Reducción de la presión de una estación meteorológica automática a nivel del mar

Actualizado a 7 febrero 2018. Con la proliferación de los instrumentos electrónicos del tiempo, un algoritmo utiliza la elevación de la estación para corregir la presión del aire ambiente a la presión equivalente del nivel del mar.

Reducción De La Presión De Una Estación Meteorológica Automática A Nivel Del Mar

Nota de la RAM. A raíz de una pregunta del lector a la revista Weatherwise, y debido a su potencial y universal interés entre los aficionados, os dejamos la respuesta de un experto.

Con la proliferación de los instrumentos electrónicos del tiempo, un algoritmo utiliza la elevación de la estación para corregir la presión del aire ambiente a la presión equivalente del nivel del mar.

Cuando comparo mis lecturas equivalentes de presión del nivel del mar a las de una estación próxima del NWS (Servicio Meteorológico Americano), hay discrepancias. Fijando la altitud de referencia a cero, puedo determinar la presión del aire real de la estación.

¿Cómo se puede corregir esta lectura matemáticamente al nivel del mar para compararla con la presión del nivel del mar dada por el NWS? Bill Rebuck Elwood, Indiana

Hay varias razones por las que las lecturas de su barómetro no coinciden o no están de acuerdo perfectamente con las del NWS más próximo.

  1. Gradiente de presión horizontal. Su hogar y la oficina del NWS están en diferentes localizaciones. La presión estándar del nivel del mar es de 1013, 25 hPa ( 29.92 pulgadas de mercurio). Para dos puntos en la misma elevación apenas 80 km (50 millas) separados, las diferencias en la presión son muy pequeñas ( una centésima de hPa o pulgada, o de ese orden, son muy comunes). Esto se llama gradiente de presión horizontal. A veces el gradiente de presión puede ser mucho mayor.
  2. Diferencias de elevación. Cerca del nivel del mar, la presión disminuye alrededor de 1 hPa por cada 8-9 m ( 0.01 pulgadas por 10 pies) de altitud. Usted puede llevar su barómetro aneroide por encima de un tramo de escalones y ver la caída de presión. Su barómetro electrónico puede corregir para la diferencia en la elevación entre su hogar y nivel del mar, pero él no sabe nada sobre el gradiente de presión horizontal.
  3. Algoritmo de la corrección. Hay dos maneras muy comunes, y discutidas más abajo, para corregir la presión real en su hogar al nivel del mar. Ellas dan diversas respuestas o soluciones.
  4. Presiones del nivel del mar diferentes. La observación de superficie oficial de muchas oficinas de NWS da la presión del nivel del mar en milibares, mb, o hectopascales, hPa.

Ésta es probablemente una buena estimación de cuál sería la presión si la oficina estuviera situada al nivel del mar, pero este valor es raramente reportado. En gran medida, la “presión” lo más comúnmente divulgada del nivel del mar es la que los pilotos utilizan: el ajuste del altímetro. Se da siempre en mb o hPa (pulgadas de mercurio), y es, casi invariablemente, la presión que usted oye en radio del tiempo de la NOAA, en el canal de tiempo, y en la radio local y emisoras de la TV. Es importante observar que el ajuste de altímetro no es la presión verdadera a nivel del mar. Es la presión usada por los pilotos para fijar sus altímetros de modo que le informa de la altitud en la ruta cuando el avión a aterrizar. Si hubiera una atmósfera entre la elevación de su hogar y el nivel del mar, un cálculo exacto de la presión a nivel del mar de la presión en su hogar consideraría el perfil de temperatura y de humedad entre su elevación y nivel del mar.

El efecto de la humedad sobre este cómputo es general y absolutamente pequeño y se desprecia aquí.

Puesto que hay solamente tierra sólida entre su hogar y nivel del mar, hacemos una asunción adicional y es que el gradiente vertical de temperatura en esta atmósfera ficticia es constante; es decir, la temperatura aumenta a una razón constante desde su hogar hacia abajo al nivel del mar. Este gradiente se toma comúnmente como gamma= 0.0065 K m-1 (grados Kelvin por metro), que es igual que 0.0036°F por pie.

La ecuación que da la presión aproximada p (0) a nivel del mar, dada la presión p (z) y temperatura T (z) en la altitud z de su hogar es:

Reducción De La Presión De Una Estación Meteorológica Automática A Nivel Del Mar

El exponente contiene tres constantes:

g = 9.8 m s-2 es la aceleración debido a la gravedad de la Tierra,

Reducción De La Presión De Una Estación Meteorológica Automática A Nivel Del Mar

Rd = 287 J kg-1 K-1 (julios por kilogramo por el grado Kelvin) es la constante de los gases para el aire seco.

Es esencial que la temperatura del aire exterior en su hogar esté expresada en grados Kelvin y su elevación de su casa en metros de modo que las unidades estén constantemente en el sistema de MKS (metro-kilogramo-segundo). La conversión de Fahrenheit a grados de Kelvin es:

Reducción De La Presión De Una Estación Meteorológica Automática A Nivel Del Mar

También, cualesquiera unidades que usted utiliza para la presión en su hogar sean las unidades de la presión estimada del nivel del mar.

Ya que esta ecuación extrapola la presión al nivel del mar y asume un constante pero no siempre realista una tasa de cambio, de modo que cuanto mayor es la elevación de su hogar, menos exacta esta extrapolación será.

Menos exacta sigue siendo la extrapolación siguiente. Permite una comparación directa entre su lectura p(z) y el ajuste altimétrico, palstg, del barómetro que informa comúnmente los observatorios del NWS.

Esta extrapolación asume una atmósfera estándar. En una atmósfera estándar, la temperatura To del nivel del mar es 288.15 K (15º C), la presión Po del nivel del mar es 1013,25 hPa (29.92 pulgadas), y el gradiente vertical es gamma ? (la temperatura que disminuye con altitud en la troposfera).

Reducción De La Presión De Una Estación Meteorológica Automática A Nivel Del Mar

Esta fórmula es más complicada que la de arriba, y usted no querrá ciertamente computar el ajuste de altímetro con una calculadora de mano.

Por una parte,

la fórmula tiene la considerable ventaja de no requerir medir la temperatura del aire exterior, y el resultado calculado es directamente comparable a la presión del nivel del mar informada comúnmente. Así, que la prefiero a la fórmula dada previamente.

Esté seguro de utilizar unidades de MKS por todas partes a excepción de la presión. Porque las presiones aparecen siempre como cocientes, no importa que se utilicen qué unidades, siempre y cuando todas las presiones se expresan en las mismas unidades.

Una vez más, la presión calculada no será la presión verdadera del nivel del mar porque la atmósfera es raramente “estándar.”

Ésta puede ser la fórmula programada en su barómetro electrónico, pero es difícil saberlo. Si es, y usted no es tan lejano de un aeropuerto tal que el gradiente de presión horizontal es un problema, usted debe encontrar el acuerdo (dentro de algunos centésimo de una pulgada) entre el ajuste del altímetro del aeropuerto de su presión de la “estación” reducida al nivel del mar usando la atmósfera estándar.

Weatherwise

Respuesta de Thomas Schlatter, meteorólogo retirado y voluntario en Earth System Research Laboratory de la NOAA en Boulder, Colorado.

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RAM. También te podrían interesar estos artículos relacionados

Esta entrada se publicó en Reportajes en 07 Feb 2018 por Francisco Martín León