TEMA 3 PARTE 1 PDF

1. La Meteorología en el contexto aeronáutico. 1.1. Meteorología y Aviación. La Meteorología es la ciencia interdisciplinaria, basada fundamentalmente en la Física de la Atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen. Se debe...

1. La Meteorología en el contexto aeronáutico. 1.1. Meteorología y Aviación. La Meteorología es la ciencia interdisciplinaria, basada fundamentalmente en la Física de la Atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen. Se debe distinguir entre el tiempo, que la Organización Meteorológica Mundial (0MM) define como el “estado de la atmósfera en un instante dado, definido por los diversos elementos meteorológicos y el clima, definida por la misma organización como la ““síntesis de las condiciones meteorológicas en un lugar determinado, caracterizadas por estadísticas a largo plazo de los elementos meteorológicos en dicho lugar”. Imagen de satélite de Europa Occidental, tratada para diferenciar masas de aire. Cuando la Meteorología se ocupa de los fenómenos y variables meteorológicos que afectan a las operaciones de las aeronaves, tanto en tierra como en vuelo, se habla de Meteorología Aeronáutica. La información meteorológica suministrada siempre presenta una doble vertiente:  la información referente a la situación meteorológica observada en un momento relativamente reciente, que resulta necesaria para la prestación de los servicios aeroportuarios y de tránsito aéreo y que puede afectar tanto a las distintas fases del vuelo como a los movimientos de las aeronaves en plataforma.  la información relativa a la situación meteorológica prevista, que permite anticiparse a la misma y adoptar decisiones, al objeto de optimizar las operaciones o mitigar los efectos negativos de los fenómenos meteorológicos. Debido a la propia inexactitud e incertidumbre inherente al desarrollo de los fenómenos atmosféricos, el valor especificado del pronóstico debe entenderse como el valor más probable que pueda tener dicho elemento durante el periodo del pronóstico. La información meteorológica es primordial y debe estar disponible de forma adecuada para los siguientes destinatarios: o Los operadores y los miembros de la tripulación de vuelo para la planificación previa al vuelo y durante el vuelo. o Los proveedores de servicios de tránsito aéreo y de servicios de información de vuelo, o Las unidades de servicio de búsqueda y salvamento, y o Los aeropuertos. 1.2. Organización del servicio meteorológico para la Navegación Aérea internacional. El servicio meteorológico prestado a la navegación aérea internacional está regulado por el Anexo 3 de OACI, y establecido de acuerdo con los siguientes principios fundamentales: a. La finalidad del servicio meteorológico para la navegación aérea internacional es contribuir a su seguridad operacional, regularidad y eficiencia de la navegación aérea internacional. b. Cada estado miembro determina el servicio meteorológico que presta en el espacio aéreo situado sobre su territorio y, si fuera el caso, sobre aguas internacionales u otras áreas situadas fuera del territorio del Estado interesado. Para ello tiene en cuenta los acuerdos regionales de navegación aérea establecidos para las regiones1 de OACI a las que pertenezca su espacio aéreo. En lo relativo a la meteorología aeronáutica, la OACI trabaja en estrecha cooperación con la Organización Meteorológica Mundial (OMM), que es un organismo especializado de las Naciones Unidas. El servicio meteorológico a la navegación aérea internacional presta a través de los siguientes centros y oficinas que operan de forma interrelacionada: ÁMBITO EN QUE SE PRESTA EL SERVICIO Mundial OFICINA RESPONSABLE Centros Mundiales de Pronóstico de Área (WAFC) Centros de Avisos de Cenizas Volcánicas (VAAC) Regional Centros de Avisos de Ciclones Tropicales (TCAC) Centros Meteorológicos Regionales Especializados para el Transporte y Dispersión de Materiales Radiactivos en la Atmósfera (CMRE) FIR2 Aeródromo Oficinas de Vigilancia Meteorológica. Estaciones Meteorológicas Aeronáuticas. En el siguiente cuadro podremos ver y comparar cómo funcionan dichos centros 2 El FIR está explicado en el Tema de Instituciones y Legislación Aeronáuticas, punto 4.7.3 Centro meteorológico designado para preparar y expedir pronósticos del tiempo significativo y en Función altitud en forma digital a escala mundial directamente a los Estados utilizando los servicios basados en Internet del servicio fijo aeronáutico. Oficinas Se compone de dos centros: el WAFC de Londres y el WAFC de Washington. En caso de interrupción de las actividades de uno de los WAFC, el otro WAFC asume sus funciones. Elaboran WAFC Informa ción VAAC  Pronósticos mundiales reticulares a diferentes niveles de viento, temperatura y humedad, etc.  Pronósticos mundiales sobre fenómenos de tiempo significativo.  Relativa a la liberación accidental de materiales radiactivos a la atmósfera y pronósticos de su evolución de los Centros Meteorológicos Regionales Especializados para incluirla en sus pronósticos. Reciben  Sobre cenizas volcánicas de los Centros de avisos de cenizas volcánicas (VAAC)para información incluirla en sus pronósticos.  Sobre los Centros de avisos de ciclones tropicales (TCAC), para incluirla en sus pronósticos. Centro meteorológico designado en virtud de un acuerdo regional de navegación aérea para proporcionar información de asesoramiento sobre la extensión lateral y vertical y el movimiento pronosticado de las cenizas volcánicas en la atmósfera a:  las oficinas de vigilancia meteorológica, Función  los centros de control de área,  los centros de información de vuelo y  los centros mundiales de pronósticos de área.  los bancos internacionales de datos OPMET. Existen nueve VAAC por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) y en estrecha cooperación con la OMM y la Unión internacional de Geodesia y Geofísica (UIGG).  Está a cargo de algunos Miembros de la OMM que han aceptado esa responsabilidad y Oficinas Gestión de proporcionan información meteorológica en apoyo del sistema de vigilancia de los volcanes en las aerovías internacionales. dichos  Mantendrán la vigilancia 24 horas al día. centros  En caso de interrupción del funcionamiento de un VAAC sus funciones las llevará a cabo otro VAAC. TCAC Centro meteorológico designado en virtud de un acuerdo regional de navegación aérea para proporcionar a las oficinas de vigilancia meteorológica, a los centros WAFC y a los bancos Función internacionales de datos OPMET información sobre la posición, la dirección y la velocidad de movimiento pronosticadas, así como de la presión central y el viento máximo pronosticados en la superficie de los ciclones tropicales. Oficinas CMRE Los siete TCAC asumen la responsabilidad regional de suministrar avisos y comunicados sobre todos los ciclones tropicales, huracanes o tifones en todo el mundo. Se han designado varios Centros Meteorológicos Regionales Especializados (CMRE) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) con la responsabilidad de proporcionar mapas de Función pronósticos (productos) para la trayectoria y depósitos de materiales radiactivos liberados a la atmósfera. Oficinas Son ocho centros: Beijing, Exeter, Melbourne, Montreal, Obninsk, Tokio, Toulouse y Washington. Mantendrán la vigilancia continua de las condiciones meteorológicas que afecten a las operaciones de vuelo dentro de la región o regiones de información de vuelo asignadas. Oficinas de Prepararán y difundirán información sobre la presencia prevista de fenómenos meteorológicos en vigilancia Función ruta especificados, que puedan afectar a la seguridad de las operaciones dentro de la región o meteoroló regiones de información de vuelo asignadas. gica Proporcionarán la información recibida sobre actividad precursora de erupciones volcánicas, erupciones volcánicas y nubes de cenizas volcánicas. Proporcionarán la información recibida sobre liberación accidental de materiales radiactivos a la atmósfera en el área sobre la que mantienen vigilancia. Oficinas En España hay dos Oficinas a cargo de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), una en Valencia para el FIR Madrid y para el FIR Barcelona, y otra en Las Palmas de Gran Canaria para el FIR Canarias. Cada Estado contratante establecerá una o más oficinas meteorológicas de aeródromo para el suministro del servicio meteorológico necesario que permita atender las necesidades de la navegación aérea internacional. Prepararán pronósticos de las condiciones meteorológicas locales del aeródromo o aeródromos. Mantendrán una vigilancia meteorológica continua en los aeródromos, para los cuales haya sido designada, para preparar pronósticos Función Suministrarán exposiciones verbales, consultas y documentación de vuelo a los miembros de las tripulaciones de vuelo o a otro personal de operaciones de vuelo. Proporcion  Otros tipos de información meteorológica a los usuarios aeronáuticos, así como la arán información meteorológica disponible.  La información recibida sobre cenizas volcánicas a la dependencia de servicios de tránsito aéreo, a la dependencia de servicios de información aeronáutica y a la oficina de vigilancia meteorológica asociadas. Oficinas meteoroló gicas Oficinas Estaciones meteorológicas aeronáuticas (EMAe) Oficinas meteorológicas de aeródromo (OMAe)  Realizan las observaciones meteorológicas ordinarias y especiales del aeródromo y la vigilancia del tiempo presente (principalmente, informes METAR/SPECI).  AEMET tiene oficinas meteorológicas en los 40 aeropuertos de la red de AENA y 8 bases aéreas abiertas al tráfico civil.  Realizan la vigilancia meteorológica y las predicciones de aeródromo para los aeródromos bajo su responsabilidad (principalmente TAF, TREND y avisos de aeródromo).  Existen 5: Las Palmas, Madrid, Santander, Sevilla y Valencia. Efectúan observaciones ordinarias a intervalos fijos de cada media hora o cada hora (para el METAR) Estaciones Función y se completan con las observaciones especiales cuando ocurren cambios especificados con respecto meteoroló al viento, la visibilidad, etc. gicas En España, están asociadas a las oficinas meteorológicas de aeródromo y su equipamiento de medida aeronáutic Oficinas depende del número de pistas, de las categorías de las operaciones de aproximación y aterrizaje de as esas pistas y de las características climatológicas del aeródromo. 1.3. La obtención de datos meteorológicos. El objetivo de la observación meteorológica consiste en determinar o estimar el valor de diferentes variables y parámetros físicos que permiten conocer el estado de la atmósfera y preparar análisis, predicciones y avisos meteorológicos, así como realizar la vigilancia del clima. En base a ello: 1. Gran parte de las variables se miden mediante sensores electrónicos incorporados a equipos automáticos de medida (presión, temperatura, etc.) 2. Algunas de las variables necesitan la participación experta de un observador de meteorología para su estimación (visibilidad, nubosidad, etc.). 3. Además de estas mediciones dentro del aeródromo, resultan necesarios otros datos en otros puntos de la atmósfera para conocer su estado en ruta, así como para realizar pronósticos de aeródromo y de área por parte de los predictores. 4. Las observaciones meteorológicas en altitud se realizan mediante sondeos, radar, red de descargas eléctricas, satélites meteorológicos y aeronaves. 5. Los sondeos aerológicos realizados en algunos aeródromos miden sobre la vertical de un lugar los valores de presión, temperatura y humedad. Se realizan lanzando globos sonda desde la estación de sondeo a las 00 y 12 UTC. 6. Las observaciones con radar de superficie y de a bordo, así como la red de descargas eléctricas, permiten determinar la posición de cumulonimbos y tormentas, así como relacionar las características de las imágenes obtenidas en la pantalla del radar con fenómenos adversos para el vuelo. 7. Por medio de los satélites meteorológicos se obtienen datos de altitud, medidas de temperatura y humedad y contenido de ozono, entre otros. Su aportación es fundamental en la localización de los sistemas nubosos, su naturaleza, extensión, desarrollo y movimiento. 8. Todo el ingente volumen de datos a nivel mundial necesario para monitorizar el estado de la atmósfera y alimentar los modelos numéricos se obtiene mediante el Sistema Mundial de Observación de la Organización Meteorológica Mundial. Los diferentes elementos que intervienen en este sistema aparecen de forma esquemática en la siguiente figura: Red de elementos que intervienen en la monitorización del estado de la atmósfera. 2. Conceptos básicos de la Atmósfera. 2.1. Composición química de la atmósfera. La atmósfera es la cubierta gaseosa que rodea la Tierra y la envuelve. Aparte de esta masa gaseosa, la atmósfera contiene también, en menor grado, partículas sólidas en suspensión (polvo, humo, aerosoles y hielo) y partículas líquidas (gotas de agua). La atmósfera en las proximidades del nivel del mar tiene la siguiente composición química: - 78% de nitrógeno (N2). - 21% de oxígeno (O2). - 1% de otros gases (Ar, Ne, CO2, H2, O3…) Esta mezcla de gases es lo que se define en meteorología como aire seco. Sin embargo, en la atmósfera existe una cantidad de vapor de agua (H2O en estado gaseoso) que puede variar entre un 0,2% y un 3%. En meteorología se define el aire húmedo como la mezcla de dos gases: el aire seco y el vapor de agua. 2.2. El agua en la atmósfera. El agua en la atmósfera puede encontrarse en tres estados:  Estado sólido: Aparece en forma de nieve, granizo o cristales de hielo en algunas nubes.  Estado líquido: Aparece en forma de lluvia, rocío o gotas de agua en algunas nubes.  Estado gaseoso: Llamado vapor de agua está presente en el seno de la atmósfera casi por completo en la troposfera, y puede variar entre un 0.2% y un 3%. El vapor de agua en la atmósfera se encuentra en proporciones variables. El agua cambia de un estado a otro mediante los procesos de evaporación, condensación, congelación, fusión y sublimación, como se muestra en la figura siguiente: Procesos de cambios de estado del agua En el ciclo hidrológico, el agua cambia de un estado a otro por distintos procesos naturales, fundamentalmente, evaporación, condensación y precipitación: 1. El agua que se encuentra en los mares y océanos en estado líquido se evapora, al igual que el líquido que reside en la vegetación u otras superficies (evapotranspiración). 2. El vapor de agua resultante reside en el seno de la atmósfera hasta que, en ocasiones y a través de distintos procesos, se condensa, formando las nubes. 3. Las gotitas de agua que forman las nubes crecen hasta que se produce la precipitación, por lo que una parte del agua es devuelta a la tierra y otra parte a los mares y al océano. 2.3. Propiedades físicas de la atmósfera. A continuación, se describen las propiedades físicas que tiene la atmósfera por ser una mezcla de gases. 2.4. Presión atmosférica. La atmósfera ejerce sobre los objetos que se encuentran en ella una presión debida al peso de los gases que la componen. Esta presión se ejerce por igual en todas las direcciones. La presión atmosférica sobre una superficie es igual al peso ejercido sobre esa superficie por la columna de aire que se extiende desde esa superficie hasta el límite exterior de la atmósfera: P = F/S = mg/S FACTORES QUE AFECTAN A LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA 1. Altura/altitud. La presión atmosférica no es la misma en todos los puntos de la atmósfera, sino que depende de la altitud, ya que, a medida que aumenta la altitud desde un punto cualquiera, disminuye la altura de la columna de aire que hay sobre él y, por tanto, el peso que ésta ejerce. Es decir, la presión disminuye según aumenta la altitud. En términos generales, la relación entre la presión y la altura se puede observar directamente en la fórmula anterior si se sustituye la masa en función de la densidad y el volumen, que es equivalente al producto de la superficie por la altura: (m = ρdV = ρdSh). P = ρdShg/S = ρdgh Siendo “d” la densidad, “S” la sección, “V” el volumen, “h” la altura y “g” la constante gravitatoria. Sin embargo, el descenso de la presión con la altitud no es lineal. Si bien en los primeros metros la presión disminuye a razón de 1mb por cada 9 metros (30 ft) de altitud de forma aproximadamente lineal, el descenso adquiere después una forma exponencial como la representada en la gráfica siguiente: Variación de la presión atmosférica con la altitud 2. Temperatura. Por otro lado, la presión depende también de la temperatura de la columna de aire en la atmósfera. Por tanto, la presión variará en función de: a. El momento del día: Esta variación es menor de 1hPa en las zonas templadas siendo prácticamente nula en los polos. Presenta dos máximos hacia las 10 y 22 horas y dos mínimos hacia las 4 y 16 horas. b. La época del año. c. El movimiento de las masas de aire: Un cambio de la masa de aire que afecta a un punto de La Tierra suele tener asociado un cambio en la temperatura. Este cambio de temperatura produce perturbaciones irregulares en la presión. En general, cuanto mayor es la temperatura del aire menor es su densidad y, por tanto, su presión es menor. Por el contrario, cuanto más fría es su temperatura, mayor es su densidad y, por tanto, la presión aumenta.