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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A4 - Anomalías de Retroalimentación Amplificada
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4570
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Arquitectura de retroalimentación amplificada
Perturbación inicial, signo de la retroalimentación, activación extraordinaria, acoplamiento y amplificación no lineal.
Grupo 2: Grupo 2: Amplificación ártica — albedo superficial
Pérdida de hielo marino, reducción del albedo, sustitución por océano oscuro y mayor absorción de radiación solar.
Grupo 3: Grupo 3: Amplificación ártica — tasa de lapso polar
Contraste vertical del calentamiento ártico y amplificación adicional de la respuesta térmica regional.
Grupo 4: Grupo 4: Olas de calor marino
Ciclo local entre temperatura superficial del mar, capa de mezcla, nubosidad estratiforme y radiación solar incidente.
Grupo 5: Grupo 5: Suelo seco y temperatura extrema
Ciclo entre humedad del suelo, agua evaporables, enfriamiento evaporativo, temperatura del aire y secado adicional.
Grupo 6: Grupo 6: Anomalías y límite de respuesta proporcional
Resultados observables de los ciclos amplificados y contraste con modelos que suponen una respuesta proporcional.
ID:1676
Grupo 1: Grupo 1: Arquitectura de retroalimentación amplificada
Descripción
Perturbación inicial, signo de la retroalimentación, activación extraordinaria, acoplamiento y amplificación no lineal.
Pregunta clave: ¿Cómo una perturbación inicial pasa de una retroalimentación individual a una amplificación no lineal acoplada?
Perturbación inicial, signo de la retroalimentación, activación extraordinaria, acoplamiento y amplificación no lineal. Las tres retroalimentaciones positivas descritas —la amplificación ártica, los episodios de ola de calor marino y la retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema— comparten el mismo rasgo que define a las retroalimentaciones climáticas amplificadas: en cada una, la propia respuesta del sistema climático a una perturbación inicial pequeña se convierte en la causa de una perturbación mayor, en vez de amortiguarla. Las retroalimentaciones climáticas son mecanismos por los cuales una perturbación inicial del sistema climático se amplifica o se atenúa: una retroalimentación positiva amplifica la perturbación inicial, mientras que una retroalimentación negativa la atenúa. Ese acoplamiento entre retroalimentaciones positivas produce una amplificación no lineal de la perturbación inicial, una amplificación que los modelos que suponen una respuesta proporcional no logran anticipar.
ID:3129
Grupo 2: Grupo 2: Amplificación ártica — albedo superficial
Descripción
Pérdida de hielo marino, reducción del albedo, sustitución por océano oscuro y mayor absorción de radiación solar.
Pregunta clave: ¿Cómo la pérdida de hielo marino amplifica el calentamiento ártico mediante cambios de albedo y absorción solar?
Pérdida de hielo marino, reducción del albedo, sustitución por océano oscuro y mayor absorción de radiación solar. La amplificación ártica es la primera de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria, y ocurre porque la pérdida de hielo marino en el Ártico reduce el albedo superficial de la región: una superficie oscura de océano reemplaza a la superficie blanca de hielo, y esa superficie oscura de océano absorbe más radiación solar de la que el hielo blanco absorbía antes. A esa retroalimentación del albedo superficial se suma la retroalimentación de tasa de lapso polar: en el Ártico, el calentamiento es mayor cerca de la superficie que en altura, al contrario de lo que ocurre en los trópicos, y esa diferencia amplifica todavía más la respuesta térmica del Ártico frente a la misma perturbación inicial. Su intensidad queda amplificada por una retroalimentación local entre la temperatura superficial del mar y la nubosidad: unas aguas superficiales más cálidas suprimen la capa de mezcla del océano y reducen la nubosidad estratiforme sobre esas aguas, y una nubosidad estratiforme reducida deja pasar más radiación solar incidente hacia la superficie del mar.
ID:3130
Grupo 3: Grupo 3: Amplificación ártica — tasa de lapso polar
Descripción
Contraste vertical del calentamiento ártico y amplificación adicional de la respuesta térmica regional.
Pregunta clave: ¿Cómo el contraste vertical del calentamiento polar amplifica adicionalmente la respuesta térmica del Ártico?
Contraste vertical del calentamiento ártico y amplificación adicional de la respuesta térmica regional. A esa retroalimentación del albedo superficial se suma la retroalimentación de tasa de lapso polar: en el Ártico, el calentamiento es mayor cerca de la superficie que en altura, al contrario de lo que ocurre en los trópicos, y esa diferencia amplifica todavía más la respuesta térmica del Ártico frente a la misma perturbación inicial. Entre la retroalimentación del albedo superficial y la retroalimentación de tasa de lapso polar, el resultado es que el calentamiento ártico avanza entre dos y cuatro veces más rápido que el calentamiento promedio global. La amplificación ártica es la primera de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria, y ocurre porque la pérdida de hielo marino en el Ártico reduce el albedo superficial de la región: una superficie oscura de océano reemplaza a la superficie blanca de hielo, y esa superficie oscura de océano absorbe más radiación solar de la que el hielo blanco absorbía antes.
ID:3131
Grupo 4: Grupo 4: Olas de calor marino
Descripción
Ciclo local entre temperatura superficial del mar, capa de mezcla, nubosidad estratiforme y radiación solar incidente.
Pregunta clave: ¿Cómo se mantiene y prolonga una ola de calor marino mediante el ciclo TSM–mezcla–nubosidad–radiación?
Ciclo local entre temperatura superficial del mar, capa de mezcla, nubosidad estratiforme y radiación solar incidente. Esa mayor radiación solar incidente eleva aún más la temperatura superficial del mar, que a su vez vuelve a suprimir la capa de mezcla del océano y a reducir la nubosidad estratiforme, cerrando un ciclo de retroalimentación que mantiene y prolonga el episodio de ola de calor marino mientras las condiciones que lo activaron no cambien. Su intensidad queda amplificada por una retroalimentación local entre la temperatura superficial del mar y la nubosidad: unas aguas superficiales más cálidas suprimen la capa de mezcla del océano y reducen la nubosidad estratiforme sobre esas aguas, y una nubosidad estratiforme reducida deja pasar más radiación solar incidente hacia la superficie del mar. Una temperatura del aire cercano al suelo más alta, a su vez, seca todavía más al suelo, de modo que el suelo seco y la temperatura extrema se refuerzan mutuamente del mismo modo en que lo hacen la temperatura superficial del mar y la nubosidad en los episodios de ola de calor marino.
ID:3132
Grupo 5: Grupo 5: Suelo seco y temperatura extrema
Descripción
Ciclo entre humedad del suelo, agua evaporables, enfriamiento evaporativo, temperatura del aire y secado adicional.
Pregunta clave: ¿Cómo se refuerzan mutuamente el secado del suelo y la temperatura extrema del aire cercano al suelo?
Ciclo entre humedad del suelo, agua evaporables, enfriamiento evaporativo, temperatura del aire y secado adicional. La retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema es la tercera de estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria, y acopla la humedad del suelo con la temperatura del aire cercano al suelo: un suelo seco tiene menos agua disponible para evaporarse, de modo que pierde la capacidad de enfriarse por evaporación que tiene un suelo húmedo, y esa pérdida de enfriamiento por evaporación eleva la temperatura del aire cercano al suelo hacia valores extremos. Una temperatura del aire cercano al suelo más alta, a su vez, seca todavía más al suelo, de modo que el suelo seco y la temperatura extrema se refuerzan mutuamente del mismo modo en que lo hacen la temperatura superficial del mar y la nubosidad en los episodios de ola de calor marino. Los ejemplos más destacados de esta amplificación no lineal son la amplificación ártica, los episodios de ola de calor marino y la retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema.
ID:3133
Grupo 6: Grupo 6: Anomalías y límite de respuesta proporcional
Descripción
Resultados observables de los ciclos amplificados y contraste con modelos que suponen una respuesta proporcional.
Pregunta clave: ¿Qué anomalías observables resultan de estas retroalimentaciones amplificadas y por qué exceden una respuesta proporcional?
Resultados observables de los ciclos amplificados y contraste con modelos que suponen una respuesta proporcional. Entre la retroalimentación del albedo superficial y la retroalimentación de tasa de lapso polar, el resultado es que el calentamiento ártico avanza entre dos y cuatro veces más rápido que el calentamiento promedio global. Por eso estas retroalimentaciones positivas activadas de forma extraordinaria producen anomalías —un Ártico que se calienta varias veces más rápido que el planeta, episodios de temperatura oceánica extrema que se sostienen a sí mismos, suelos que se secan y se calientan en un mismo ciclo— que los modelos que suponen una respuesta proporcional a la perturbación inicial no anticipan, y que solo se explican reconociendo que las retroalimentaciones climáticas, bajo condiciones anormales, dejan de comportarse como mecanismos independientes y pasan a acoplarse entre sí. Las tres retroalimentaciones positivas descritas —la amplificación ártica, los episodios de ola de calor marino y la retroalimentación entre el suelo seco y la temperatura extrema— comparten el mismo rasgo que define a las retroalimentaciones climáticas amplificadas: en cada una, la propia respuesta del sistema climático a una perturbación inicial pequeña se convierte en la causa de una perturbación mayor, en vez de amortiguarla.
ID:3134