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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo Método D1 - Teledetección Satelital del Sistema Climático
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:4648
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: Principio radiométrico e inferencia espectral
Cómo la radiación electromagnética registrada en bandas espectrales se convierte en magnitudes climáticas inferidas.
Grupo 2: Grupo 2: Balance energético terrestre
Cómo las mediciones radiativas satelitales definen el desequilibrio energético y la energía retenida que impulsa el calentamiento.
Grupo 3: Grupo 3: Temperatura de brillo y sondeo atmosférico
Cómo la radiancia espectral se convierte en temperatura de brillo y cómo los canales de microondas sondean capas atmosféricas distintas.
Grupo 4: Grupo 4: Extensión del hielo por microondas pasivas
Cómo la diferencia de emisión entre hielo y agua líquida permite detectar presencia y trazar extensión de hielo.
Grupo 5: Grupo 5: Espesor del hielo por altimetría láser
Cómo las diferencias de elevación de la superficie del hielo permiten inferir su espesor.
Grupo 6: Grupo 6: Vegetación y actividad fotosintética
Cómo las reflectancias roja e infrarroja cercana se combinan en un índice que cuantifica actividad fotosintética.
ID:1701
Grupo 1: Grupo 1: Principio radiométrico e inferencia espectral
Descripción
Cómo la radiación electromagnética registrada en bandas espectrales se convierte en magnitudes climáticas inferidas.
Pregunta clave: ¿Cómo se pasa de radiación electromagnética medida a magnitudes climáticas inferidas?
Cómo la radiación electromagnética registrada en bandas espectrales se convierte en magnitudes climáticas inferidas. La teledetección satelital es el pilar observacional del sistema climático global: los satélites miden la radiación electromagnética que la Tierra emite o refleja en distintas bandas espectrales, y esa medición de radiación electromagnética permite inferir, de forma continua y con cobertura planetaria, la temperatura, la composición atmosférica, la extensión del hielo, la humedad y la actividad de la vegetación. Estas cuatro capacidades de la teledetección satelital —medir el desequilibrio energético terrestre, medir la temperatura de brillo en distintas capas atmosféricas, medir la extensión y el espesor del hielo marino y continental, y cuantificar la actividad fotosintética de la vegetación— comparten el mismo principio de origen descrito al comienzo: la teledetección satelital no mide directamente la temperatura, el hielo, la energía retenida o la vegetación, sino que infiere todas estas magnitudes a partir de la radiación electromagnética que los satélites registran en distintas bandas espectrales. Finalmente, la teledetección satelital cuantifica la actividad fotosintética de la vegetación mediante un índice de vegetación construido a partir de la reflectancia que la propia vegetación tiene en dos bandas espectrales distintas: la banda roja, donde la clorofila de la vegetación absorbe la mayor parte de la radiación electromagnética y por lo tanto refleja poco, y la banda infrarroja cercana, donde el mesófilo foliar de la vegetación refleja la mayor parte de la radiación electromagnética.
ID:3168
Grupo 2: Grupo 2: Balance energético terrestre
Descripción
Cómo las mediciones radiativas satelitales definen el desequilibrio energético y la energía retenida que impulsa el calentamiento.
Pregunta clave: ¿Cómo se obtiene el desequilibrio energético y cómo conduce a calentamiento?
Cómo las mediciones radiativas satelitales definen el desequilibrio energético y la energía retenida que impulsa el calentamiento. La diferencia entre la radiación solar reflejada y la radiación de onda larga saliente define el desequilibrio energético terrestre, que actualmente es de cerca de ochenta y siete centésimas de vatio por metro cuadrado: cuanto mayor es ese desequilibrio energético terrestre, más energía retiene el sistema climático global de la que libera, y esa energía retenida es la que impulsa el calentamiento del sistema climático global. Un instrumento satelital especializado en radiación mide, por un lado, la radiación de onda larga saliente, el calor que la Tierra emite de vuelta hacia el espacio, y por otro lado la radiación solar reflejada, la parte de la luz solar que la Tierra devuelve al espacio sin absorber. Estas cuatro capacidades de la teledetección satelital —medir el desequilibrio energético terrestre, medir la temperatura de brillo en distintas capas atmosféricas, medir la extensión y el espesor del hielo marino y continental, y cuantificar la actividad fotosintética de la vegetación— comparten el mismo principio de origen descrito al comienzo: la teledetección satelital no mide directamente la temperatura, el hielo, la energía retenida o la vegetación, sino que infiere todas estas magnitudes a partir de la radiación electromagnética que los satélites registran en distintas bandas espectrales.
ID:3169
Grupo 3: Grupo 3: Temperatura de brillo y sondeo atmosférico
Descripción
Cómo la radiancia espectral se convierte en temperatura de brillo y cómo los canales de microondas sondean capas atmosféricas distintas.
Pregunta clave: ¿Cómo se obtiene la temperatura de brillo y cómo se sondean capas atmosféricas?
Cómo la radiancia espectral se convierte en temperatura de brillo y cómo los canales de microondas sondean capas atmosféricas distintas. Los radiómetros de microondas de la serie de satélites meteorológicos estadounidenses miden esta temperatura de brillo en distintos canales de microondas, y cada canal de microondas sondea una capa atmosférica distinta —la superficie, la troposfera media o la estratosfera baja— porque la atmósfera absorbe y emite radiación de forma diferente según la frecuencia de microondas y la altura de la capa atmosférica. La temperatura de brillo se define como la temperatura que tendría un cuerpo negro capaz de emitir la misma radiancia que el radiómetro observa efectivamente en la banda espectral de ese sensor, de modo que la radiancia espectral medida por el radiómetro se convierte en temperatura de brillo aplicando, en sentido inverso, la relación física que describe cómo un cuerpo negro emite radiación según su propia temperatura. Otra magnitud que la teledetección satelital mide de forma rutinaria es la temperatura de brillo, la magnitud primaria que registran los radiómetros de microondas y los radiómetros térmicos que orbitan la Tierra.
ID:3170
Grupo 4: Grupo 4: Extensión del hielo por microondas pasivas
Descripción
Cómo la diferencia de emisión entre hielo y agua líquida permite detectar presencia y trazar extensión de hielo.
Pregunta clave: ¿Cómo se distingue hielo de agua y se traza su extensión?
Cómo la diferencia de emisión entre hielo y agua líquida permite detectar presencia y trazar extensión de hielo. Los radiómetros de microondas pasivos distinguen el hielo del agua líquida porque el hielo y el agua líquida emiten radiación de forma distinta en ciertas frecuencias de microondas, lo que permite trazar la extensión del hielo marino y del hielo continental a partir de esa diferencia de emisión. Los altímetros láser, en cambio, miden el espesor del hielo marino y del hielo continental a partir de diferencias de elevación de la superficie del hielo, una medición que los radiómetros de microondas pasivos no pueden dar por sí solos porque solo distinguen la presencia de hielo, no su espesor. La teledetección satelital también mide la extensión del hielo marino y del hielo continental, aunque con instrumentos distintos a los radiómetros de microondas usados para la temperatura de brillo.
ID:3171
Grupo 5: Grupo 5: Espesor del hielo por altimetría láser
Descripción
Cómo las diferencias de elevación de la superficie del hielo permiten inferir su espesor.
Pregunta clave: ¿Cómo se obtiene el espesor del hielo?
Cómo las diferencias de elevación de la superficie del hielo permiten inferir su espesor. Los altímetros láser, en cambio, miden el espesor del hielo marino y del hielo continental a partir de diferencias de elevación de la superficie del hielo, una medición que los radiómetros de microondas pasivos no pueden dar por sí solos porque solo distinguen la presencia de hielo, no su espesor. Estas cuatro capacidades de la teledetección satelital —medir el desequilibrio energético terrestre, medir la temperatura de brillo en distintas capas atmosféricas, medir la extensión y el espesor del hielo marino y continental, y cuantificar la actividad fotosintética de la vegetación— comparten el mismo principio de origen descrito al comienzo: la teledetección satelital no mide directamente la temperatura, el hielo, la energía retenida o la vegetación, sino que infiere todas estas magnitudes a partir de la radiación electromagnética que los satélites registran en distintas bandas espectrales. La teledetección satelital también mide la extensión del hielo marino y del hielo continental, aunque con instrumentos distintos a los radiómetros de microondas usados para la temperatura de brillo.
ID:3172
Grupo 6: Grupo 6: Vegetación y actividad fotosintética
Descripción
Cómo las reflectancias roja e infrarroja cercana se combinan en un índice que cuantifica actividad fotosintética.
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la reflectancia espectral de la vegetación en actividad fotosintética?
Cómo las reflectancias roja e infrarroja cercana se combinan en un índice que cuantifica actividad fotosintética. Finalmente, la teledetección satelital cuantifica la actividad fotosintética de la vegetación mediante un índice de vegetación construido a partir de la reflectancia que la propia vegetación tiene en dos bandas espectrales distintas: la banda roja, donde la clorofila de la vegetación absorbe la mayor parte de la radiación electromagnética y por lo tanto refleja poco, y la banda infrarroja cercana, donde el mesófilo foliar de la vegetación refleja la mayor parte de la radiación electromagnética. Cuanto más sana y más densa es la vegetación, mayor es la diferencia entre la reflectancia en la banda infrarroja cercana y la reflectancia en la banda roja, y ese índice de vegetación construido a partir de esa diferencia es, entonces, lo que la teledetección satelital usa para cuantificar la actividad fotosintética de la vegetación de forma continua y con cobertura planetaria. Estas cuatro capacidades de la teledetección satelital —medir el desequilibrio energético terrestre, medir la temperatura de brillo en distintas capas atmosféricas, medir la extensión y el espesor del hielo marino y continental, y cuantificar la actividad fotosintética de la vegetación— comparten el mismo principio de origen descrito al comienzo: la teledetección satelital no mide directamente la temperatura, el hielo, la energía retenida o la vegetación, sino que infiere todas estas magnitudes a partir de la radiación electromagnética que los satélites registran en distintas bandas espectrales.
ID:3173