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Modelo Matemático
Descripción
Modelo E8 - Ciclo Global del Carbono y Gases Traza
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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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: Reservorios y perturbación antropogénica
El grupo fija los cuatro reservorios y la perturbación antropogénica que desplaza carbono hacia la atmósfera. Las emisiones actuales se describen cerca de 10 GtC/año, frente a existencias aproximadas de 870 GtC en atmósfera, 38 000 GtC en océano, 2 600 GtC en biosfera terrestre y más de 60 millones de GtC en litosfera. La dirección explícita es que la perturbación antropogénica aleja al sistema del equilibrio relativo del Holoceno. El storyboard no especifica una ley funcional completa de intercambio entre los cuatro reservorios, por lo que esos flujos no se inventan aquí.
Grupo 2: Grupo 2: Química oceánica del carbono
La química oceánica conecta el CO₂ atmosférico con el CO₂ disuelto y con las distintas formas de carbono inorgánico disuelto. El texto establece un equilibrio químico entre estas formas y señala que este proceso participa en determinar cuánto carbono se mueve entre atmósfera y océano. Se conserva como variable puente el intercambio océano-atmósfera, sin imponer una constante de equilibrio ni una cinética que el storyboard no entrega. La dirección neta instantánea del intercambio tampoco está fijada por el texto.
Grupo 3: Grupo 3: Intercambio terrestre estacional
La fotosíntesis retira CO₂ atmosférico y la respiración del ecosistema terrestre lo libera. Ambas tasas dependen de la estación del año y de cuánta vegetación esté activa, por lo que se preservan ambos moduladores como nodos separados. El flujo neto biosfera-atmósfera es la variable puente que combina los dos procesos y conecta biosfera con atmósfera. El storyboard define las direcciones de los flujos, pero no especifica formas funcionales, amplitudes estacionales ni coeficientes.
Grupo 4: Grupo 4: Oxidación atmosférica del metano
El metano atmosférico se oxida con el paso del tiempo y esa oxidación lo convierte en CO₂. Se preservan por separado el stock de CH₄, el proceso de oxidación y el CO₂ producido, porque forman una cadena causal multietapa. El CO₂ producido se incorpora al reservorio atmosférico. No se proporciona una vida media, tasa de oxidación ni ley cinética, de modo que esos parámetros quedan abiertos para la etapa lógica.
Grupo 5: Grupo 5: Fracción aerotransportada y sumideros
La fracción aerotransportada mide la proporción de la perturbación antropogénica que permanece en la atmósfera; el valor de referencia indicado es aproximadamente 44%. El complemento, aproximadamente 56%, es absorbido por los sumideros naturales océano y biosfera terrestre. La capacidad de absorción puede saturarse: una menor capacidad implica menor absorción natural y una fracción aerotransportada mayor para el mismo nivel de emisiones. Esta relación es monotónica en la dirección descrita, pero el storyboard no especifica umbral ni función de saturación.
Grupo 6: Grupo 6: Retroalimentación del permafrost
El permafrost almacena cerca de 1 700 GtC y el calentamiento favorece su deshielo. El deshielo moviliza ese reservorio y libera CO₂ y CH₄ adicionales a la atmósfera; ambos gases adicionales aumentan el calentamiento. El calentamiento reforzado provoca a su vez más deshielo, cerrando una retroalimentación positiva explícita. No se especifican umbrales térmicos, fracciones liberadas ni sensibilidades climáticas, que deberán quedar parametrizadas o abiertas en una etapa posterior.
Grupo 7: Grupo 7: Acidificación y bomba biológica
La acidificación oceánica se caracteriza por una caída aproximada de 0,1 unidad de pH desde la era preindustrial. Una mayor acidez puede debilitar la bomba biológica, que hunde carbono orgánico desde la superficie hacia el fondo; al debilitarse la bomba, disminuye el retiro oceánico de carbono atmosférico. Esa reducción contribuye a disminuir la capacidad de sumidero y deja una fracción aerotransportada mayor. La relación causal está especificada, pero no su forma funcional ni la sensibilidad cuantitativa de la bomba al cambio de acidez.
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