observación meteorológica de superficie

Las observaciones meteorológicas de superficie son los datos fundamentales utilizados por razones de seguridad y climatológicas para pronosticar el tiempo y emitir alertas en todo el mundo. ^{[ 1 ]} Pueden tomarse manualmente, por un observador meteorológico, por computadora mediante el uso de estaciones meteorológicas automatizadas , o en un esquema híbrido que utiliza observadores meteorológicos para complementar la estación meteorológica automatizada. La OACI define la Atmósfera Estándar Internacional (ISA), que es el modelo de la variación estándar de presión , temperatura , densidad y viscosidad con la altitud en la atmósfera terrestre , y se utiliza para reducir la presión de una estación a la presión a nivel del mar. Las observaciones de aeropuertos pueden transmitirse en todo el mundo mediante el uso del código de observación METAR . Las estaciones meteorológicas personales que toman observaciones automatizadas pueden transmitir sus datos a la mesonet de los Estados Unidos a través del Programa de Observadores Meteorológicos Ciudadanos (CWOP), a la Oficina Meteorológica del Reino Unido a través de su sitio web de Observaciones Meteorológicas (WOW), ^{[ 2 ]} o internacionalmente a través del sitio web Weather Underground . ^{[ 3 ]} Tradicionalmente se utiliza un promedio de treinta años de las observaciones meteorológicas de una ubicación para determinar el clima de la estación . ^{[ 4 ]} En los EE. UU., una red de observadores cooperativos realiza un registro diario de información meteorológica resumida y, a veces, de información sobre el nivel del agua.

Se atribuye al reverendo John Campanius Holm el haber realizado las primeras observaciones meteorológicas sistemáticas en la América colonial. Fue capellán en la colonia de Swedes Fort, cerca de la desembocadura del río Delaware. Holm registró observaciones diarias sin instrumentos durante 1644 y 1645. Si bien se documentaron numerosos otros relatos de eventos meteorológicos en la costa este durante el siglo XVII, el presidente George Washington mantuvo un diario meteorológico detallado a finales del siglo XVIII en Mount Vernon, Virginia. El número de observadores meteorológicos rutinarios aumentó significativamente durante el siglo XIX. En 1807, el Dr. B.S. Barton de la Universidad de Pensilvania solicitó a los miembros de toda la Unión de la Sociedad Linneana de Filadelfia que mantuvieran estaciones de observación meteorológica instrumentadas para establecer una historia climatológica. A principios del siglo XX, numerosas estaciones de observación se trasladaron de las granjas a los distritos residenciales de las ciudades, donde se podía enviar por correo los formularios de observación. Para 1926, había más de 5000 estaciones de observación ubicadas en todo Estados Unidos, las Indias Occidentales y el Caribe. En 1939, la Oficina de Aeronáutica de la Armada de los Estados Unidos comenzó a desarrollar activamente estaciones meteorológicas automatizadas . ^{[ 5 ]}

Las observaciones meteorológicas de superficie se han realizado tradicionalmente en aeropuertos debido a las preocupaciones de seguridad durante los despegues y aterrizajes. La OACI define la Atmósfera Estándar Internacional (también conocida como Atmósfera Estándar de la OACI ), que es el modelo de la variación estándar de la presión , la temperatura , la densidad y la viscosidad con la elevación / altitud en la atmósfera terrestre . Esto es útil para calibrar instrumentos y diseñar aeronaves, ^{[ 6 ]} y se utiliza para reducir la presión de una estación a la presión a nivel del mar (SLP), donde luego se puede utilizar en mapas meteorológicos . ^{[ 7 ]}

En Estados Unidos, la FAA exige la toma de observaciones meteorológicas en los aeropuertos más grandes por razones de seguridad. Para facilitar la compra de una estación meteorológica aeroportuaria automatizada , como ASOS, la FAA permite que se utilicen fondos federales para la instalación de estaciones meteorológicas certificadas en aeropuertos. ^{[ 8 ]} Las observaciones aeroportuarias se transmiten a nivel mundial mediante el código de observación METAR . Los informes METAR suelen provenir de aeropuertos o estaciones permanentes de observación meteorológica. Los informes se generan cada hora; sin embargo, si las condiciones cambian significativamente, pueden actualizarse en informes especiales denominados SPECI. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

Las observaciones meteorológicas de superficie pueden incluir los siguientes elementos:

• El identificador de estación , o identificador de ubicación , consta de cuatro caracteres para las observaciones METAR, ^{[ 13 ]} donde el primero representa la región del mundo en la que se encuentra la estación. Por ejemplo, la primera letra para las áreas en y alrededor del Océano Pacífico es P, y para Europa es E. El segundo carácter puede representar el país o estado en el que se encuentra la ubicación. Para Hawái, las dos primeras letras son "PH", mientras que para Gran Bretaña, las dos primeras letras del identificador de estación son "EG". Canadá y los Estados Unidos continentales son una excepción, donde las primeras letras C y K representan las regiones, respectivamente. Las dos o tres últimas letras normalmente representan el nombre de la ubicación o aeropuerto.
• Visibilidad , medida en metros para la mayoría de los sitios en todo el mundo, excepto en los Estados Unidos donde se informan millas terrestres. ^{[ 14 ]}
• Visibilidad de la pista , medida en metros en muchos lugares del mundo, o en pies dentro de los Estados Unidos. ^{[ 14 ]}
• La temperatura es una medida de la energía cinética de una muestra de materia. La temperatura es la propiedad física única que determina la dirección del flujo de calor entre dos objetos colocados en contacto térmico. Si no hay flujo de calor, los dos objetos tienen la misma temperatura; ^{[ 15 ]} de lo contrario, el calor fluye del objeto más caliente al más frío. En meteorología , la temperatura se mide con termómetros expuestos al aire pero protegidos de la exposición solar directa. ^{[ 16 ]} En la mayor parte del mundo, la escala de grados Celsius se utiliza para la mayoría de las mediciones de temperatura. Sin embargo, Estados Unidos es el último país importante en el que la escala de grados Fahrenheit se utiliza en la mayoría de las personas, la industria, la meteorología popular y el gobierno. ^{[ 14 ]} A pesar de esto, los informes METAR de Estados Unidos también informan la temperatura (y el punto de rocío, véase más abajo) en grados Celsius.
• El punto de rocío es la temperatura a la que debe enfriarse una determinada porción de aire, a presión atmosférica constante , para que el vapor de agua se condense en agua. El agua condensada se llama rocío . El punto de rocío es un punto de saturación . Cuando la temperatura del punto de rocío cae por debajo del punto de congelación, se llama punto de escarcha , ya que el vapor de agua ya no crea rocío, sino que crea escarcha o glaciación por deposición . ^{[ 17 ]} El punto de rocío está asociado con la humedad relativa . Una humedad relativa alta indica que el punto de rocío está más cerca de la temperatura actual del aire. Si la humedad relativa es del 100%, el punto de rocío es igual a la temperatura actual. Dado un punto de rocío constante, un aumento de la temperatura conducirá a una disminución de la humedad relativa. A una presión barométrica dada, independientemente de la temperatura, el punto de rocío determina la humedad específica del aire. El punto de rocío es una estadística importante para los pilotos de aviación general , ya que se utiliza para calcular la probabilidad dey niebla en el carburador . Cuando se utiliza junto con la temperatura del aire, se puede emplear una fórmula para estimar la altura de las nubes cumuliformes o convectivas. ^{[ 18 ]}
• El viento se determina mediante anemómetros y veletas , o aeroveletas , ubicadas a una altura estándar de 10 metros (33 pies) sobre el nivel del suelo (AGL). La velocidad media del viento se mide utilizando un promedio de dos minutos en Estados Unidos ^{[ 19 ]} y un promedio de 10 minutos en otros lugares ^{[ 20 ]} . La dirección del viento se mide en grados, donde el norte representa 0 o 360 grados, con valores que aumentan desde 0 en sentido horario desde el norte. Se registran ráfagas de viento cuando hay una variación de la velocidad del viento superior a 10 nudos (5,1 m/s) entre los picos y las calmas durante el período de muestreo ^{[ 19 ] .}  
• La presión a nivel del mar (SLP) es la presión al nivel del mar o (cuando se mide a una elevación determinada en tierra) la presión de la estación reducida al nivel del mar, suponiendo una capa isotérmica a la temperatura de la estación. Esta es la presión que normalmente se da en los informes meteorológicos de radio, televisión, periódicos o internet. Cuando los barómetros domésticos se ajustan para coincidir con los informes meteorológicos locales, miden la presión reducida al nivel del mar, no la presión atmosférica local real. La reducción al nivel del mar implica que el rango normal de fluctuaciones de presión es el mismo para todos. Las presiones que se consideran altas o bajas no dependen de la ubicación geográfica. Esto hace que las isobaras en un mapa meteorológico sean herramientas significativas y útiles. ^{[ 21 ]}
• El ajuste del altímetro es un término y una magnitud que se utiliza en aviación . La presión atmosférica regional o local al nivel medio del mar se denomina ajuste del altímetro , y es la presión que calibra el altímetro para mostrar la altura sobre el suelo en un aeródromo QNH determinado. ^{[ 22 ]}
• Las condiciones meteorológicas actuales , que presentan restricciones a la visibilidad o presencia de truenos o chubascos , se informan en las observaciones para alertar a la aviación sobre posibles amenazas durante los aterrizajes y despegues en los aeropuertos. Los tipos incluidos en las observaciones meteorológicas de superficie incluyen precipitación, oscurecimientos y otros fenómenos meteorológicos como remolinos de polvo/arena bien desarrollados, chubascos, actividad tornádica, tormentas de arena, ceniza volcánica y tormentas de polvo. ^{[ 23 ]}
• La intensidad de la precipitación se mide principalmente por motivos meteorológicos. Sin embargo, también puede ser relevante para la aviación, ya que las precipitaciones intensas pueden limitar la visibilidad. Además, la intensidad de la lluvia helada puede determinar el riesgo que supone para los pilotos volar cerca de ciertas zonas, puesto que puede representar un peligro en vuelo al depositar hielo en las alas de las aeronaves, lo que puede ser perjudicial para el vuelo. ^{[ 24 ]}
• La cantidad de precipitación registrada en las últimas 1, 3, 6 o 24 horas es de particular interés para los meteorólogos a la hora de verificar las cantidades de precipitación pronosticadas y determinar las climatologías de las estaciones meteorológicas.
• La cantidad de nieve caída durante las últimas 6 horas se toma en cuenta para fines meteorológicos y climatológicos. Sin embargo, también puede reportarse cada hora mediante la anotación "SNOINCR" para informar a los técnicos de pista sobre la frecuencia con la que deben retirar la nieve de las pistas de aterrizaje y las calles de rodaje.
• La profundidad de la nieve se mide una vez al día por motivos meteorológicos y climatológicos. Sin embargo, durante los periodos de nevadas, se mide cada seis horas para determinar la cantidad de nieve caída recientemente. ^{[ 25 ]}

Los datos recopilados por las ubicaciones terrestres codificadas en METAR se transmiten mundialmente a través de líneas telefónicas o tecnología inalámbrica. Dentro de las organizaciones meteorológicas de muchos países, estos datos se representan en un mapa meteorológico utilizando el modelo de estación . Un modelo de estación es una ilustración simbólica que muestra el tiempo que ocurre en una estación de reporte determinada . ^{[ 28 ]} Los meteorólogos crearon el modelo de estación para representar varios elementos meteorológicos en un espacio pequeño en los mapas meteorológicos . ^{[ 29 ]} Los mapas llenos de gráficos densos del modelo de estación pueden ser difíciles de leer, pero permiten a los meteorólogos, pilotos y marineros ver patrones meteorológicos importantes.

Los mapas meteorológicos se utilizan para mostrar información rápidamente mostrando el análisis de varias cantidades meteorológicas en varios niveles de la atmósfera, en este caso la capa superficial. ^{[ 30 ]} Los mapas que contienen modelos de estaciones ayudan en el dibujo de isotermas , lo que identifica más fácilmente los gradientes de temperatura, ^{[ 31 ]} y puede ayudar en la localización de frentes meteorológicos . Las líneas de corriente bidimensionales basadas en velocidades del viento muestran áreas de convergencia y divergencia en el campo de viento, que son útiles para determinar la ubicación de características dentro del patrón de viento. Un tipo popular de mapa meteorológico de superficie es el análisis meteorológico de superficie , que traza isobaras para representar áreas de alta y baja presión .

Durante más de un siglo, se han recibido informes de los océanos del mundo en tiempo real por motivos de seguridad y para ayudar con la predicción meteorológica general. Los informes se codifican utilizando el código sinóptico y se transmiten por radio o satélite a las organizaciones meteorológicas de todo el mundo. ^{[ 32 ]} Los informes de las boyas son automatizados y el país que amarró la boya en esa ubicación se encarga de su mantenimiento. Las boyas amarradas más grandes se utilizan cerca de la costa, mientras que las boyas a la deriva más pequeñas se utilizan más lejos en el mar. ^{[ 33 ]}

Debido a la importancia de los informes de la superficie del océano, se estableció el programa voluntario de buques de observación (VOS, por sus siglas en inglés) para capacitar a las tripulaciones en la toma de observaciones meteorológicas en alta mar y también para calibrar los sensores meteorológicos utilizados a bordo de los buques al llegar a puerto, como barómetros y termómetros . ^{[ 34 ]} La escala de Beaufort todavía se usa generalmente para determinar la velocidad del viento a partir de observaciones manuales en alta mar. Los buques con anemómetros tienen problemas para determinar la velocidad del viento a velocidades más altas debido a la obstrucción de los instrumentos por el aumento del oleaje.

El clima (del griego antiguo klima ) se define comúnmente como el tiempo meteorológico promediado durante un largo período de tiempo. ^{[ 35 ]} El período de promedio estándar es de 30 años para una ubicación específica, ^{[ 4 ]} pero se pueden usar otros períodos. El clima incluye estadísticas distintas al promedio, como la magnitud de las variaciones diarias o anuales. La definición del glosario del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) es:

El clima, en sentido estricto, se define generalmente como el "tiempo promedio" o, de forma más rigurosa, como la descripción estadística, en términos de la media y la variabilidad, de cantidades relevantes durante un período que abarca desde meses hasta miles o millones de años. El período clásico es de 30 años, según la definición de la Organización Meteorológica Mundial ( OMM ). Estas cantidades suelen ser variables superficiales como la temperatura, la precipitación y el viento. El clima, en sentido amplio, es el estado, incluyendo una descripción estadística, del sistema climático. ^{[ 36 ]}

La principal diferencia entre el clima y el tiempo cotidiano se resume mejor con la frase popular: «El clima es lo que esperas, el tiempo es lo que obtienes». ^{[ 37 ]} A lo largo de periodos históricos , existen varias variables estáticas que determinan el clima, entre ellas: latitud, altitud, proporción de tierra respecto al agua y proximidad a océanos y montañas. El grado de cobertura vegetal afecta la absorción del calor solar, la retención de agua y las precipitaciones a nivel regional.

• Estación meteorológica automática y estación meteorológica automatizada para aeropuertos
• detección de rayos
• METAR , formato estandarizado internacionalmente para la elaboración de informes meteorológicos.
• Pronóstico de aeródromo terminal (TAF) , formato de pronóstico meteorológico estandarizado internacionalmente
• Pronóstico del tiempo , estudio de la predicción de las condiciones atmosféricas.

• Resúmenes diarios de datos meteorológicos y climatológicos en superficie (Daymet)
• Guía de capacitación en observaciones meteorológicas de superficie
• Manual de Normas de Observación Meteorológica de Superficie (MANOBS), 8.ª edición, Enmienda 1