Caracterización del fenómeno Inversión Térmica para el partido de Pergamino (BA)-Argentina, año 2011
Publicado: 15 de julio de 2014
Por: Pedro Daniel Leiva, Catalina Améndola; Carlos Hernandorena (Estación Experimental Agropecuaria INTA Pergamino); y Hernandorena, A. (Asesor privado, especialista en electrónica); Pergamino (BA), Argentina.
Resumen
Con un instrumento especialmente construido para medir y registrar, a intervalos de 10 minutos, se evaluó la inversión térmica a lo largo de un año. Los parámetros medidos fueron temperaturas a 2,5 y 10 m de altura y viento a 5 m. Se pudo comprobar que el modelo de Munn (1966), utilizado para estimar inversión térmica, tiene un muy buen ajuste para estimar estabilidad en la baja atmósfera. Se demostró que la inversión térmica es un fenómeno continuo que, como promedio anual, comienza una hora antes de la puesta del sol (18:00±02.30 horas) y finaliza una hora después de la salida del sol (08:00±01:30 horas), lo que indica que es más difícil predecir el inicio que el final de la inversión. La diferencia térmica promedio registrada entre las temperaturas con inversión térmica duplicó el valor respecto a una atmósfera turbulenta, +1.02 vs -0.49ºC. Bajo condiciones de inversión térmica el promedio anual de viento es tres veces menor que bajo atmósfera turbulenta, 3.61 vs 11.19 km/h. El viento correlaciona en forma inversa con la inversión térmica y, como indicador de ella, puede estimarse con un 97.5% de probabilidad cuando su intensidad es menor o igual a 4.2 km / h. Entre los meses de marzo a setiembre, la cantidad promedio diario de horas sin inversión es 08:37 horas, mientras que entre octubre y febrero se incrementa a 11:56 horas. La mayor peligrosidad por inversión térmica ocurre entre diciembre y mayo, y la menor entre junio y noviembre, con valores del índice de estabilidad atmosférica de 3.61 y 3.05 ºC/cm-seg2, respectivamente. La zona turbulenta presenta probabilidades de inversión térmica, tanto al inicio como al final del proceso, con una distribución de probabilidades muy baja entre diciembre y enero (2-5%), intermedia entre marzo y abril (15%) e intermedia a alta entre junio a setiembre (70 al 15%). Los horarios del día que cuentan con una seguridad mínima del 85% de no inversión, varían según época del año. Desde noviembre a enero, y el mes de marzo, ello ocurre en cualquier horario de la zona turbulenta; en febrero entre las 10:00 y 16:00 horas, abril entre las 09:00 y 16:00 horas, octubre entre las 09:00 y 15:00 horas, y de junio a setiembre entre las 11:00 y 15:00 horas.
Palabras claves. Estabilidad atmosférica, deriva, climatología agrícola, meso meteorología
Introducción
Durante la noche el calor se pierde desde el suelo, especialmente en las noches despejadas, por lo que la temperatura es muy baja a nivel del suelo. Como el aire frío desciende, se mantiene cerca del suelo y los meteorólogos dicen que hay una inversión (Matthews, GA; 2008).
En esa situación a menudo no hay viento, de forma tal que las pequeñas gotitas pueden permanecer más tiempo en el aire dando, como consecuencia, la aparición de nieblas o neblinas durante la mañana.
Una vez que el sol está sobre el horizonte, calentará la atmósfera de forma tal que a medida que transcurre el día el suelo está más caliente y éste, a su vez, calentará el aire y, a medida que ese aire se eleve se produce un gradual movimiento ascendente. Como consecuencia, por desplazamiento, otros paquetes de aire frío descienden y con ese movimiento, la atmósfera se hace más turbulenta. Con la aparición del viento se pierde la estratificación del aire que caracteriza una inversión. Por ese motivo los meteorólogos hablan de atmósfera estable o turbulenta. Las pulverizaciones agrícolas no deben hacerse bajo condiciones de calma, es decir, sin viento.
Los estudios reportados sobre inversión térmica (IT) se refieren, exclusivamente, a casos de polución ambiental en grandes ciudades (Santiago de Chile, Ciudad de Méjico, Los Ángeles-California, Tokio, Pekín) por el efecto del smog sobre la salud humana. Las partículas de carbón suspendidas en el aire durante una IT ven dificultada su caída y generan problemas respiratorios. Poco se ha evaluado dicho fenómeno desde el punto de vista de las pulverizaciones agrícolas y las consecuencias de contaminación, por deriva incontrolada, que ello implica (Leiva, PD; 2010).
Existen indicadores de inversión térmica que permiten estimar la condición de la atmósfera, entre ellos: la presencia de niebla, el corte del ascenso del humo de una chimenea y la persistencia del polvo sobre el camino luego del tránsito de vehículos. Como condiciones predisponentes o agravantes, podemos citar: campo bajo riego, lotes próximos a ríos o arroyos, o con ubicación en relieve bajo, noches despejadas, clima continental y, fundamentalmente, poco viento por períodos prolongados (Gardiser y Kuhlman, 1992).
Las consecuencias de pulverizar plaguicidas en condiciones de IT es la deriva que implica tanto contaminación como fallas de control en los tratamientos fitosanitarios. Dada la importancia creciente de proteger el ambiente, sobre todo en áreas periurbanas, se hace necesario cuantificar objetivamente el fenómeno IT para evitar los trabajos de pulverización bajo esas condiciones (Brooks, FA, 1947; EPA, 1976; Gordon, B, 2011).
Materiales y Métodos
1- Instrumental de medición
Con el propósito de cuantificar las diferencias de temperatura a distintas alturas y el viento equidistante a ellas, se construyó una torre de IT de 10 m de altura, de acuerdo a las especificaciones de la bibliografía (Fritz, BK, 2003). Dicha torre dispone de dos termómetros ubicados a 2,5 y 10 m de altura y un anemómetro de cazoletas ubicado a 5 m del suelo. La temperatura se mide con una precisión ? ± 0.05 ºC y el viento con ? ± 0.5 km/hora (Fotos 1 y 2).
Los termómetros están encerrados por tres cilindros concéntricos de 50 cm de largo, con un ventilador eléctrico en la parte superior que fuerza el aire externo a circular en derredor del sensor de temperatura, evitando así el efecto de la radiación solar directa.
En una consola estanca ubicada a la altura del operador se visualizan las lecturas de temperatura y viento. Un dispositivo con microprocesador calcula las diferencias de temperatura y las combina con los datos de velocidad de viento para obtener el índice de estabilidad atmosférica, este conjunto de datos se registra cada 10 minutos y se graba con su fecha y hora en la memoria del aparato.
El conjunto es alimentado por una batería de 12V que mantiene su carga a partir de alimentación de línea o por medio de un panel solar. Además, un enlace a inalámbrico permite visualizar los datos de medición o descargar la información acumulada en una PC a una distancia de 800 m.
Para interpretar los valores de los parámetros, cuando la temperatura a 10 m de altura es mayor que aquella registrada a 2.5 m se dice que la atmósfera está invertida y estable. Cuando además hay muy poco viento la situación atmosférica es muy estable. Ambas situaciones resultan peligrosas y muy peligrosas, respectivamente, para realizar pulverizaciones con plaguicidas, advirtiendo el peligro de deriva. Poco viento, o la ausencia del mismo, es indicativo de una troposfera estratificada en capas de menor a mayor temperatura de abajo hacia arriba, situación no deseada cuando se trabaja en pulverizaciones agrícolas.
Una sencilla fórmula (Munn, 1966; citado por Fritz, BK, 2003 y 2008) calcula el Índice de Estabilidad Atmosférica (I.E.A.) como sigue:
Referencias:
T= temperatura [ºC] (T1= a 2.5 m, T2= a 10 m)
V= viento [cm/seg] a 5 m
T= temperatura [ºC] (T1= a 2.5 m, T2= a 10 m)
V= viento [cm/seg] a 5 m
Queda claro, entonces, que los valores negativos de la fórmula son indicativos de una situación atmosférica turbulenta y, en consecuencia, adecuada para pulverizar. Es decir cuando T1 > T2 y, simultáneamente, se registra la presencia de viento, la situación es favorable. La siguiente tabla define los rangos de valores del índice y su interpretación.
2- Determinaciones
La siguiente Figura de Análisis permite identificar los parámetros que definen la inversión térmica. Se trata de un fenómeno que se inicia al atardecer (X2), previo al crepúsculo, y finaliza luego de la salida del sol (X1). La duración del fenómeno queda establecido por la franja horaria entre su inicio y finalización (DURA1 + DURA 2). Durante su desarrollo (Z1 + Z3) la diferencia térmica es positiva (?T [ºC]), lo que indica que el termómetro superior registra mayor temperatura que el inferior.
La zona turbulenta (Z2) abarca mayoritariamente el período diurno, donde la diferencia térmica es negativa, con condiciones propicias para pulverizar.
Dado que el instrumental registra los tres parámetros (dos temperaturas y viento) cada 10 minutos a lo largo del año, el número total de registros fue 52.600, y el total de valores 157.680. En base a estos datos se determinó el promedio mensual de diferencia térmica, viento e Índice de inversión térmica, para las zonas normal e invertida. Se calculó mensualmente el horario de inicio y finalización de la inversión, su relación con la puesta y salida del sol y la duración mensual promedio de la inversión.
La información analizada fue mensual. Se calcularon las diferencias térmicas en sus valores promedio y máximo absoluto, tanto para la zona turbulenta como invertida. En relación al viento se calculó su intensidad mensual
promedio para los mismos períodos. Como síntesis de los valores térmicos y el viento, se parametrizó el índice de inversión térmica (IEA).
Finalmente, se hizo el cálculo de probabilidades mensual del IEA para la zona segura, a los efectos de establecer los horarios diurnos de menor riesgo por inversión térmica.
3- Análisis estadístico
Los distintos análisis estadísticos y gráficos fueron obtenidos mediante los módulos STAT y GRAPH del paquete SAS® (2008).
Las diferencias térmicas diarias respondieron estadísticamente a una ecuación de segundo grado. A partir, entonces, de ese ajuste cuadrático se calcularon las raíces de la función que indican los puntos de inicio (X2) y de finalización (X1) de la zona invertida. Determinadas la zona segura y las zonas invertidas se encontraron, para cada una de ellas, distintos estadísticos para las variables evaluadas: diferencia térmica, duración horaria, velocidad del viento, salida y puesta del sol.
Los estadísticos calculados fueron: media, valor mínimo (Min.) y máximo (Max.), coeficiente de variación (CV%), e Intervalo de Confianza del 95% para la media. Análisis de regresión y correlación entre algunas variables se realizaron para evaluar el grado de asociación y dependencia entre ellas. La prueba de “t” fue utilizada para comparar las medias de Z1 y Z3 para los distintos parámetros. En todos los casos el nivel de significación fue del 5%.
Finalmente se confeccionaron gráficos de barras con los porcentajes de horas del día seguros (S), neutros (N), peligroso (P) y muy peligroso (M), para realizar las aplicaciones para cada hora del día.
El Anexo I almacena 11 tablas con información mensual de los parámetros detallados en los párrafos anteriores. El Anexo IIcontiene 12 gráficos de probabilidades horarias del índice de inversión térmica (IEA) para la zona turbulenta en cada uno de los meses del año.
Resultados
1- Diferencias térmicas
Comparando diferencias térmicas, éstas resultan 2.1 veces superiores en la zona invertida comparada a la normal, +1.02 vs -0.49 ºC (Tablas 1 y 7, Gráfico 1). Esta situación evidencia que las diferencias térmicas duplican su negativa incidencia en la zona invertida respecto a su efecto favorable en la turbulenta.
La IT promedio es 1ºC, con un máximo absoluto promedio de 5.72ºC (Tabla 7). No obstante, el promedio de los máximos absolutos entre julio y setiembre fue 7.26 ºC (Tabla 7). Resulta interesante destacar que el gradiente térmico promedio en la troposfera es 1ºC cada 150 metros de altura. Para nuestras evaluaciones dicha diferencia térmica se obtuvo en apenas 7.5 m, e inclusive excepcionalmente, la superó en hasta 6 veces. Esto nos permite analizar dos aspectos, el primero es el efecto de la proximidad del suelo sobre las variaciones térmicas, y el segundo que la IT puede variar notablemente su intensidad en la baja atmósfera.
Analizando la zona invertida (Gráfico 1), el mes con la mayor diferencia térmica es marzo (1.56ºC), y el de menor febrero (0.71ºC). Se aprecia una tendencia de disminución en las diferencias tanto de marzo a junio, como de julio a noviembre. Los meses de primavera-verano (setiembre a febrero) comparados a los de otoño-invierno (marzo a agosto) presentan una diferencia térmica 25% más baja, 0.87 y 1.17ºC respectivamente. Esta condición resulta favorable ya que la mayor parte de los trabajos de pulverización corresponden a cultivos de verano.
Para la zona segura o turbulenta (Gráfico 1) se observa un paulatino incremento de la diferencia de temperatura desde julio a enero, comenzando a decrecer entre febrero y junio. Esto determina una situación favorable para los meses de primavera-verano por una mayor diferencia, -0.59 vs -0.39ºC, respectivamente (Tabla 7). Además, el mínimo absoluto promedio de diferencia térmica fue -2.28 ºC, 2.5 veces menos que el mismo promedio para la zona invertida (Tabla 7).
2- Viento
Se registra, en promedio, 3 veces más viento en la zona normal comparada a la invertida, 11.19 vs 3.61 km/h, con una variabilidad 2.4 veces mayor en presencia de IT, 200 vs 82.5% de CV. La misma tendencia se observa analizando los intervalos de confianza de los 95% de las medias, mucho más estrechos para la zona normal (Tablas 1 y 8, Gráfico 2).
En la zona invertida, durante los meses más ventosos (agosto y setiembre), el viento superó el promedio anual en un 77% (3.61 vs 6.8 km/h), mientras que en los menos ventosos (febrero a mayo) fue 72% inferior (3.61 vs 2.10 km/h). El viento en la zona turbulenta, durante los meses más ventosos, superaron al promedio un 43% (11.19 vs 15.96 km/h), y en los menos ventosos resultaron un 27% menor (11.19 vs 8.21 km/h) al promedio anual (Tablas 1 y 8, Gráfico 2).
La intensidad del viento se incrementa en forma continua de febrero a setiembre, de 2.81 a 7.76 km/h; y de marzo a setiembre, 7.00 a 18.37 km/h, para zonas invertida y segura, respectivamente (Tabla 8 yGráfico 2). La primera mitad del año es menos ventosa que la segunda, 2.60 - 4.61 km/h y 8.76 - 13.61 km/h, para zonas invertida y segura, respectivamente (Tabla 8).
El mes menos ventoso fue marzo con 1.07 km/h que, combinado con una mayor diferencia térmica 1.56 ºC, lo califican como el mes de mayor inversión térmica, 3.97 ºC/cm-seg2 (Tabla1).
3- Índice de estabilidad atmosférica
Como promedio anual, el Índice de Estabilidad Atmosférica (IEA) toma los valores 3.33 vs -0.81 ºC/cm-seg2, comparando zona invertida y normal. Según la escala de clasificación climática (consultar 1-Instrumental de medición): muy estable e inestable, respectivamente; situación que la califica como muy peligrosa y segura, respecto a inversión térmica (Tablas 1 y 10, Gráfico 3).
La mayor peligrosidad por IT ocurre entre los meses de diciembre a mayo, con un IEA=3.61 ºC/cm-seg2, y la menor peligrosidad entre los meses de junio a noviembre, con un IEA=3.05 ºC/cm-seg2 (Tabla 10). IEA es un parámetro estable ya que las variaciones, respecto al promedio anual, oscilan entre un 8 y 10%, respectivamente (Tabla 10 y Gráfico 3).
4- Interacción diferencia térmica - viento
Con bajas intensidades de viento las diferencias térmicas resultan positivas (arriba más caliente que abajo), con altas intensidades las diferencias resultan negativas (más frío arriba que abajo). Esta situación es más notoria en los meses menos ventosos, de marzo a mayo (Gráfico 4).
Se aprecia claramente que existe una relación inversa entre la diferencia térmica y el viento. Con poco viento la diferencia térmica es positiva (atmósfera invertida) y con mucho viento toma valores negativos (atmósfera turbulenta).
Esto permite utilizar al viento como indicador de inversión térmica ya que, cuando bajos valores de la variable se mantienen constantes por un cierto tiempo, permiten la estratificación del aire en capas, de mayor a menor temperatura, desde arriba y hacia el piso.
5- La inversión térmica como fenómeno continuo
Considerando que el día comienza a las 0 horas y finaliza 24 horas, puede interpretarse la IT como un fenómeno discontinuo (Figura de Análisis), donde la inversión de la mañana tiene una duración 2:20 horas más que por la tarde, 8:04 vs 5:45 horas, respectivamente (Tabla 5).
No obstante no se aprecian diferencias estadísticamente significativas comparando la inversión de la mañana con la tarde, para los parámetros diferencia térmica, viento e IEA: 1.04-0.99 ºC, 3.40-3.89 km/h y 3.33-3.33 ºC/cm-seg2 (Tablas 2, 9 y 11). Analizando sólo las diferencias térmicas, tampoco se observan diferencias significativas en los máximos absolutos, 5.28-5.36ºC (Tablas 2 y 6). En consecuencia, podemos interpretar que este fenómeno es un continuo que se inicia próximo al crepúsculo (X2) y finaliza luego de amanecer (X1).
6- Momentos de ocurrencia y duración
Como promedio anual, la inversión térmica se inicia 18:05 horas, con un rango de variabilidad de 2:34 horas. El final de la inversión es a las 08:04 horas, con una variabilidad menor, 1:29 horas (Tabla 3).
El comienzo de la inversión (por la tarde) varía según época del año (Tabla 3),
de marzo a julio es 17:00 horas, en agosto y setiembre 18:10 horas, y de noviembre a enero 19:20 horas. Por otro lado, el final de la inversión (por la mañana) y en forma similar, depende de la época del año, de marzo a setiembre es 8:50 horas y entre octubre a enero a las 7:00 horas.
Existe una hora de diferencia entre la puesta/salida del sol y el comienzo/final del fenómeno de inversión térmica. El comienzo de la inversión es siempre anterior a la puesta del sol, y la finalización posterior a la salida del sol (Tabla 4).
La cantidad de horas para pulverizar en la zona segura se mantienen constantes en un promedio de 8:37 horas entre los meses de marzo a setiembre, incrementándose un 40% entre los meses de octubre a febrero, 11:56 horas (Tabla 5).
La cantidad anual promedio de horas de la troposfera en la zona segura es inferior a la zona peligrosa por IT, 10:00 vs 13:49 horas (~40:60). No obstante, entre los meses de marzo y agosto la duración es aún menor, 8:34 vs 15:26 horas (~35:65); pero se equilibran las zonas de riesgo entre los meses de octubre a febrero, 12:03 y 11:56 horas (50:50), respectivamente (Tabla 5).
Como conclusión podemos decir que para los cultivos de primavera-verano existe un amplio margen de tiempo para realizar los trabajos de pulverización con menor riesgo de deriva por inversión.
7- Interacción entre variables
Los meses más ventosos (agosto y setiembre) analizados dentro de la zona invertida registran un 77% más de viento respecto al promedio, 6.38 km/h. Dentro de la zona turbulenta, el viento fue 43% más elevado para el mismo período, 15.96 km/h. En los meses menos ventosos (febrero a mayo), el viento resultó inferior al promedio anual en un 27 y 72%, con velocidades de 8.21 y 2.10 km/h para la zona normal e invertida, respectivamente (Tabla 8).
Tomando al viento como indicador de IT (Tabla 8): y según época del año, podemos estimar con un 97.5% de probabilidad que la atmósfera está invertida cuando el viento es inferior o igual a 4.2 km/h para los meses promedio (junio/julio y octubre a diciembre); 5.3 y 8.1 km/h para los más ventosos (agosto y setiembre, respectivamente), e inferior a 2.1 km/h para los meses menos ventosos (marzo a mayo).
Combinando ambos factores, diferencias térmicas y viento, el Índice de Estabilidad Atmosférica (IEA) para la zona segura tomó siempre valores negativos (más temperatura abajo), y en la zona invertida siempre positivos (más temperatura arriba), tanto para los promedios como para los intervalos de confianza 95% (Tablas 1 y 10).
Los promedios del Índice de Inversión Térmica para la zona invertida y segura fueron +3.33 y -081 ºC/cm-seg2, respectivamente. Analizando su estabilidad, los valores fueron más estables para la zona invertida respecto a la segura, 11.54 vs 26.87% de CV, considerando la variación entre meses. Similar tendencia se observa analizando la variación dentro del mes, 74.50 vs 142.73% de CV (Tablas 1 y 10).
Cuando comparamos promedios del IEA, no se aprecian diferencias en zonas de inversión (mañana y tarde), con un valor para ambos de 3.33 ºC/cm-seg2; ni tampoco en su variabilidad, 12.22 vs 14.61% de coeficiente de variación (Tabla 11).
8- Distribución mensual horaria del IEA para la zona turbulenta
Dentro de la zona no invertida se evaluaron las variaciones del Índice de Estabilidad Atmosférica (IEA) cada 10 minutos, resultando en 6 mediciones por hora, que llevadas a un valor mensual para un mismo horario, resultan en 180 datos. Luego se estableció la condición de peligro por inversión térmica de acuerdo al rango del IEA (Munn, 1966) y se calcularon los porcentajes de probabilidad de ocurrencia de una situación segura, neutra, peligrosa o muy peligrosa (Anexo II; barra reticulada, rayado oblicuo, blanco, negro).
Dado que hemos definido a la inversión térmica como un fenómeno continuo, tanto al inicio como en la finalización del mismo existe una gradual transición para la condición del índice de estabilidad. El propósito del análisis es establecer que porcentaje del tiempo la condición atmosférica se mantiene en el rango de seguridad (barra reticulada).
La distribución de probabilidades para el rango del IEA varía según la época del año. El mes más uniforme fue diciembre donde en un 98% del tiempo, transcurrió en la zona segura. Los meses más seguros fueron de noviembre a enero y de marzo a abril, con probabilidades entre 95 y 85% en la zona segura.
Los meses menos seguros se ubicaron entre junio y setiembre, con probabilidad entre 30-85% de encontrarse en la zona segura.
Estableciendo como criterio de mayor seguridad que el horario contemple al menos un 85% de probabilidad de ocurrencia en zona segura (barras reticuladas), se determinaron los horarios que cumplen esa condición, discriminados según época del año. El mes de marzo y los meses de noviembre a enero cumplen el 100% del tiempo con ese requisito. El mes de febrero lo hace entre las 10:00 a 16:00 horas, abril entre las 09:00 a 16:00 hs, octubre entre las 09:00 a 15:00 hs, y, finalmente entre junio a setiembre entre las 11:00 a 15:00 horas.
Conclusiones y recomendaciones
Pudo comprobarse un correcto funcionamiento de la torre de inversión térmica desarrollada en el INTA Pergamino, como así también un muy buen ajuste del modelo de Munn (1966) para el cálculo del Índice de Estabilidad Atmosférica (IEA).
Los parámetros medidos, diferencia térmica y viento, y el calculado de IEA tuvieron un comportamiento significativamente diferencial según el momento del día, zonas invertida y normal respectivamente.
Pudo comprobarse que la IT es un fenómeno continuo que inicia una hora antes de la puesta del sol y finaliza una hora después de la salida del sol.
La diferencia térmica promedio anual entre los 2.5 y 10 m es el doble cuando hay inversión respecto a la de una atmósfera turbulenta, +1.02 vs -0.49ºC. Se ha registrado un máximo promedio de 5.72ºC de diferencia térmica en situación de IT, con un significativo agravante del problema. Para la zona turbulenta dicho parámetro es 2.5 veces menor, -2.28ºC. En situación de IT, la intensidad promedio anual del viento es tres veces menor que en una atmósfera turbulenta, 3.8 vs 11.8 km/h. La variabilidad del viento es 2.4 veces mayor bajo condiciones de inversión térmica, alcanzado un valor mínimo de 0 km/h.
El viento correlaciona negativamente con IT. Como indicador de IT, varía su intensidad según época del año y podemos estimar IT con un 97.5% de probabilidad –para una condición media- cuando su intensidad es igual o inferior a 4.2 km/h. Para los meses más ventosos (agosto-setiembre) la intensidad se incrementa entre 5.3 y 8.1 km/h, y para los menos ventosos (marzo a mayo) su valor se reduce a 2.1 km/h.
Como promedio anual la inversión térmica inicia a las 18:00 horas y finaliza a las 8:00 del siguiente día, con una variabilidad mayor al comienzo del fenómeno respecto a su finalización, 2:30 vs 1:30 horas. Los horarios de la inversión térmica varían según la época del año, se va retrasando su inicio de otoño a verano, 17:00 a 19:20 horas, al mismo tiempo que se adelanta su finalización, 8:50 a 7:00 horas.
La cantidad de horas para pulverizar en la zona segura, entre los meses de marzo a setiembre, abarca un 35% del día y se mantiene constante en un promedio de 8:37 horas; incrementándose al 50% del tiempo entre los meses de octubre a febrero, 11:56 horas. Esta última situación indica que para primavera-verano la mitad del día la atmósfera se mantiene turbulenta, es decir con buenas condiciones para realizar trabajos de pulverización.
El índice promedio anual de estabilidad atmosférica es de -0.81 y +3.33 ºC/cm-seg2 para la zona segura e invertida respectivamente; con una variabilidad menor en la zona invertida, 26.78 vs 11.54 de CV. La mayor peligrosidad por IT ocurre entre diciembre y mayo (IEA= 3.61ºC/cm-seg2), y la menor entre noviembre y agosto (IEA= 2.99 ºC/cm-seg2).
La zona turbulenta no está exenta de episodios de inversión térmica en los momentos de inicio y final del proceso, con una distribución de probabilidades variable según época del año. Diciembre fue el mes más estable, ya que, en un 98%, se mantuvo sin inversión. Le siguen los meses de marzo y abril, y de noviembre a enero, con un 85-95%; de junio a setiembre se ubican los meses menos seguros, con una probabilidad variable entre 30-85%.
Para establecer, dentro de la zona segura, una probabilidad homogénea para todo el año, se calcularon los horarios donde existe, al menos, un 85% de seguridad de no inversión. El mes de marzo y los meses de noviembre a enero cumplen con dicho requisito en cualquier horario. El mes de febrero lo hace entre las 10:00 a 16:00 horas, abril entre las 09:00 a 16:00 hs, octubre entre las 09:00 a 15:00 hs, y finalmente de junio a setiembre en el horario de 11:00 a 15:00 horas.
Bibliografía
- Brooks, FA. 1947. The drifting of poisonous dust applied by airplanes and land rigs. Agricultural Engineering 28 (6): 233-239.
- Dennis R. Gardisser and Dennis K. Kuhlman.1992. Agricultural Aircraft Calibration and Setup for Spraying. Cooperative Extension Service, Paper Number: MF-1059. Kansas State University. 20 pages. verificado 04/04/2013)
- EPA. 1976. A guide for commercial applicators. US Environmental Protection Agency, Office of Pesticide Program. Washington D.C. 20460. 8 pgs
- Fritz, BK. 2003. Measurement and Analysis of Atmospheric Stability in Two Texas Regions. Paper Number: AA03-005. An ASAE Meeting Presentation.13 pg. http://www.ars.usda.gov/research/publications/publications.htm?SEQ_NO_115=157771
- Fritz, BK; Hoffmann, WC; Lan, Y; Thomson, JS; Huang, Y. 2008. Low-Level Atmospheric Temperature Inversions and Atmospheric Stability: Characteristics and Impacts on Agricultural Applications. USDA-ARS, College Station, TX and Stoneville, MS, 10 pages.
- Gordon, B. 2011. The influence of surface temperature inversions on spray operations. Graeme Tepper, Micrometeorology Research and Educational Services. Bill Gordon Consulting Pty Ltd. Grains Researcher & Development Corporation. GRDC project codes: BGC00001, MRE00001. Fact Sheet. Aust. 4 pg:il.
- Leiva, PD. 2010. Inversión térmica, meso meteorología aplicada a la reducción de deriva en pulverizaciones aéreas. Grupo Protección Vegetal - INTA, Estación Experimental Agropecuaria Pergamino. Pergamino (BA). 7 pg: il.
- Matthews, GA. 2008. Pesticide Application Methods. Ed. Wiley-Blackwell. Oxford, UK. 432 pg.
- SAS Institute Inc. 2008. SAS/STAT 9.2. User´s Guide. Cary NC: SAS Institute Inc. Electronic book.
- SAS Institute Inc. 2008. SAS/GRAPH 9.2. User´s Guide. Cary NC: SAS Institute Inc. Electronic book.
ANEXO I
Tablas de parámetros mensuales para inversión térmica Año 2011
Tabla 1: Diferencia térmica, viento el índice de estabilidad atmosférica en zona normal e invertida para 2011
Tabla 2: Diferencia térmica, viento e índice de estabilidad atmosférica comparando inversión térmica por la mañana y tarde para 2011
Tabla 3: Comienzo y finalización de la inversión, promedios mensuales para 2011
Tabla 4: Puesta y salida del sol, para inicio y final de inversión en 2011
Tabla 5: Promedio mensual de duración de la inversión, total y discriminada por momento de ocurrencia, para 2011
Tabla 6: Intensidad de inversión según momento de ocurrencia para 2011
Tabla 7: Intensidad de inversión comparando zona normal e invertida, 2011
Tabla 8: Intensidad del viento comparando zonas con y sin inversión térmica, para 2011
Tabla 9: Intensidad del viento según momento de ocurrencia de la inversión térmica, para 2011
Tabla 10: Índice de estabilidad atmosférica para la zona segura e invertida, año 2011
Tabla 11: Índice de estabilidad atmosférica en la zona invertida según momento de ocurrencia para 2011
ANEXO II
Distribución mensual horaria de probabilidades para el Índice de Estabilidad Atmosférica en la zona segura (Z2) Año 2011
Referencias
S= zona segura (IEA: -1.7 a < -0.1)
N= zona neutra (IEA: ³ -0.1 a < +0.1)
P= zona peligrosa (IEA: ³ +0.1 a < +1.2)
M= zona muy peligrosa (IEA: ³ +1.2 a +4.9)
N= zona neutra (IEA: ³ -0.1 a < +0.1)
P= zona peligrosa (IEA: ³ +0.1 a < +1.2)
M= zona muy peligrosa (IEA: ³ +1.2 a +4.9)
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Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
25 de julio de 2014
Para más detalles del instrumental termométrico..............
El problema mayor que existe en el diseño de este dispositivo es el termómetro con tanta precisión. El termómetro meteorológico más preciso que encontré tiene una precisión de 5 centésimos de grado. Para aislarlos de la radiación solar, este es de color blanco que es el color que menos radiación absorbe, y además le agregan un ventilador para aspirar el aire y hacerlo circular por el sensor.
Según leí en el trabajo publicado por Bradley Fritz, ellos usaron sensores del tipo Campbell Scientific 107 Temperature Probe, que son sensores de termistor calibrados para tener una precisión de 0,05 ºC, también aspirados.
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
25 de julio de 2014
En respuesta a Harold de Colombia, le agradezco su interés por la Torre de Inversión Térmica que le paso a detallar. A nosotros también nos interesa su perfil, desde una Facultad Tecnológica y la dirección de una Revista Científica. Quizá podamos hacer algo en común. Poder publicar en Colombia nos interesa.
El equipamiento consta de 2 termómetros de precisión (0.05ºC), ubicados a 10 y 2,5 m de altura respecto del suelo. La compra de este equipamiento nos hubiera insumido unos US 7000 por unidad. El que sigue es el modelo más adecuado:
Termómetros
PRECISION METEOROLOGICAL THERMOMETER MODEL PMT-2005. BULLETIN PMT-2005. De Yankee Environmental Systems, Inc.
http://www.yesinc.com/products/data/pmt2005/
El Ing. Hernandorena, coautor del trabajo, lo diseñó según las especificaciones de la pg web de Y.E.S.
El tema más conflictivo ffue la medición del viento, que se midió a 5 m de altura. Nosotros utilizamos un anemómetro de cazoletas electrónico. Este tiene dos limitaciones: a) deja de medir a bajas velocidades de viento o perdiendo precisión relativa, b) no permite determinar la dirección del viento; ya que habría que combinarlo con una "Rosa de los Vientos" o veleta. La mejor opción es un sensor ultrasónico, que resuelve ambas limitaciones. La mejor opción es WindSonic, que nos lo habían presupuestado en 850 libras esterlinas, unos US 1500
Anemómetro
Wind Speed & Direction Sensor. WindSonic, TM. De Gill Instruments
http://www.gillinstruments.com/products/anemometer/windsonic-range.html
Finalmente el Ing. Electr. Hernandorena diseñó una plaqueta electrónica para recolectar cada 10 minutos los tres datos instrumentales, dos temperatura y la intensidad del viento. Esto hace 51.840 datos al año por cada variable. Adicionalmente al almacenaje de datos, se le anexó la transmisión a distancia y un puerto USB para retirar los datos con un PEN DRIVE. Finalmente, la plaqueta contiene un reloj-calendario, que registra la fecha y hora de cada registro. Como complemento también se calcula la fórmula de estabilidad atmosférica.
Quedo a su disposición para brindarle cualquier otra información que solicite y que nosotros dispongamos
Muchas gracias por confiar en José Néstor Péckerman y tratarlo tan bien al regreso de la Selección !
Saludos cordiales desde Argentina
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
21 de julio de 2014
Jorge, coincido con Ud., la inversión térmica es sólo uno de los factores intervinientes en el proceso de deriva de plaguicidas. Respecto al viento, cuando éste es menor a 4 km/h (en promedio) cambia constantemente de dirección y esto lo hace peligroso. Con mucho viento no hay inversión, sino que la responsabilidad recae en el operador cuando la dirección es hacia lugares sensibles. En cualquier situación, mucho o poco viento, las gotas pequeñas producidas por el uso del bajo volumen de aspersión y cono hueco son las que primero derivan y más atraviesan la horizontalidad del canopeo. La pulverización aérea es más sensible al proceso tanto por su menor tamaño de gota y volumen, como por la altura de aspersión y velocidad de traslado.
Los horarios de alta humedad, al amanecer o durante el crepúsculo, son los más peligrosos, antes de levantarse la inversión o previo a su comienzo. respectivamente. Como agrónomos nos debe alertar que una recomendación de trabajar con alta humedad relativa debe combinarse con la de evitar situaciones de inversión. El momento de inversión crepuscular es menos predecible que el de la mañana temprano, y en consecuencia el que más problemas origina.
Entiendo su dificultad para comprender el tema, no se trata de un trabajo de divulgación, es un trabajo científico; por lo tanto me pongo a disposición de todos los participantes del foro para aclarar dudas y/o consultas. No hay antecedentes de trabajos de esta naturaleza en América Latina, ni mucho menos estadísticas agro meteorológicas. Lejos de intentar confundir pretende cuantificar un variable nunca antes mensurada.
Al respecto de su cometario de los trabajos en verano a partir de las 9:00 AM, el gráfico del mes de enero (pg 27) demuestra que existe un 95% de seguridad de NO INVERSION, y apenas un 5% de neutralidad. Este análisis demuestra que su comentario no se ajusta a los resultados de la lectura del gráfico correspondiente.
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - INTA
21 de julio de 2014
Gracias por tu elogioso comentario. Intentamos incentivar a la actividad privada para incorporar esta variable en las estaciones meteorológicas de uso agropecuario, especialmente la de los aero aplicadores y contratistas terrestre. También sería bueno que los Municipios la tengan en cuenta cuando de aplicaciones peri urbanas se trata
Registros Agropecuarios
11 de noviembre de 2014
Estimado Sr. Domenech,
con respecto a su comentario y agradeciendo desde ya sus aportes, me gustaría compartir con Ud. que muchos trabajos se hacen, varios del ámbito privado sin el impulso de los organismos oficiales. Lamentablemente no tienen difusión, dado que muchos creen que solamente los trabajos de dichos organismos son válidos, cuando lo importante es la seriedad y el fundamento técnico que tengan, oficiales o no, quienes los lleven a cabo.
Si volviéramos a sus comentarios iniciales, comparto que no se puede afirmar cual es el mejor horario para aplicar dado que un profesional sabe que existen distintas zonas geográficas en nuestro país y el clima de cada una. En ciertas zonas es impensable aplicar a partir de media mañana dado la falta de humedad ambiental que hace que la gota se evapore. Así que no podemos dar una receta con tanta firmeza a menos que hablemos de una zona en particular y condiciones en particular.
Otro punto importante es conocer bien las definiciones sumado a la legislación argentina, los productos que se utilizan en el campo son agroquímicos, fitoterápicos, y otros sinónimos, plaguicidas se usa para determinar una aptitud de un producto en este caso control de plagas animales no malezas ni enfermedades. Pero para Salud Pública todo tipo de producto para el control de vectores es plaguicida exclusivamente. Lo plateo dado que he visto muchas publicaciones y comentarios usando los mismos equivocadamente.
La explicación más sencilla sobre inversión térmica, me parece es la siguiente, a medida que ascendemos la temperatura disminuye, esos grados de disminución están relacionados con el lugar donde nos ubiquemos, cuando en lugar de bajar, la temperatura aumenta allí se produce la inversión térmica, por supuesto con falta de viento. Puede pasar de día o de noche, y los buenos aplicadores están al tanto para evitar inconvenientes y no hacen la aplicación.
Disculpe, sin ánimo de molestarlo, pero mi "des-formación docente" ayuda a que trate de aclarar definiciones, como por ejemplo el mal uso de fumigar.
De todas formas, existen muchos publicaciones que son de INTA, también con excelentes trabajos y profesionales.
Saludos
27 de julio de 2014
Encontré otro folleto australiano, se puede ver en WEATHER for PESTICIDE SPRAYING
No entiendo por qué acá no se hacen cosas como esto o como el artículo que mencioné antes y cuyo link está en un comentario mío anterior.
Lo importante es que se entienda, para que lo podamos usar.
25 de julio de 2014
Excelentes los datos que expone Ing. Muy bueno.
Saludos
24 de julio de 2014
Engormix:
Han ustedes embellecido el foro, quitando algunas miserias humanas, pero les advierto que no es bueno ni fácil ejercer el oficio de moderador.
Porque lo que han modificado, salvo la dirección de un sitio web que puse, no está comprendido en lo que figura como no permitido.
La publicación del Ing. Leiva no va a mejorar por eso, sigue siendo tan mala como antes.
¿También van a suprimir esto?
24 de julio de 2014
Muchchos, es una variable mas a tener en cuenta, nada mas, pero hasta ahora no habia visto un trabajo que tratara este tema, podemos estar de acuerdo o no.
23 de julio de 2014
Los que se hayan preocupado y tengan la suerte de saber inglés, encontrarán en el artículo Surface temperature inversions and spraying, una clara explicación del problema de la inversión.
Obsérvese especialmente, que el problema de la inversión afecta sólo a las gotas pequeñas, las que pueden flotar en el aire. O sea, que si no producimos gotas suficientemente finas como para que floten en el aire, no tendríamos que preocuparnos de la inversión. Véase en el artículo australiano, el esquema donde se muestra una pulverizadora, donde se indica lo que pasa con las gotas gruesas, las gotas medianas y las gotas finas. Las gruesas y medianas caen al objetivo o al suelo y no son problema.
La verdad es que siempre algo de gotas finas habrá, pero tratemos que sean lo menos posible, ahí está el núcleo del problema.
Con inversión o sin ella, las gotas finas quedan suspendidas en el aire y viajan. Si hay viento, sabemos para dónde viajan. Si hay inversión, se agrega un problema, que es probablemente no saber para dónde viajan y que además esas gotas se conserven efectivas para hacer daño comprobable donde eventualmente caigan, mientras que cuando hay viento y no hay inversión, esas gotas finas, en gran medida terminarán evaporadas (por las condiciones de menor humedad relativa y mayor temperatura diurnas) contaminando el aire en alguna medida, pero con mucha menor probabilidad de producir un daño a los cultivos que pueda comprobarse.
Para estudiar esto, ya que tienen la torre de inversión y pueden saber bien cuando la inversión se da y en qué grado, podrían hacer experimentos con distintos tamaños de gotas y diferentes espectros de ese tamaño de gotas.
Así se podrá llegar a recomendaciones prácticas, cuantitativas.
No tengo mucha esperanza de que lo hagan, porque entrarían a jugar intereses de los fabricantes y vendedores.
Hace ya 20 años que se me vienen aplanando las nalgas sobre el asiento de la fumigadora y la triste realidad, es que he tenido que aprender este oficio de manera auto didacta, buscando las fuentes en los fabricantes de pastillas y en bibiliografía extranjera. Ahora se va poniendo todo mucho más difícil, bienvenido sea, porque no se pueden soslayar los aspectos de seguridad y pueda ser que se pongan las pilas y que por lo menos se copien de las buenas prácticas y buenas explicaciones que hay, por ejemplo, en el artículo citado.
Por lo pronto, como la mayoría de los colegas fumigadores, en verano, voy a seguir privilegiando las primeras horas del día, que son las mejores, a pesar de la inversión que probablemente haya.
Perdón por la aspereza de mis comentarios, pero no me puedo bancar que se haya calificado livianamente de "el más peligroso" al mejor horario que hay para trabajar. Lamento no saber ser más diplomático.
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