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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E6 - Acoplamientos Océano–Atmósfera–Criósfera
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:4606
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: Sistema climático acoplado
Intercambios de energía, momento y masa
Grupo 2: Grupo 2: Gradiente térmico y respuesta atmosférica
Viento superficial ecuatorial
Grupo 3: Grupo 3: Forzamiento oceánico y retroalimentación ENSO
Retroalimentación viento–TSM
Grupo 4: Grupo 4: Oscilación auto-sostenida ENSO
Ciclo ENSO
Grupo 5: Grupo 5: Amplificación criosférica hielo–albedo
Retroalimentación hielo–albedo
Grupo 6: Grupo 6: Retardo térmico del océano profundo
Océano profundo
ID:1687
Grupo 1: Grupo 1: Sistema climático acoplado
Descripción
Intercambios de energía, momento y masa
Pregunta clave: ¿Qué intercambian continuamente océano, atmósfera y criósfera y por qué deben tratarse como sistema?
Intercambios de energía, momento y masa El sistema climático es fundamentalmente acoplado: el océano, la atmósfera y la criosfera intercambian energía, momento y masa de manera continua entre sí, y ningún componente de este sistema climático acoplado puede entenderse por completo sin los otros dos. De este modo, los tres componentes del sistema climático acoplado planteado al comienzo —el océano, la atmósfera y la criosfera— intercambian energía, momento y masa en tres escalas de tiempo bien distintas: el acoplamiento entre el océano y la atmósfera produce ciclos de pocos años como El Niño-Oscilación del Sur, la criosfera amplifica esa señal localmente casi de inmediato, y el océano profundo la retrasa y la suaviza a lo largo de décadas. A escalas de tiempo mucho más largas que el ciclo de tres a siete años de El Niño-Oscilación del Sur o que la retroalimentación local del hielo marino, el océano profundo actúa como un retardador térmico del sistema climático acoplado, gracias a su enorme capacidad para almacenar calor: el océano profundo absorbe y libera calor mucho más lentamente que la atmósfera, la superficie del océano o la criosfera, de modo que retrasa, a lo largo de varias décadas, la respuesta completa del sistema climático acoplado frente a cualquier perturbación.
ID:4062
Grupo 2: Grupo 2: Gradiente térmico y respuesta atmosférica
Descripción
Viento superficial ecuatorial
Pregunta clave: ¿Cómo responde el viento superficial ecuatorial al gradiente de temperatura superficial del mar?
Viento superficial ecuatorial Un modelo clásico de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera, formulado en 1987, y las versiones simplificadas que se desarrollaron después, capturan la esencia de El Niño-Oscilación del Sur a través de dos relaciones que se retroalimentan mutuamente: el viento de superficie responde al gradiente de temperatura superficial del mar a lo largo del ecuador, y la temperatura superficial del mar responde, a su vez, a la circulación oceánica que ese mismo viento de superficie fuerza. Cuando el viento de superficie y la temperatura superficial del mar se refuerzan mutuamente en vez de estabilizarse, esta inestabilidad de retroalimentación mutua entre el viento de superficie y la temperatura superficial del mar puede producir un ciclo auto-sostenido, con un período de entre tres y siete años, que es precisamente el ciclo que caracteriza a El Niño-Oscilación del Sur. El prototipo más estudiado de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera es El Niño-Oscilación del Sur, en el que una perturbación pequeña en la tensión del viento a lo largo del ecuador desencadena una reorganización masiva de todo el sistema acoplado a escala hemisférica.
ID:4063
Grupo 3: Grupo 3: Forzamiento oceánico y retroalimentación ENSO
Descripción
Retroalimentación viento–TSM
Pregunta clave: ¿Cómo el viento reorganiza la circulación oceánica, modifica la TSM y cierra la retroalimentación ENSO?
Retroalimentación viento–TSM Un modelo clásico de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera, formulado en 1987, y las versiones simplificadas que se desarrollaron después, capturan la esencia de El Niño-Oscilación del Sur a través de dos relaciones que se retroalimentan mutuamente: el viento de superficie responde al gradiente de temperatura superficial del mar a lo largo del ecuador, y la temperatura superficial del mar responde, a su vez, a la circulación oceánica que ese mismo viento de superficie fuerza. El prototipo más estudiado de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera es El Niño-Oscilación del Sur, en el que una perturbación pequeña en la tensión del viento a lo largo del ecuador desencadena una reorganización masiva de todo el sistema acoplado a escala hemisférica. Cuando el viento de superficie y la temperatura superficial del mar se refuerzan mutuamente en vez de estabilizarse, esta inestabilidad de retroalimentación mutua entre el viento de superficie y la temperatura superficial del mar puede producir un ciclo auto-sostenido, con un período de entre tres y siete años, que es precisamente el ciclo que caracteriza a El Niño-Oscilación del Sur.
ID:4064
Grupo 4: Grupo 4: Oscilación auto-sostenida ENSO
Descripción
Ciclo ENSO
Pregunta clave: ¿Cuándo la retroalimentación mutua deja de estabilizar y produce un ciclo de 3–7 años?
Ciclo ENSO Cuando el viento de superficie y la temperatura superficial del mar se refuerzan mutuamente en vez de estabilizarse, esta inestabilidad de retroalimentación mutua entre el viento de superficie y la temperatura superficial del mar puede producir un ciclo auto-sostenido, con un período de entre tres y siete años, que es precisamente el ciclo que caracteriza a El Niño-Oscilación del Sur. El prototipo más estudiado de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera es El Niño-Oscilación del Sur, en el que una perturbación pequeña en la tensión del viento a lo largo del ecuador desencadena una reorganización masiva de todo el sistema acoplado a escala hemisférica. A escalas de tiempo mucho más largas que el ciclo de tres a siete años de El Niño-Oscilación del Sur o que la retroalimentación local del hielo marino, el océano profundo actúa como un retardador térmico del sistema climático acoplado, gracias a su enorme capacidad para almacenar calor: el océano profundo absorbe y libera calor mucho más lentamente que la atmósfera, la superficie del océano o la criosfera, de modo que retrasa, a lo largo de varias décadas, la respuesta completa del sistema climático acoplado frente a cualquier perturbación.
ID:4065
Grupo 5: Grupo 5: Amplificación criosférica hielo–albedo
Descripción
Retroalimentación hielo–albedo
Pregunta clave: ¿Cómo la pérdida de hielo marino amplifica localmente el calentamiento mediante el contraste de reflectividad?
Retroalimentación hielo–albedo Por esa enorme diferencia en la fracción de radiación solar reflejada entre el hielo marino y el océano abierto, la pérdida de hielo marino genera una retroalimentación positiva local de gran magnitud: cuanto más hielo marino se pierde, más océano abierto de baja reflectividad queda expuesto, y ese océano abierto de baja reflectividad absorbe mucha más radiación solar de la que el hielo marino absorbía, calentando aún más a la región y perdiendo todavía más hielo marino. La criosfera, el tercer componente del sistema climático acoplado planteado al comienzo, actúa como un amplificador de señal en las altas latitudes: el hielo marino refleja cerca del ochenta por ciento de la radiación solar que recibe, mientras que el océano abierto que queda al descubierto cuando el hielo marino desaparece refleja apenas cerca de un siete por ciento de esa misma radiación solar. A escalas de tiempo mucho más largas que el ciclo de tres a siete años de El Niño-Oscilación del Sur o que la retroalimentación local del hielo marino, el océano profundo actúa como un retardador térmico del sistema climático acoplado, gracias a su enorme capacidad para almacenar calor: el océano profundo absorbe y libera calor mucho más lentamente que la atmósfera, la superficie del océano o la criosfera, de modo que retrasa, a lo largo de varias décadas, la respuesta completa del sistema climático acoplado frente a cualquier perturbación.
ID:4066
Grupo 6: Grupo 6: Retardo térmico del océano profundo
Descripción
Océano profundo
Pregunta clave: ¿Cómo el almacenamiento lento de calor oceánico retrasa y suaviza la respuesta climática durante décadas?
Océano profundo A escalas de tiempo mucho más largas que el ciclo de tres a siete años de El Niño-Oscilación del Sur o que la retroalimentación local del hielo marino, el océano profundo actúa como un retardador térmico del sistema climático acoplado, gracias a su enorme capacidad para almacenar calor: el océano profundo absorbe y libera calor mucho más lentamente que la atmósfera, la superficie del océano o la criosfera, de modo que retrasa, a lo largo de varias décadas, la respuesta completa del sistema climático acoplado frente a cualquier perturbación. De este modo, los tres componentes del sistema climático acoplado planteado al comienzo —el océano, la atmósfera y la criosfera— intercambian energía, momento y masa en tres escalas de tiempo bien distintas: el acoplamiento entre el océano y la atmósfera produce ciclos de pocos años como El Niño-Oscilación del Sur, la criosfera amplifica esa señal localmente casi de inmediato, y el océano profundo la retrasa y la suaviza a lo largo de décadas. El prototipo más estudiado de este acoplamiento entre el océano y la atmósfera es El Niño-Oscilación del Sur, en el que una perturbación pequeña en la tensión del viento a lo largo del ecuador desencadena una reorganización masiva de todo el sistema acoplado a escala hemisférica.
ID:4067