Elementos meteorológicos e instrumentación transferencia de aspectos relacionados con el monitoreo de condiciones climáticas y subproductos.

1. ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS
AUTOMÁTICAS
ESPINAL – TOLIMA
4 JULIO 2013
Presentado por: Diego F. Alzate

2. TIPOS DE ESTACIONES
SINÓPTICA PRINCIPAL:
• Convenidas internacionalmente.
• Los datos se toman horariamente: nubosidad, dirección y velocidad de los vientos, presión atmosférica,
temperatura del aire, tipo y altura de las nubes, visibilidad, fenómenos especiales, características de
humedad, precipitaciones, temperaturas extremas, capa significativas de las nubes, recorrido del viento
y secuencia de los fenómenos atmosféricos.
• Esta información se codifica y se intercambia a través de los centros mundiales con el fin de alimentar
los modelos globales y locales de pronóstico y para el servicio de la aviación.
CLIMATOLÓGICA PRINCIPAL:
• Provista para realizar observaciones del tiempo atmosférico actual, cantidad, visibilidad, precipitaciones,
temperatura del aire, humedad, viento, radiación solar, evaporación y otros fenómenos especiales.
Normalmente se realizan unas tres mediciones diarias.
CLIMATOLÓGICA ORDINARIA:
• Provista obligatoriamente de termómetro y pluviómetro, para así poder medir la precipitaciones y la
temperatura de manera instantánea.
PLUVIOMÉTRICA:
• Tiene un pluviómetro o recipiente que permite medir la cantidad de lluvia caída entre dos mediciones
realizadas consecutivas.
AGROMETEOROLÓGICA ??

3. Qué es una estación agrometeorológica
automática?
Estructura o dispositivo dotado con
sensores que:
• Responde a estímulos electrónicos,
• Registra y colecta información
agrometeorológica en forma automática
(en tiempo real),
• Permiten monitorear la variación de:
Importante las variables de humedad foliar y
temperatura y humedad del suelo.

4. RED EQUILIBRADA
• AQUELLA QUE ESTÁ EN CAPACIDAD DE
DETECTAR CON PRECISIÓN Y
CONSISTENCIA LOS FENÓMENOS Y
VARIABLES METEOROLÓGICAS EN LAS
DIFERENTES ESCALAS EN UNA REGIÓN
CONSIDERADA.
• DICHA RED DEBE AJUSTARSE A LOS
PROYECTOS Y FINES REQUERIDOS

5. Klimastationen
Messnetze des DWD

6. Niederschlagsstationen
Messnetze des DWD

7. DISTANCIA ENTRE ESTACIONES Y RADIO DE ACCIÓN
SEGÚN OMM PARA TERRENOS PLANOS (Sin influencia por relieve):
En general se considera montañoso todo terreno que sobrepase los 200
msnm

8. Aspectos a tener en cuenta
Organización Meteorológica Mundial (OMM):
• La temperatura del aire ambiental y la humedad relativa se
mide generalmente entre 1,5 y 2 m sobre el suelo. (1.75 - 1.8
m)
• Los sensores de temperatura y humedad se sitúan de tal
manera que el obstáculo u obstrucción más cercana esté a
una distancia superior a cuatro veces su altura, y al menos a
30 m de grandes áreas, o carreteras. Debe contar con buena
aireación, es decir, la circulación del viento no debe estar
bloqueada.
• El pluviómetro debe estar alejado al menos la mitad de la
altura del obstáculo más cercano cuando. (Ejemplo: 1.5
metros si el obstáculo tiene 3 metros).

9. Sensores de T, HR y Pluviómetro
Fuente: http://wiki.wunderground.com/index.php/PWS_-_Siting

10. Aspectos a tener en cuenta
 Se debe revisar con alguna frecuencia el pluviómetro para ver que no tenga agujeros
en ninguna de sus partes, esté libre de tierra, insectos o basuras y que esté firme y
bien nivelado.
• Para mediciones de vientos se recomienda para agricultura y otras aplicaciones a 2
m sobre el suelo, aunque para fines sinópticos se realiza a 10m. El anemómetro
debe ser el objeto más alto alrededor de la estación.
• Se debe evitar la cercanía a grandes fuentes de calor industrial, techos, cuestas
empinadas, vegetación alta, pantanos, lugares bajos sujetos a encharcamiento
después de eventos de lluvia, y en la vecindad de escapes de aire (ej.: túnel o paso
subterráneo).
• Se recomienda cobertura del suelo de pasturas bajas, no arvenses.
• Altura de sensores de radiación, brillo solar y precipitación no tienen normas
específicas porque no responden a un gradiente vertical.

11. Estación Davis Pro2 Plus
Ventajas:
• Es una estación sencilla de instalar,
operar.
• Cuenta sensores UV y de radiación.
• Hasta 300m en áreas despejadas
para la comunicación entre la
consola y la estación.
• Ofrece la posibilidad de ventilación
activa para el sensor de temperatura
y humedad – mayor precisión
• Permite la instalación de más
sensores, con opción de aplicaciones
agrometeorológicas.
• Puede operar con software libre
para el manejo de los datos y
transmisión a páginas web.
Desventajas:
• Costo medianamente alto comparado con
otras opciones.
• La gran mayoría están conectadas a un
servidor privado que no es de acceso libre.
• Construcción y/o ensamble en un solo
cuerpo.
• Incorpora elementos de color negro que
absorbe la radiación y genera más calor
alrededor.

12. ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS DE
BAJO COSTO: DESCRIPCIÓN,
APLICACIONES Y POTENCIALIDADES
ESPINAL – TOLIMA
JULIO 4 2013

13. Estación PCE FWS 20/Watson WH1081/Ambient
Weather 2080
Es un equipo multifuncional que permite detectar de forma precisa la
dirección del viento, velocidad del viento, temperatura, humedad relativa y
pluviosidad. La fabrica la empresa FINE OFFSET en China.
Corresponde a una estación de gama baja aunque con muy buena relación
precio-producto-calidad.

14. Características
• Posibilidad de activar diferentes funciones de alarma en la estación
meteorológica para generar alertas (cantidad de lluvia en una hora, en
un día, temperatura, velocidad del aire, presión atmosférica, etc.).
• Los valores meteorológicos se envían por radio a la base a una
distancia máxima de 100 metros. La pantalla táctil permite descargar
de forma muy sencilla los datos de la estación meteorológica.
• El transmisor y los sensores son alimentados por dos pilas AA.
• El puerto USB, que incluye el cable USB, le permite transmitir los datos
de la estación meteorológica al PC o portátil. Estos datos van
acompañados de fecha y hora para poder analizarlos en período de
tiempo más largo.

17. Ventajas:
Es una estación de bajo costo, sencilla de instalar, operar y el mantenimiento es también
de muy bajo costo.
Ofrece buena resolución (0.1°C y 0.2mm) y aunque no se puede considerar como un
equipo profesional, si es ampliamente utilizado para medición y monitoreo del clima en
varios continentes.
No requiere conexión eléctrica, solo requiere 2 pilas normales para el funcionamiento de
los sensores y 2 o 3 para la consola. Con esta configuración la estación puede operar
autónomamente entre uno y dos años, tiempo al cabo del cual solo requeriría el cambio de
pilas.
No se incurre en gastos de software ya que opera con versiones libres que ofrecen todas
las funcionalidades de conexión a internet para el envío de los datos en tiempo real.
Desventajas:
La protección original de los sensores de temperatura y precipitación es insuficiente para
brindar una correcta aireación y protección contra la radiación solar.
No tiene sensor de rayos UV.

18. CONTENIDO
Foto 1. Instrumentos de la estación PCE FWS 20
Fuente: Autor, 2012.
1. Garita de protección para el sensor de temperatura y humedad relativa (original)
2. Sensor de precipitación (montaje original)
3. Celda solar para la recarga de las baterias del sensor de temperatura y humedad
4. Sensor de dirección del viento
5. Sensor de velocidad del viento
6. Interior del sensor de temperatura y humedad
7. Interior del sensor de precipitación
8. Instalación final del sensor de precipitación
9. Data Logger/panel de visualización de los datos

19. Estación de bajo costo instalada
en la sede del CIAT en Palmira

20. Estación de bajo costo instalada
en Córdoba

21. Temperatura y HR: sensor DHT11.
• Dos sensores resistivos de respuesta rápida en las medidas.
• Garantizan una alta fiabilidad y estabilidad en el largo plazo en las medidas
• Estrictamente calibrado en laboratorio, garantizando una extrema precisión en
la calibración.
• Los coeficientes de calibración se almacenan como programas en la memoria,
que son empleados por el proceso de detección de señal interna del sensor.
• Precisión: Humedad ± 4 a 5 % - Temperatura: ± 0.5 a 1° C

22. PRECIPITACION:
• Sistema de balancín: al llenarse de agua en uno de sus brazos, cae por su
propio peso y evacua el agua por unos orificios situados a la izquierda y a la
derecha.
• Cada caída representa 0.2 mm de lluvia (resolución instrumental).
• El movimiento del balancín es detectado por un sensor magnético que
envía un pulso al emisor de datos de la estación, siendo este proceso
realizado constantemente en un evento de lluvia.
• Precisión: ± 1 mm
VELOCIDAD DEL VIENTO:
• Se utiliza un anemómetro convencional de cazoletas que gira de acuerdo a
la velocidad del viento.
• Precisión: ± 0.3 m/s
DIRECCIÓN DEL VIENTO:
• Se utiliza una veleta que tiene en su interior un potenciómetro y que
arroja valores de dirección de 0 a 359C.
• Precisión: ± 1°

23. NORMA IPX: INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A
PRUEBA DE AGUA
IPX 0 : Sin ninguna protección.
IPX 8: El equipo puede ser sumergido en agua de
acuerdo con las condiciones del fabricante.
Estación:
IPX 3  Protegido contra caídas de agua desde un
punto vertical hasta 60 ° a 10 litros por minuto y a
una presión de 80 a 100 KN/m2 durante 5 minutos.
(Una lluvia de 600 mm en una hora!!!!)

24. Proceso de captura, transmisión, recepción y consulta de datos
Quelle: http://www.meteostar.com.ar/modulo

25. Visualización de datos
Quelle: Alzate, 2012.

26. PLATAFORMA AGROCLIMÁTICA
www.diegoalzateclim.site90.com

27. SERVIDOR WEATHER UNDERGROUND
http://deutsch.wunderground.com/weatherstation/WXDailyHistory.asp?ID=ICUNDINA7&day=27&month=06&year=2013

28. SERVIDOR AWEKAS
http://www.awekas.at/de/uebersicht.php?karte=sa&action=zoom&zoom=130&zoomold=130&x=1237&y=404&geosuche=Bogot%C3%A1

29. PRUEBA COMPARATIVA ESTACIÓN
BAJO COSTO VS. ESTACIÓN
PROFESIONAL SERVICIO
METEOROLÓGICO ALEMÁN

30. Instalación:

31. • Mejoras:

32. • Sensor de lluvia:

33. Especificaciones Técnicas
Tiempo de medición: 17.10.2012 hasta 22.11.2012
No. de días: 37
No. de datos comparados: 9961 para cada variable (envío de datos cada 5
minutos)
La estación FWS 20 fue instalada en el mismo lugar que se encuentra la
estación de la sede regional de Brunswick de la división de
agrometeorología del Servicio Meteorológico Alemán. Las coordenadas
exactas de instalación son las siguientes:
N 52ο17’29.3”
E 10ο26’45.7”
Altura: 83 msnm

34. Resultados
• Lluvia
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
Precipitación
diaria mm PCE
Precipitacion
diaria mm DWD

35. • Lluvia
Estimador
Estación
FWS DWD
Media (mm) 1.76 1.546
Desv. Estándar 1.257 1.401
Min (mm) 0.300 0.010
1st Cuartil 0.600 0.200
Median (mm) 1.800 1.700
3rd Cuartil 2.550 2.400
Max (mm) 3.600 4.000
Días de lluvia 15
Konsistenz K. 97.64 %
Inkonsistenz K 2.36%
Coeficiente de consistencia
Total en 37 días: FWS 25.50 mm
DWD 25.39 mm
Resultados

36. Resultados
• Temperatura

37. Resultados
• Temperatura
Konsistenz K. 99.25%
Inkonsistenz K 0.75%
Daten
Konsistenz Koeffizient
Estimador
Estación
FWS DWD
Media (°C) 7.002 6.994
Desv. Estándar 5.147 4.959
Min (°C) -3.330 -2.960
1st Cuartil 3.570 3.640
Median (°C) 6.800 6.830
3rd Cuartil 9.740 9.723
Max (°C) 26.270 23.880

38. Resultados
• Temperatura

39. Resultados
• Humedad Relativa

40. Resultados
• Humedad relativa
Konsistenz K. 94.12%
Inkonsistenz K 5.88%
Daten
Konsistenz Koeffizient
Estimador
Estación
FWS DWD
Media (%) 84.182 87.055
Desv.
Estándar
11.828 12.139
Min (%) 41.000 45.900
1st Cuartil 76.330 79.500
Median (%) 86.000 90.500
3rd Cuartil 94.000 97.300
Max (%) 99.000 100.000

41. Resultados
• Dirección del viento

42. Resultados
• Dirección del viento
Konsistenz K. 71.85%
Inkonsistenz K 28.15%
Daten
Konsistenz Koeffizient
Estimador
Estación
FWS DWD
Media (°) 188.800 186.600
Desv. Estándar 69.949 69.354
Min (°) 0.000 0.100
1st Cuartil 135.000 127.700
Median (°) 180.000 192.600
3rd Cuartil 255.000 246.800
Max (°) 330.000 358.000

43. Resultados
• Dirección del viento

44. Resultados
• Velocidad del viento

45. Resultados
• Velocidad del viento
Konsistenz K. 90.25%
Inkonsistenz K 9.75%
Daten
Konsistenz Koeffizient
Estimador
Estación
FWS DWD
Media (m/s) 1.446 1.317
Desv. Estándar 1.160 1.001
Min (m/s) 0.000 0.000
1st Cuartil 0.570 0.580
Median (m/s) 1.130 1.050
3rd Cuartil 1.978 1.750
Max (m/s) 6.130 5.270

46. DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!!
GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!