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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E7 - Variabilidad Interna del Sistema Acoplado
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:4609
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: Variabilidad interna y caos determinista
Origen espontáneo de la variabilidad y sensibilidad no lineal a condiciones iniciales.
Grupo 2: Grupo 2: Divergencia y límite de predictibilidad
Amplificación de pequeñas diferencias iniciales hasta pérdida de predictibilidad determinista.
Grupo 3: Grupo 3: Modos organizados de variabilidad
Organización de la variabilidad interna en ENSO, PDO y AMO con escalas temporales características.
Grupo 4: Grupo 4: Separación estadística por ensembles
Uso de conjuntos de simulaciones para separar señal forzada común y variabilidad interna.
Grupo 5: Grupo 5: Predictibilidad meteorológica y climática
Contraste entre predictibilidad inicial meteorológica y predictibilidad climática basada en forzamiento.
Grupo 6: Grupo 6: Memoria oceánica y predictibilidad adicional
Inercia térmica oceánica como memoria que aporta predictibilidad estacional y decadal.
ID:1688
Grupo 1: Grupo 1: Variabilidad interna y caos determinista
Descripción
Origen espontáneo de la variabilidad y sensibilidad no lineal a condiciones iniciales.
Pregunta clave: ¿Cómo surge variabilidad sin cambio del forzamiento externo?
Origen espontáneo de la variabilidad y sensibilidad no lineal a condiciones iniciales. Esta variabilidad interna del sistema climático es una consecuencia de la naturaleza no lineal y caótica del propio sistema climático: las ecuaciones que describen el movimiento de los fluidos geofísicos —el aire de la atmósfera y el agua del océano— son extremadamente sensibles a las condiciones iniciales de las que parten, un fenómeno llamado caos determinista, en el que dos condiciones iniciales casi idénticas terminan produciendo, con el paso del tiempo, dos evoluciones del sistema climático completamente distintas entre sí. La variabilidad interna del sistema climático es la fluctuación espontánea que el sistema climático produce incluso cuando el forzamiento externo no cambia en absoluto. Cada simulación de un conjunto de este tipo arranca desde una condición inicial ligeramente distinta a la de las demás simulaciones del mismo conjunto, pero todas las simulaciones del conjunto responden al mismo forzamiento externo: por eso, lo que resulta igual entre todas las simulaciones del conjunto es la señal forzada por ese forzamiento externo común, mientras que lo que resulta distinto entre las simulaciones del conjunto es el ruido de la variabilidad interna del sistema climático, que cada simulación del conjunto desarrolla de forma independiente a partir de esa pequeña diferencia inicial gracias a la misma sensibilidad a las condiciones iniciales descrita al comienzo.
ID:2972
Grupo 2: Grupo 2: Divergencia y límite de predictibilidad
Descripción
Amplificación de pequeñas diferencias iniciales hasta pérdida de predictibilidad determinista.
Pregunta clave: ¿Cómo una diferencia inicial pequeña limita la predicción?
Amplificación de pequeñas diferencias iniciales hasta pérdida de predictibilidad determinista. Cada simulación de un conjunto de este tipo arranca desde una condición inicial ligeramente distinta a la de las demás simulaciones del mismo conjunto, pero todas las simulaciones del conjunto responden al mismo forzamiento externo: por eso, lo que resulta igual entre todas las simulaciones del conjunto es la señal forzada por ese forzamiento externo común, mientras que lo que resulta distinto entre las simulaciones del conjunto es el ruido de la variabilidad interna del sistema climático, que cada simulación del conjunto desarrolla de forma independiente a partir de esa pequeña diferencia inicial gracias a la misma sensibilidad a las condiciones iniciales descrita al comienzo. A escalas de tiempo climáticas, en cambio, la predictibilidad del sistema climático ya no proviene principalmente de la condición inicial, sino del propio forzamiento externo: aunque no se pueda predecir el estado diario exacto de la atmósfera dentro de varios años, sí se puede predecir la señal forzada por el forzamiento externo dentro de ese mismo plazo, precisamente porque esa señal forzada es la parte del sistema climático que el forzamiento externo determina de forma predecible, más allá del ruido de la variabilidad interna del sistema climático. El límite fundamental a la predictibilidad descrito al comienzo es de cerca de dos semanas para predecir el estado diario de la atmósfera de forma determinista, porque después de esas dos semanas la sensibilidad a las condiciones iniciales ya volvió irreconocible a la predicción original.
ID:2973
Grupo 3: Grupo 3: Modos organizados de variabilidad
Descripción
Organización de la variabilidad interna en ENSO, PDO y AMO con escalas temporales características.
Pregunta clave: ¿Cómo se organiza temporalmente la variabilidad interna?
Organización de la variabilidad interna en ENSO, PDO y AMO con escalas temporales características. Entre estos modos reconocibles de la variabilidad interna del sistema climático están El Niño-Oscilación del Sur, que fluctúa en un ciclo de pocos años, la Oscilación Decadal del Pacífico, que fluctúa en una escala de tiempo de varias décadas, y la Oscilación Multidecadal del Atlántico, que fluctúa también en una escala de tiempo de varias décadas pero en la cuenca del Atlántico en vez de en la del Pacífico. Esta variabilidad interna del sistema climático no es un ruido completamente desordenado: se organiza en modos reconocibles, cada uno con una escala de tiempo característica distinta.
ID:2974
Grupo 4: Grupo 4: Separación estadística por ensembles
Descripción
Uso de conjuntos de simulaciones para separar señal forzada común y variabilidad interna.
Pregunta clave: ¿Cómo se separan estadísticamente señal forzada y variabilidad interna?
Uso de conjuntos de simulaciones para separar señal forzada común y variabilidad interna. Cada simulación de un conjunto de este tipo arranca desde una condición inicial ligeramente distinta a la de las demás simulaciones del mismo conjunto, pero todas las simulaciones del conjunto responden al mismo forzamiento externo: por eso, lo que resulta igual entre todas las simulaciones del conjunto es la señal forzada por ese forzamiento externo común, mientras que lo que resulta distinto entre las simulaciones del conjunto es el ruido de la variabilidad interna del sistema climático, que cada simulación del conjunto desarrolla de forma independiente a partir de esa pequeña diferencia inicial gracias a la misma sensibilidad a las condiciones iniciales descrita al comienzo. A escalas de tiempo climáticas, en cambio, la predictibilidad del sistema climático ya no proviene principalmente de la condición inicial, sino del propio forzamiento externo: aunque no se pueda predecir el estado diario exacto de la atmósfera dentro de varios años, sí se puede predecir la señal forzada por el forzamiento externo dentro de ese mismo plazo, precisamente porque esa señal forzada es la parte del sistema climático que el forzamiento externo determina de forma predecible, más allá del ruido de la variabilidad interna del sistema climático. Separar el forzamiento externo de esta variabilidad interna del sistema climático requiere métodos estadísticos avanzados, entre ellos comparar grandes conjuntos de simulaciones del mismo modelo climático entre sí.
ID:2975
Grupo 5: Grupo 5: Predictibilidad meteorológica y climática
Descripción
Contraste entre predictibilidad inicial meteorológica y predictibilidad climática basada en forzamiento.
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la fuente de predictibilidad entre tiempo y clima?
Contraste entre predictibilidad inicial meteorológica y predictibilidad climática basada en forzamiento. A escalas de tiempo climáticas, en cambio, la predictibilidad del sistema climático ya no proviene principalmente de la condición inicial, sino del propio forzamiento externo: aunque no se pueda predecir el estado diario exacto de la atmósfera dentro de varios años, sí se puede predecir la señal forzada por el forzamiento externo dentro de ese mismo plazo, precisamente porque esa señal forzada es la parte del sistema climático que el forzamiento externo determina de forma predecible, más allá del ruido de la variabilidad interna del sistema climático. El límite fundamental a la predictibilidad descrito al comienzo es de cerca de dos semanas para predecir el estado diario de la atmósfera de forma determinista, porque después de esas dos semanas la sensibilidad a las condiciones iniciales ya volvió irreconocible a la predicción original. Cada simulación de un conjunto de este tipo arranca desde una condición inicial ligeramente distinta a la de las demás simulaciones del mismo conjunto, pero todas las simulaciones del conjunto responden al mismo forzamiento externo: por eso, lo que resulta igual entre todas las simulaciones del conjunto es la señal forzada por ese forzamiento externo común, mientras que lo que resulta distinto entre las simulaciones del conjunto es el ruido de la variabilidad interna del sistema climático, que cada simulación del conjunto desarrolla de forma independiente a partir de esa pequeña diferencia inicial gracias a la misma sensibilidad a las condiciones iniciales descrita al comienzo.
ID:2976
Grupo 6: Grupo 6: Memoria oceánica y predictibilidad adicional
Descripción
Inercia térmica oceánica como memoria que aporta predictibilidad estacional y decadal.
Pregunta clave: ¿Cómo aporta el océano predictibilidad adicional?
Inercia térmica oceánica como memoria que aporta predictibilidad estacional y decadal. El océano aporta, además, algo de predictibilidad adicional a escalas estacionales y decadales gracias a su inercia térmica, la misma inercia térmica que, en el sistema climático acoplado, lo convierte en un retardador térmico de las perturbaciones del sistema climático completo. Esta variabilidad interna del sistema climático es una consecuencia de la naturaleza no lineal y caótica del propio sistema climático: las ecuaciones que describen el movimiento de los fluidos geofísicos —el aire de la atmósfera y el agua del océano— son extremadamente sensibles a las condiciones iniciales de las que parten, un fenómeno llamado caos determinista, en el que dos condiciones iniciales casi idénticas terminan produciendo, con el paso del tiempo, dos evoluciones del sistema climático completamente distintas entre sí. El límite fundamental a la predictibilidad descrito al comienzo es de cerca de dos semanas para predecir el estado diario de la atmósfera de forma determinista, porque después de esas dos semanas la sensibilidad a las condiciones iniciales ya volvió irreconocible a la predicción original.
ID:2977