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Recomendación UIT-R P.836-4(10/2009)
Vapor de agua: densidad en la superficiey contenido de una columna de aire
Serie P
Propagación de las ondas radioeléctricas
ii Rec. UIT-R P.836-4
Prólogo
El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometido garantizar la utilización racional, equitativa, eficaz y económica del espectro de frecuencias radioeléctricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satélite, y realizar, sin limitación de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopción de las Recomendaciones UIT-R.
Las Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Radiocomunicaciones, con la colaboración de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y políticas del Sector de Radiocomunicaciones.
Política sobre Derechos de Propiedad Intelectual (IPR)
La política del UIT-R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Política Común de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolución UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaración sobre patentes y utilización de patentes por los titulares de las mismas figuran en la dirección web http://www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde también aparecen las Directrices para la implementación de la Política Común de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre información de patentes del UIT-R sobre este asunto.
Series de las Recomendaciones UIT-R
(También disponible en línea en http://www.itu.int/publ/R-REC/es)
Series Título
BO Distribución por satélite
BR Registro para producción, archivo y reproducción; películas en televisión
BS Servicio de radiodifusión sonora
BT Servicio de radiodifusión (televisión)
F Servicio fijo
M Servicios móviles, de radiodeterminación, de aficionados y otros servicios por satélite conexos
P Propagación de las ondas radioeléctricas
RA Radio astronomía
RS Sistemas de detección a distancia
S Servicio fijo por satélite
SA Aplicaciones espaciales y meteorología
SF Compartición de frecuencias y coordinación entre los sistemas del servicio fijo por satélite y del servicio fijo
SM Gestión del espectro
SNG Periodismo electrónico por satélite
TF Emisiones de frecuencias patrón y señales horarias
V Vocabulario y cuestiones afines
Nota: Esta Recomendación UIT-R fue aprobada en inglés conforme al procedimiento detallado en la Resolución UIT-R 1.
Publicación electrónica
Ginebra, 2010
UIT 2010
Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicación puede reproducirse por ningún procedimiento sin previa autorización escrita por parte de la UIT.
Rec. UIT-R P.836-4 1
RECOMENDACIÓN UIT-R P.836-4
Vapor de agua: densidad en la superficie y contenido de una columna de aire
(Cuestión UIT-R 201/3)
(1992-1997-2001-2001-2009)
Cometido
Esta Recomendación proporciona métodos para predecir la densidad de vapor de agua en la superficie y el contenido de vapor de agua total de una columna de aire en los trayectos Tierra-espacio.
La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,
considerando
a) que para calcular los efectos de la refracción y de la atenuación producida por los gases se necesita información sobre la densidad de vapor de agua en la atmósfera;
b) que esta información está disponible para todos los emplazamientos de la Tierra y para todas las estaciones,
recomienda
1 que se utilice la información contenida en los Anexos 1 y 2 para los cálculos globales de los efectos de propagación que requieran una estimación de la densidad de vapor de agua en la superficie terrestre o del contenido total de vapor de agua de una columna de aire y de sus variaciones estacionales, siempre que no se disponga de datos locales más precisos.
Anexo 1
1 Densidad de vapor de agua en la superficie
El vapor de agua y el oxígeno en la atmósfera producen la absorción de las ondas milimétricas, especialmente en la región de las rayas de absorción (véase la Recomendación UIT-R P.676). La concentración del oxígeno atmosférico es relativamente constante; sin embargo, la concentración de vapor de agua varía tanto con la situación geográfica como con el tiempo.
Los valores anuales de la densidad de vapor de agua en la superficie, ρ (g/m3), rebasados durante el 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99% de un año medio están disponibles en forma de mapas digitales en la página web de la Comisión de Estudio 3 de Radiocomunicaciones en los ficheros de datos SURF_WVxx_v4.TXT, donde xx = 01; 02; 03; 05; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99. Los datos abarcan desde 0° a 360° en longitud y desde +90° a –90° en latitud, con una resolución de 1,125º tanto en latitud como en longitud. Estos datos deben utilizarse junto con los ficheros de datos ESALAT1dot125.TXT y ESALON1dot125.TXT que contienen las latitudes y longitudes de los correspondientes valores
2 Rec. UIT-R P.836-4
(puntos de la cuadrícula) en los ficheros de datos SURF_WVxx_v4.TXT. La densidad de vapor de agua en la superficie en el emplazamiento deseado sobre la superficie de la Tierra puede obtenerse mediante el siguiente método de interpolación:
a) se determinan las dos probabilidades, pencima y pdebajo, por encima y por debajo de la probabilidad deseada, p, del conjunto: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99%;
b) para las dos probabilidades, pencima y pdebajo, se determinan las densidades de vapor de agua en la superficie, 1ρ′ , 2ρ′ , 3ρ′ y 4ρ′ en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
c) utilizando el fichero de datos de altura de escala de vapor de agua, VSCH_xx_v4.TXT, donde xx corresponde a las probabilidades pencima y pdebajo, se determina la altura de escala de vapor de agua en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos vsch1, vsch2, vsch3 y vsch4 para cada probabilidad, pencima y pdebajo;
d) mediante la Recomendación UIT-R P.1511, se determinan las altitudes topográficas alt1, alt2, alt3 y alt4, para los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
e) para cada uno de los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos y cada probabilidad, se determinan las densidades de vapor de agua, ρ1, ρ2, ρ3 y ρ4, a la altitud deseada, alt, extrapolando las densidades de vapor de agua, 1ρ′ , 2ρ′ , 3ρ′ y 4ρ′ , mediante la siguiente
relación:
ivschialtalt
ii
−−ρ′=ρ e para i = 1, 2, 3, 4 (1)
f) se determinan las densidades de vapor de agua, ρencima y ρdebajo, a las probabilidades pencima y pdebajo y en el emplazamiento deseado efectuando una interpolación bilineal de los cuatro valores de la densidad de vapor de agua, ρ1, ρ2, ρ3 y ρ4, en los cuatro puntos de la cuadrícula como se describe en la Recomendación UIT-R P.1144 (como referencia, se muestra en la Fig. 1 el procedimiento para determinar ρencima y ρdebajo a partir de 1ρ′ , 2ρ′ , 3ρ′
y 4ρ′ );
g) se deetermina la densidad de vapor de agua, ρ, a la probabilidad deseada, p, interpolando ρencima y ρdebajo en función de pencima y pabajo a p en una escala lineal de ρ en función de log p.
Obsérvese que los mapas digitales de la densidad de vapor de agua en la superficie contienen la expresión NaN (Not-a-Number) cuando no hay ningún valor de la densidad de vapor de agua en la superficie que corresponda a una probabilidad de rebasamiento anual determinada.
En la Fig. 2 aparece un ejemplo de contorno de altura de escala de vapor de agua para una probabilidad de rebasamiento del 1%. En las Figs. 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 aparecen ejemplos de contorno de la densidad de vapor de agua media anual para probabilidades de rebasamiento del 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 y 50%.
Las Figs. 10, 11, 12 y 13 contienen los contornos medios estacionales de densidad de vapor de agua. Obsérvese que estos datos medios estacionales se obtuvieron a partir de distintos conjuntos de datos que los datos medios anuales.
Para referencia, en la Recomendación UIT-R P.453 aparecen las relaciones entre la densidad de vapor de agua, la presión de vapor de agua y la humedad relativa.
Rec. UIT-R P.836-4 3
FIGURA 1
Procedimiento de interpolación para probabilidades por encima y por debajo de la probabilidad deseada
0836-01
ρ´ en el punto de la cuadrícula ( )2 2altExtrapolación ala altitud deseada
Altitud deseada ( )alt
Interpolación bilineal de ρ, a la latitud, longitud y altituda partir de los cuatro puntos de la cuadrícula
extrapolados a la misma altituddeseadas
ρ
ρ2
Extrapolación ala altitud deseada
Extrapolación a la altitud deseada
Extrapolación a la altitud deseada ρ4
ρ1
ρ3
ρ´ en el punto de la cuadrícula ( )1 1alt
ρ´ en el puntode la cuadrícula ( )
4
4alt
ρ´ en el punto de la cuadrícula ( )3 3alt
FIGURA 2
Altura (km) de escala de vapor de agua rebasada durante el 1% del año
0836-02
3
33
3
3
3
3
3
3
3
3
3 3
3
33
44
4
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6 6
66
6
6
6
8
8
8 88
88
8 8
8
8
8
8
33
3
3
3
3 3
3
3
33
3
3
3
33
3
3
3
4
4
4
44
4
4
4
6 6
66
6
66
6
8
8
8
34
4
3
3
333
3
333
3
33
4 4
4
444
4
44
44
4
4
4444
6 66
6
66
8 8
8
8
8
8
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gr
ados
)
4 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 3
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 0,1% del año
0836-03Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
FIGURA 4
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 0,5% del año
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-04
Rec. UIT-R P.836-4 5
FIGURA 5
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 1% del año
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-05
FIGURA 6
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 5% del año
0836-06Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
6 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 7
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 10% del año
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-07
FIGURA 8
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 20% del año
0836-08Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
Rec. UIT-R P.836-4 7
FIGURA 9
Densidad de vapor de agua (g/m3) rebasada durante el 50% del año
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-09
555
5510
10 1010
10
15
15
15
1515
15
15
15
20
20 20
20
2020
20
55
55
5
5
55
5
5
5
1010
10
1010
10
101015
15
15
15
20
20
2020
20
20
55
5
1010
10
10
15
15
15
1515
15
20
202020
20
20
5 55
55
5
10
FIGURA 10
Diciembre, enero y febrero: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-10
15
15
5
5
55
0.5
10
10
15
15 20
25
2
5
10
1
15
1
20
20
10
2
8 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 11
Marzo, abril y mayo: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
0836-11
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos) 15
15
5
5
0.5
10
10
15
15
20
25
2
5
25
1
15
1
20 25
10
2
2520
20
2
10
2
FIGURA 12
Junio, julio y agosto: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-12
15
1
5
10
10
10
20
25
10
15
2
0.5
20
10
2 1
2525 25
20
15
10
101515 15
5
1010
1520
5
1
20
Rec. UIT-R P.836-4 9
FIGURA 13
Septiembre, octubre y noviembre: densidad de vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3)
0836-13
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
Longitud (grados)
10
15
5
5
10
10
15
15 20
5
1
2
25
10
2520 20
10
1
10 10
2
20
5
0.5
1
Anexo 2
1 Contenido total de vapor de agua
En algunas aplicaciones, el contenido total de vapor de agua a lo largo de un trayecto puede utilizarse para calcular la longitud del trayecto en exceso y la atenuación ocasionada por el vapor de agua atmosférico, suponiendo que ésta última es proporcional al contenido total de vapor de agua con un coeficiente específico de absorción de masa.
El contenido total de vapor de agua, expresado en kg/m2 o, de forma equivalente, en milímetros de agua precipitable, puede obtenerse mediante sondeos efectuados con radiosondas, mediciones con satélites de navegación y conservaciones radiométricas. Los datos de las radiosondas están ampliamente disponibles pero tienen una resolución temporal limitada y sólo son aplicables a trayectos cenitales. El contenido total de vapor de agua puede obtenerse a partir de mediciones radiométricas efectuadas a las frecuencias adecuadas a lo largo del trayecto deseado.
10 Rec. UIT-R P.836-4
Los valores anuales del contenido total de vapor de agua de una columna de aire, V (kg/m2), rebosados durante el 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99% del año están disponibles en forma de mapas digitales que aparecen en la página web de la Comisión de Estudio 3 de Radiocomunicaciones en los ficheros de datos ESAWVC_xx_v4.TXT, donde xx = 01; 02; 03; 05; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99. Los datos abarcan desde 0° a 360° en longitud y desde +90° a –90° en latitud, con una resolución de 1,125º tanto en latitud como en longitud. Estos datos deben utilizarse junto con los ficheros de datos ESALAT_1dot125.TXT y ESALON_1dot125.TXT que contienen las longitudes de los correspondientes valores (puntos de la cuadrícula) en los ficheros de datos ESAWVC_xx_v4.TXT. El contenido total de vapor de agua en el emplazamiento deseado sobre la superficie de la Tierra puede obtenerse mediante el siguiente método de interpolación:
a) se determinan las dos probabilidades, pencima y pdebajo, por encima y por debajo de la probabilidad deseada, p, del conjunto: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 60; 70; 80; 90; 95 y 99%;
b) para las dos probabilidades, pencima y pdebajo, se determina el contenido total de vapor de agua, 1V ′ , 2V ′ , 1V ′ y 4V ′ en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
c) utilizando el fichero de datos de altura de escala de vapor de agua, VSCH_xx_v4.TXT, donde xx corresponde a las probabilidades pencima y pdebajo, se determina la altura de escala de vapor de agua en los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos vsch1, vsch2, vsch3 y vsch4 para cada probabilidad, pencima y pdebajo;
d) mediante la Recomendación UIT-R P.1511, se determinan las altitudes topográficas alt1, alt2, alt3 y alt4, para los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos;
e) para cada uno de los cuatro puntos de la cuadrícula más próximos y cada probabilidad, se determina el contenido total de vapor de agua, V1, V2, V3 y V4, a la altitud deseada, alt, extrapolando el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire 1V ′ , 2V ′ , 1V ′ y 4V ′ , mediante la siguiente relación:
ivschialtalt
ii VV
−−′= e para i = 1, 2, 3, 4 (2)
f) se determina el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire Vencima y Vdebajo, a las probabilidades pencima y pdebajo y en el emplazamiento deseado efectuando una interpolación bilineal de los cuatro valores del contenido total de vapor de agua, de una columna de aire V1, V2, V3 y V4, en los cuatro puntos de la cuadrícula como se describe en la Recomendación UIT-R P.1144 (como referencia, se muestra en la Fig. 14 el procedimiento para determinar Vencima y Vdebajo a partir de 1V ′ , 2V ′ , 1V ′ y 4V ′ );
g) se determina el contenido total de vapor de agua, de una columna de aire, V, a la probabilidad deseada, p, interpolando Vencima y Vdebajo en función de pencima y pabajo a p en una escala lineal de V en función de log p.
Obsérvese que los mapas digitales del contenido total de vapor de agua en una columna de aire contienen la expresión NaN (Not-a-Number) cuando no hay ningún valor del contenido total de vapor de agua que corresponda a una probabilidad de rebasamiento anual determinada.
En las Figs. 15, 16, 17, 18, 19, 20 y 21 aparecen ejemplos de contorno del contenido total de vapor de agua de una columna de aire para probabilidades de rebasamiento del 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 y 50%.
Rec. UIT-R P.836-4 11
FIGURA 14
Procedimiento de interpolación para probabilidades por encima y por debajo de la probabilidad deseada
0836-14
Valt
´ en el puntode la cuadrícula ( )
2
2 Extrapolación a la altitud deseada
Altitud deseada ( )alt
Interpolación bilineal V, a la latitud, longitud y altitud deseadas a partir delos cuatro puntos de la cuadrícula extrapolados a la misma altitud
V
V2
Extrapolación a la altitud deseada
Extrapolación ala altitud deseada
Extrapolación a la altitud deseadaV4
V1
V3
V alt´ en el punto de la cuadrícula ( )1 1
V alt´ en el punto de la cuadrícula ( )4 4
V alt´ en el punto de la cuadrícula ( )3 3
FIGURA 15
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 0,1% del año
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
0836-15
12 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 16
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 0,5% del año
0836-16
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
FIGURA 17
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 1% del año
0836-17
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
Rec. UIT-R P.836-4 13
FIGURA 18
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 5% del año
0836-18Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gr
ados
)
1010
10
10
20 20 20
20 202020
20
20
20
20
20
2020
2020
30
30
30
3030
30
30
3030
30
30
303030
30
3030
30
30
30
30
30
40 40
40
4040
40 40
4040
40
40
40
40
50
5050
5050
50
50
50 50
50
50
505050
10
10
10
20 20
20
20
2020
20
20
2020
20 20
30
30 30
30
30 30
30
40 40
40
40
40
40
40
40
40
50
50
50
50
50
50
50
5050
50
50
10 10
10
FIGURA 19
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 10% del año
0836-19
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
10 10
101010
20 2020
2020
202020
20
2020
20
202020
20
20
20
3030 30
30
3030
3030
30
30
3030
30
30
40
40
404040
40
40
40
50
50
5050
50
50
5050
50
505050
50
50
50
50
10 10
10
10 10
10
10
10
20
20
20
20
20
20
20 20
30
30
30
30
30
3030
30
30
3030
404040
40
40
4040
40
40
40404050
50 50
50
50
50
50 505050
5050
20
30
30
40
40
50
14 Rec. UIT-R P.836-4
FIGURA 20
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 20% del año
0836-20Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
1010
10 10
1010
101010
2020
20
2020
20
2030
30
30
30
30
4040
40 40
5050
50
5050
50
50
50
50
10 10
10
10 1010
10
1010
10
20 20
20
20
20
20
20
2020
20
20
20
2020
20
20
20
20
2020
3030
30
30
30
30
30
30
30
3030
30
30
30
30
30404040
40
40
40
40
40
40
4040
40
40
40
40
50
5050
50
505050
5050
50
5050
50
50
10
40
FIGURA 21
Contenido de vapor de agua de una columna de aire (kg/m2) rebasado durante el 50% del año
0836-21
80
40
60
20
0
–20
–40
–60
–80
Lat
itud
(gra
dos)
Longitud (grados)
–150 –100 –50 0 50 100 150
10 1010
10
10
10
10
1010
10 10
10
10
10
20
20
20
20
2020
20
20
20
20
2020
20
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30
30
30
30
30 30
30
30
3030
3030
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3040 40
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40
40
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4040
404040
40 40
50
50
5050
5050
50
5050 50
50
50 50