Permitidme que abra un tópic similar a otros ya abiertos, pero este está dedicado a la parte física del análisis del calor.

Siempre he echado en falta un "índice de calor" que represente realmente a una variable física, la energía, y no una simple sensación térmica, puramente subjetiva, o al menos muy relativizada según qué autores.

Por tanto, voy a hacer un desarrollo matemático muy sencillo para calcular la temperatura equivalente al repartir todo el calor de una masa de aire sobre sí misma si le quitamos el contenido en agua. No sé si el desarrollo ya está hecho y/o publicado en alguna parte, pero dado a que es muy sencillo, lo cuelgo en el foro directamente.

"Temperatura de calor" o "Temperatura equivalente seca"

Podríamos decir que es la temperatura que más se asemeja al concepto de energía térmica. Aprovechando que tengo escrito el desarrollo en un word, y para ahorrarme trabajo editando las fórmulas para el foro, copio y pego:

Aquí cuelgo dos gráficas equivalentes, para leer mejor la "temperatura de calor", en base a dos entradas, temperatura y humedad. Disculpad que sólo haya hecho las gráficas para 1000 mb. Para presiones diferentes el resultado cambia muy poco.

Figura 1

Figura 2

Ejemplo:

Imaginad que tenemos 31'5ºC con un 40% de HR, y queremos saber cuál es la temperatura de calor. Si nos fijamos en la primera gráfica, podemos trazar un punto a 31'5ºC sobre la linea de 40% de HR, por lo que en el eje vertical encontramos la "temperatura de calor", que es de 38ºC. Si trazamos una línea que sale de T_Q =38ºC y que corta todos las a líneas de humedad, podemos comprobar que el punto de 0%de HR se corresponde con una temperatura real del aire de T = 38ºC, como cabía esperar por la propia definición de "temperatura de calor".
Además, podemos comprobar que para una humedad del HR=100%, la temperatura real que tiene igual calor que nuestro ejemplo es T=26ºC. Otro punto de calor T_Q =38ºC es el de HR=10% y T=36ºC. Por tanto, los tres puntos serán equivalentes en cuanto a "temperatura de calor".

Si ahora queremos leer lo mismo en la segunda gráfica, debemos de empezar por trazar un punto a HR=40% sobre la linea de 31'5ºC, que debemos de dibujar nosotros, paralela a la de 32ºC. Si ahora nos movemos horizontalmente, estaremos manteniendo constante la "temperatura de calor", que es T_Q =38ºC (a 0% de humedad T=T_Q). Por tanto, estamos cambiando la humedad del aire. Si escogemos 100% de humedad, vemos que la temperatura real baja a T=26ºC (no confundir con temperatura de rocío, ya que aquí estamos modificando el contenido en agua).

Opinión personal

Pienso que este parámetro debería de considerarse en todas las estaciones para comparar físicamente en qué puntos hay más "calor térmico". Fijaos por ejemplo que con un día de poniente en la Comunitat Valenciana (fenómenos adiabáticos) el mismo aire es el que se desplaza del interior a la costa secándose, y es esa pérdida de agua la que hace que incremente la temperatura (ya que disminuye la capacidad del calor específico), y eso es a parte del calentamiento por "compresión adiabática" (calentamiento al aumentar la presión del mismo aire).

Un fenómeno similar y complementario es el efecto Foehn o Föhn, que consiste en la pérdida de agua por condensación, y por tanto se le añade un calor adicional, el calor latente por condensación. Para ello el aire debe ascender a una altura muy alta para condensar y precipitar, sin embargo no hace falta condensar (elevación o convección) para perder el agua, simplemente por el arrastre del aire ya se va secando.

Otro fenómeno complementario, inscrito en los días de terrales (como el poniente en el litoral mediterráneo) es la mayor insolación al encontrar una atmósfera más limpia (menos aerosoles marinos y menos humedad en la columna vertical).

Resumiendo, en un día de terrales tenemos los siguientes factores:
- Pérdida de agua: disminuye la capacidad calorífica.
- Calor latente: En el caso de que haya algo de condensación.
- Compresión adiabática: aumento de la presión al bajar el aire por la vertiente.
- Mayor insolación: Al haber una atmósfera más limpia.

Por tanto, para medir la porción de calor ganado por la insolación o por calor latente propongo medir "la temperatura de calor" en todas las estaciones.

¿Qué opináis?

Un trabajo excelente, vigilant. Con esta variable se podría relacionar mejor la radiación solar incidente con la energía térmica que adquiere la atmósfera en un lugar determinado.

Es una pasada tu exposición. He tenido para varios días leyendo detenidamente. INTERESANTÍSIMO (con mayúsculas). Muchas gracais

Cita de: roberto de pamplona en Martes 05 Agosto 2008 18:42:43 PM
Con esta variable se podría relacionar mejor la radiación solar incidente con la energía térmica que adquiere la atmósfera en un lugar determinado.

Sí, eso pienso. Siiempre hemos observado que con un ligero cambio de la humedad (dirección del viento) en general se dispara o se cae la temperatura de forma muy rápida, por lo que muy probablemente eso se produzca adiabáticamente.

Ahora estaba pensando, como opinión personal, que tal vez es mejor incorporar también la compresión adiabática en el cálculo de la "temperatura de calor", con lo cual el concepto ahora sería más general: Suponiendo el calor constante de una masa de aire que viaja del interior al litoral, presentará calentamiento por "secación" pero también por "compresión". Por tanto, incorporando la presión y la altura (con un gradiente grosso modo 7ºC/km), nos queda:


Donde t es la temperatura en ºC, HR es la humedad relativa en tanto por uno, p es la presión en hPa y h es la altura de la estación en metros.

Es decir, diferenciando el concepto con y sin el término de la altura, dos masas de aire con la misma "temperatura equivalente seca, t_Q, tendrán diferente "temperatura potencial equivalente", t_Q', dependiendo de la altura.

Otra posibilidad es aplicar directamente la fórmula clásica de "temperatura potencial" (ver esto también).

Cita de: vigilant en Martes 05 Agosto 2008 17:15:13 PM
Opinión personal

Pienso que este parámetro debería de considerarse en todas las estaciones para comparar físicamente en qué puntos hay más "calor térmico".

Bueno, ya lo estoy programando en mi estación...

La llamaré T_MONCHO

Jeje, buena idea.

Por si os sirve de algo, voy a comparar las diferentes expresiones equivalentes que he puesto. Habrá gente que se habrá mareado con tantas fórmulas similares y no sabrá cuál escoger para hacer los cálculos, por ello voy a comparar las aproximaciones que he usado con las expresiones "más exactas".

Para calcular la humedad específica, q, hemos tenido que calcular primero la "presión de vapor", y por tanto la "presión de vapor de saturación", ya que e = HR · es

Para apreciar bien las pequeñas diferencias en las fórmulas para la "temperatura de calor", aquí represento un ejemplo:



Podemos ver que la expresión secilla (3) falla para valores grandes de temperatura y humedad, lo cual nos tranquiliza ya que no son valores nada habituales.

He llegado a la conclusión que por debajo de 47ºC podemos utilizar la aproximación más sencilla sin ningún problema:


Donde t está en ºC, y HR en tanto por uno
Y si queréis, opcionalmente podéis incorporar un efecto corrector de la altura según:


Donde la altura de la estación h está en metros