales anuales (Symons, 1864; 1866). Dimitió de su puesto en el Board  of Trade en 1863 para dedicar toda su vida a mejorar la medida de la precipitación, pero las dificultades financieras le invadieron. En el momento en que murió en 1900, él recibía datos de 3500 lugares. Es una de las figuras más significativas en la medida de la precipitación, y se discute sus ideas más adelante en otros apartados de esta edición.

Col. Michael Foster Ward (1830–1896) y  Rev. Charles Higman Griffith (c 1860–1915)

En los 1860s, Col. Ward en Calne, Wiltshire, hizó pruebas de campo para investigar el mejor diámetro y altura de un medidor, el trabajo  fue continuado por el Rev. Charles Griffith en Strathfield Turgiss donde comparó alrededor de  50 medidores (Burt, 2010). Las pruebas confirmaron los efectos del viento y dieron lugar a que se convirtiera en el medidor de lluvia estándar uno de cinco pulgadas con su borde de un pie sobre la tierra.

Correspondencia: Ian Strangeways,

TerraData, 7 Cherwell Close,

Thames Street, Wallingford,

Oxfordshire, OX10 0HF, UK.

ian.strangeways(at)ntlworld.com

© Royal Meteorological Society, 2010

DOI: 10.1002/wea.548

Weather – May 2010, Vol. 65, No. 5

Continuará...