Medir la lluvia: el pluviómetro y el pluviógrafo

Una tarde parda y fría
de invierno. Los colegiales
estudian. Monotonía
de lluvia tras los cristales.

Es la clase. En un cartel
se representa a Caín
fugitivo, y muerto Abel,
junto a una mancha carmín.

Con timbre sonoro y hueco 
truena el maestro, un anciano
mal vestido, enjuto y seco,
que lleva un libro en la mano.

Y todo un coro infantil
va cantando la lección:
«mil veces ciento, cien mil;
mil veces mil, un millón».

Una tarde parda y fría
de invierno. Los colegiales
estudian. Monotonía
de la lluvia en los cristales.

(ANTONIO MACHADO; Recuerdo infantil, 1906)

La pluviometría (del latín pluvia, "lluvia", y del griego -metría, derivado de métron, "medida") , o medición de la precipitación, variable meteorológica y climática de máximo interés, se realiza con un dispositivo llamado pluviómetro. Si el instrumento dispone de un sistema de grabación para registrar gráficamente la cantidad de lluvia en un cierto intervalo de tiempo (por ejemplo, una semana) hablaríamos de pluviógrafo. Si lo que queremos es medir la precipitación en un lugar remoto de montaña, de difícil acceso, necesitaremos un pluviómetro que nos permita recoger gran cantidad de agua para realizar la medida con menor frecuencia (como una estación o incluso un año completo); llamamos entonces al instrumento totalizador.

La medida de precipitación se expresa en L/m2 o, lo que es lo mismo, en mm. Pero, ¿por qué son equivalentes estas dos unidades aparentemente distintas? Es fácil demostrarlo. Resulta que 1 L/m2 corresponde a una precipitación de 1 L (1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 mL) caída en una superficie de 1 m2 (1m x 1m). Y si tuviéramos un depósito de 1 m2 de superficie, la anterior precipitación de 1 L por cada metro cuadrado  alcanzaría una altura en él de, justamente, 1 mm. Veamos: puesto que 1 m2 equivale a 1.000.000 mm2 (hay tres escalones, de unidades cuadradas, que bajar; por tanto, 100 x 100 x 100 = 1.000.000), el volumen del agua depositada cuando alcance una altura de 1 mm en una superficie de 1 m2 será V = 1 mm x 1.000.000 mm2 = 1.000.000 mm3. Si no nos mareamos con tantos ceros veremos que, como un millón de milímetros cúbicos es lo mismo que un decímetro cúbico (1 dm3 = 1.000.000 mm3 ya que hay dos escalones de unidades cúbicas, que van de 1000 en 1000), o sea, equivalente a 1 L (1 dm3 = 1 L), decir que la precipitación es de 1 L/m2  es lo mismo que afirmar que ha sido de 1 mm (altura de agua de 1 mm en una superficie de 1 metro cuadrado). Así, por ejemplo, si leemos que el día con más lluvia en Sevilla, según los registros, fue el 2 de noviembre de 1997 con 109 litros, estaremos indicando que cayeron aquel lluvioso día del otoño sevillano 109 L/m2 o 109 mm (altura del agua en cada metro cuadrado).

Si construimos un pluviómetro deberemos tener en cuenta que habrá que medir con exactitud el diámetro de la abertura superior colectora expuesta a la precipitación. Así podremos calcular fácilmente su área (el área de un círculo se calcula multiplicando el número pi, aproximadamente 3,14, por el cuadrado del radio). El agua recogida es dirigida a un depósito (en los dispositivos comerciales ya graduado y calibrado) a través de un embudo. La tarea es fácil; si queremos ver cuál ha sido la precipitación en un día, determinamos los mL (o L) recogidos en el depósito (en los pluviómetros comerciales, ya calibrados, la lectura es directa en mm) y mediante una proporción directa, conocida la superficie de captación de precipitación de nuestro pluviómetro, hallamos los litros que se recogerían en un colector de abertura superior igual a 1 m2. El resultado lo expresaremos, como es norma, en L/m2 o mm, unidades equivalentes. Así, por ejemplo, para un pluviómetro con una embocadura de 14 cm de diámetro (como tenían los primeros dispositivos medidores coreanos de mediados del siglo XV), si se recogen 385 mL de lluvia, haciendo los cálculos, obtendríamos una precipitación de 25 L/m² o 25 mm.

¿Qué ocurre si la precipitación es en forma de nieve? Habitualmente se acepta que 1 cm de nieve recién caída equivale a 1 L/m2  (1 mm) de agua líquida, si bien José Miguel Viñas nos aclara oportunamente en su libro Curiosidades meteorológicas que nuevos y precisos estudios de campo han elevado hasta 1,3 dicha equivalencia, valor que sigue siendo una estimación pues la variedad de nieve es grande, desde la liviana nieve seca (cuya densidad se encuentra entre 0,05 y 0,1 g/cm3; valor este último, recordemos, que es la décima parte de la densidad del agua líquida) hasta la llamada húmeda (con densidad superior a 0,2 g/cm3).

La historia de los pluviómetros es muy dilatada (debido a la importancia de las lluvias, sobre todo en agricultura) y hay que remontarse muchos siglos atrás para encontrar los primeros medidores de precipitación. Hace 2500 años había ya en Grecia recipientes colectores de lluvia que permitían llevar una contabilidad de la precipitación y encontramos una muy temprana referencia en la India en el siglo IV a.C: "Delante del almacén, un tazón de fuente con su boca tan ancha como un Aratni será fijado como un medidor de lluvia" (véase el interesante artículo "Una historia de pluviómetros", de Ian Strangeways, publicado en la RAM). Pero la aparición del primer pluviómetro propiamente dicho está documentada en el lejano oriente, en la Corea del rey Sejong el Grande. El ingenio, conocido como cheugugi, fue diseñado probablemente por el inventor coreano Jang Yeong-sil en 1441. Este pluviómetro estaba hecho inicialmente de hierro y tenía una embocadura con un diámetro de 14 cm. Posteriormente se hicieron también de bronce y de cerámica, con la abertura superior de 15 – 17 cm de diámetro. Se hicieron réplicas del cheugugi que, dada la importancia de la información pluviométrica para la planificación de las tareas agrícolas, fueron repartidas entre los gobernadores provinciales.

[Benedetto Castelli; imagen aquí]

Parece ser que la primera pluviometría moderna realizada en Europa fue llevada a cabo por Benedetto Castelli (1578 - 1643), amigo y discípulo de Galileo Galilei, quien utilizó un vaso graduado cilíndrico en 1639. Digno de mención es el célebre arquitecto, astrónomo y científico inglés Christopher Wren (1632 – 1723), al que se debe, entre otros méritos, la reconstrucción de Londres tras el gran incendio de 1666, con la Catedral de San Pablo como obra cumbre (sin olvidar que fue uno de los miembros fundadores de la Royal Society londinense, institución que vio la luz en 1660). Wren es el inventor del pluviómetro con cubetas basculantes (1662), al que incorporó un sistema mecánico con una plumilla que registraba de forma continua en un papel graduado la lluvia caída durante un cierto período de tiempo (pluviógrafo). Y hasta el mismísimo Robert Hooke (1635 - 1703), uno de los científicos experimentales de mayor relieve en la historia de la ciencia y colaborador y amigo de Christopher Wren, entre los diversos campos que trató estuvo la pluviometría: construyó un medidor de precipitación para la universidad inglesa de Gresham (1695).

[Christopher Wren; imagen aquí]

Actualmente se utilizan los pluviómetros Hellmann, diseño de Gustav Johann Georg Hellmann (1854 - 1939), meteorólogo alemán.  El depósito se fija a un pequeño mástil de manera que la abertura superior (de 200 cm² en los homologados por la Organización Meteorológica Mundial, OMM) constituye la boca de un embudo que se encuentra en el interior de una carcasa metálica cilíndrica. El embudo tiene la misión de llevar el agua de lluvia hasta otro depósito inferior. El diseño permite minimizar las indeseables pérdidas por evaporación, que de ser relevantes llevarían a cometer un error por defecto.

[Pluviómetro Hellmann; imagen aquí]

Por último, señalemos en este breve recorrido histórico por la pluviometría el invento del catalán Ramón Jardí i Borrás (1881 – 1972), meteorólogo, astrónomo y sismólogo, catedrático de la Universidad de Barcelona. A él le debemos el conocido como pluviógrafo de intensidades Jardí, que entró en funcionamiento en 1921. Uno se instaló en el Observatorio Fabra de Barcelona en 1927, la “joya de la corona” de dicho Observatorio, y es considerado el instrumento más antiguo del mundo que registra datos de intensidad de la lluvia, un parámetro de gran interés ya que es lo que suele provocar incidencias y problemas de, a veces, nefastas consecuencias. El pluviógrafo de intensidades Jardí es de sifón y consiste en un recipiente cilíndrico que contiene una pequeña boya, de manera que por una abertura entra el agua de la lluvia mientras que por otra va saliendo.

En este punto es de justicia recordar la olvidada labor de los numerosos inventores españoles poco o muy escasamente conocidos. Es el nuestro un país de ingenio, de inventores que, demasiadas veces, no han sido valorados y reconocidos como merecen. Como muestra de ello, citemos solo a una decena relevante: Juanelo Turriano (1500 – 1585), de origen italiano, es célebre por el “artificio hidráulico de Juanelo”; Jerónimo de Ayanz (1553 – 1613) por la máquina de vapor industrial; Manuel García (1805 – 1906), barítono e inventor del laringoscopio; Isaac Peral (1851 – 1895), inventor del submarino con propulsión eléctrica; Torres Quevedo (1852 – 1936), pionero de la automática; Concepción Aleixandre (1862 – 1952), inventora de diferentes instrumentos ginecológicos; Emilio Herrera (1879 – 1967), inventor de la escafandra estratonáutica; Mónico Sánchez (1880 – 1961) diseñó un aparato portátil de rayos X; Juan de la Cierva (1895 – 1936), padre del autogiro, híbrido de aeroplano y helicóptero; y Ángela Ruíz (1895 – 1975), a quien debemos una enciclopedia mecánica precursora del libro electrónico. Ellos y muchos otros inventores españoles deben ser recordados.

Es importante medir la lluvia como fundamental dato meteorológico (junto con la temperatura es la variable de mayor significación para los estudios climáticos). Y, a veces, la lluvia, qué evocadora … Monotonía de la lluvia en los cristales.

PARA SABER MÁS:

- Viñas, José Miguel. Breve historia del pluviómetro.

- Strangeways, Ian. Una historia de pluviómetros. Parte I y Parte II.

- https://beteve.cat/medi-ambient/pluviograf-jardi-joia-observatori-fabra-barcelona/