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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M1 - Variabilidad Interanual Acoplada
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:4582
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: Estado acoplado ENSO
estado acoplado ENSO
Grupo 2: Grupo 2: Retroalimentación mutua océano-vientos
retroalimentación positiva SST–alisios
Grupo 3: Grupo 3: Ondas ecuatoriales, termoclina y reversión
redistribución ondulatoria de la termoclina
Grupo 4: Grupo 4: Memoria de termoclina y oscilador retardado
profundidad de la termoclina
Grupo 5: Grupo 5: Modulación por modos de baja frecuencia
modulación de amplitud y frecuencia de ENSO
Grupo 6: Grupo 6: Calentamiento antropogénico y estado de fondo
estado promedio de fondo del Pacífico
Grupo 7: Grupo 7: Teleconexiones atmosféricas remotas
ondas atmosféricas estacionarias
ID:1680
Grupo 1: Grupo 1: Estado acoplado ENSO
Descripción
estado acoplado ENSO
Pregunta clave: ¿Cómo se manifiestan las fases El Niño y La Niña en el océano y la atmósfera?
estado acoplado ENSO Durante la fase El Niño de este oscilador, la temperatura superficial del mar del Pacífico central y oriental se calienta de forma anómala, los vientos alisios se debilitan y la célula de Walker se invierte. Durante la fase La Niña ocurre exactamente lo opuesto: la temperatura superficial del mar del Pacífico central y oriental se enfría de forma anómala, los vientos alisios se fortalecen y la célula de Walker mantiene su sentido habitual. El mecanismo que genera y amplifica esta fase El Niño es una inestabilidad de retroalimentación mutua entre el océano y los vientos alisios: un calentamiento inicial de la temperatura superficial del mar debilita a los vientos alisios, unos vientos alisios más débiles permiten que se acumule más agua cálida en el Pacífico oriental de la que se acumulaba antes, y esa mayor acumulación de agua cálida en el Pacífico oriental produce, a su vez, un calentamiento todavía mayor de la temperatura superficial del mar, cerrando un ciclo de retroalimentación que se refuerza a sí mismo mientras nada lo detenga.
ID:3095
Grupo 2: Grupo 2: Retroalimentación mutua océano-vientos
Descripción
retroalimentación positiva SST–alisios
Pregunta clave: ¿Cómo se genera y amplifica la fase El Niño?
retroalimentación positiva SST–alisios El mecanismo que genera y amplifica esta fase El Niño es una inestabilidad de retroalimentación mutua entre el océano y los vientos alisios: un calentamiento inicial de la temperatura superficial del mar debilita a los vientos alisios, unos vientos alisios más débiles permiten que se acumule más agua cálida en el Pacífico oriental de la que se acumulaba antes, y esa mayor acumulación de agua cálida en el Pacífico oriental produce, a su vez, un calentamiento todavía mayor de la temperatura superficial del mar, cerrando un ciclo de retroalimentación que se refuerza a sí mismo mientras nada lo detenga. Durante la fase El Niño de este oscilador, la temperatura superficial del mar del Pacífico central y oriental se calienta de forma anómala, los vientos alisios se debilitan y la célula de Walker se invierte. Durante la fase La Niña ocurre exactamente lo opuesto: la temperatura superficial del mar del Pacífico central y oriental se enfría de forma anómala, los vientos alisios se fortalecen y la célula de Walker mantiene su sentido habitual.
ID:3096
Grupo 3: Grupo 3: Ondas ecuatoriales, termoclina y reversión
Descripción
redistribución ondulatoria de la termoclina
Pregunta clave: ¿Qué limita la amplificación y revierte El Niño hacia La Niña?
redistribución ondulatoria de la termoclina Unas ondas ecuatoriales viajan hacia el este y trasladan agua cálida acumulada en el Pacífico occidental hacia el Pacífico oriental, mientras que otras ondas ecuatoriales viajan hacia el oeste y hacen exactamente lo contrario, drenando el agua cálida acumulada en el Pacífico oriental de vuelta hacia el Pacífico occidental; es esta segunda familia de ondas ecuatoriales, viajando hacia el oeste, la que finalmente drena la acumulación de agua cálida que sostenía a la fase El Niño y permite que el oscilador se revierta hacia la fase La Niña. Este ciclo de retroalimentación que se refuerza a sí mismo no crece de forma indefinida: se limita y finalmente se revierte por acción de ondas ecuatoriales que redistribuyen la termoclina, la capa dentro del océano donde la temperatura cambia de forma más brusca con la profundidad y que separa el agua cálida de la superficie del agua fría de las profundidades. Dentro de este modelo conceptual clásico, la profundidad de la termoclina es la variable que le da memoria al sistema: las anomalías de la profundidad de la termoclina viajan como las ondas ecuatoriales descritas antes, hacia el este o hacia el oeste, y ese viaje de las anomalías de la termoclina a través del océano es lo que convierte a todo el oscilador acoplado en un oscilador retardado, uno cuya respuesta actual depende de lo que ocurrió varios meses atrás en otro lugar del mismo océano.
ID:3097
Grupo 4: Grupo 4: Memoria de termoclina y oscilador retardado
Descripción
profundidad de la termoclina
Pregunta clave: ¿Cómo adquiere memoria temporal el oscilador acoplado?
profundidad de la termoclina La velocidad con la que cambia la temperatura superficial del mar en este oscilador retardado depende de dos términos: de la propia temperatura superficial del mar en el momento actual, que la refuerza mediante la retroalimentación mutua descrita antes, y de la temperatura superficial del mar de varios meses atrás, que la atenúa mediante un mecanismo de descarga, el mismo mecanismo de descarga que las ondas ecuatoriales que viajan hacia el oeste producen al drenar el agua cálida acumulada. Dentro de este modelo conceptual clásico, la profundidad de la termoclina es la variable que le da memoria al sistema: las anomalías de la profundidad de la termoclina viajan como las ondas ecuatoriales descritas antes, hacia el este o hacia el oeste, y ese viaje de las anomalías de la termoclina a través del océano es lo que convierte a todo el oscilador acoplado en un oscilador retardado, uno cuya respuesta actual depende de lo que ocurrió varios meses atrás en otro lugar del mismo océano. Un modelo conceptual clásico de este oscilador acoplado, y sus versiones derivadas, capturan la esencia de todo el mecanismo combinando una representación de una capa delgada de agua oceánica en movimiento con un modelo que representa la respuesta de la atmósfera como si ocurriera de forma instantánea, sin inercia temporal propia.
ID:3098
Grupo 5: Grupo 5: Modulación por modos de baja frecuencia
Descripción
modulación de amplitud y frecuencia de ENSO
Pregunta clave: ¿Cómo modulan IOD, PDO y AMO la amplitud y frecuencia de ENSO?
modulación de amplitud y frecuencia de ENSO El Dipolo del Índico, la Oscilación Decenal del Pacífico y la Oscilación Multidecadal del Atlántico son modos acoplados de más baja frecuencia que El Niño-Oscilación del Sur, y los tres modulan tanto la amplitud como la frecuencia de El Niño-Oscilación del Sur desde escalas de tiempo más largas: cuando alguno de estos modos de más baja frecuencia se encuentra en una fase que refuerza a la fase El Niño o a la fase La Niña de un evento particular de El Niño-Oscilación del Sur, ese evento particular tiende a ser más intenso de lo que sería si El Niño-Oscilación del Sur actuara en completo aislamiento de estos modos de más baja frecuencia. El modo de variabilidad interanual más importante del sistema climático es El Niño-Oscilación del Sur, un oscilador acoplado entre el océano y la atmósfera en el Pacífico tropical, con un período dominante de entre dos y siete años. Bajo el calentamiento antropogénico, se espera que El Niño-Oscilación del Sur se intensifique en varianza, es decir, que sus fases El Niño y La Niña se vuelvan en promedio más extremas de lo que son hoy, y también se espera que las teleconexiones de El Niño-Oscilación del Sur —los efectos que cada fase produce en regiones del planeta lejos del Pacífico tropical— se modifiquen, porque el calentamiento antropogénico está cambiando el estado promedio de fondo del propio Pacífico sobre el que El Niño-Oscilación del Sur oscila.
ID:3099
Grupo 6: Grupo 6: Calentamiento antropogénico y estado de fondo
Descripción
estado promedio de fondo del Pacífico
Pregunta clave: ¿Cómo cambia el calentamiento antropogénico la variabilidad y las teleconexiones de ENSO?
estado promedio de fondo del Pacífico Bajo el calentamiento antropogénico, se espera que El Niño-Oscilación del Sur se intensifique en varianza, es decir, que sus fases El Niño y La Niña se vuelvan en promedio más extremas de lo que son hoy, y también se espera que las teleconexiones de El Niño-Oscilación del Sur —los efectos que cada fase produce en regiones del planeta lejos del Pacífico tropical— se modifiquen, porque el calentamiento antropogénico está cambiando el estado promedio de fondo del propio Pacífico sobre el que El Niño-Oscilación del Sur oscila. El mecanismo que genera y amplifica esta fase El Niño es una inestabilidad de retroalimentación mutua entre el océano y los vientos alisios: un calentamiento inicial de la temperatura superficial del mar debilita a los vientos alisios, unos vientos alisios más débiles permiten que se acumule más agua cálida en el Pacífico oriental de la que se acumulaba antes, y esa mayor acumulación de agua cálida en el Pacífico oriental produce, a su vez, un calentamiento todavía mayor de la temperatura superficial del mar, cerrando un ciclo de retroalimentación que se refuerza a sí mismo mientras nada lo detenga. Estas teleconexiones de El Niño-Oscilación del Sur se explican mediante funciones que describen cómo responde toda la columna de la atmósfera de forma conjunta y casi uniforme con la altura frente a una perturbación, y mediante ondas atmosféricas estacionarias que no se desplazan sino que quedan ancladas en su lugar, forzadas por el calentamiento que la convección profunda tropical produce durante cada fase de El Niño-Oscilación del Sur.
ID:3100
Grupo 7: Grupo 7: Teleconexiones atmosféricas remotas
Descripción
ondas atmosféricas estacionarias
Pregunta clave: ¿Cómo una anomalía del Pacífico tropical altera clima y tiempo en regiones remotas?
ondas atmosféricas estacionarias Es precisamente a través de estas ondas atmosféricas estacionarias que el calentamiento o el enfriamiento anómalo del Pacífico central y oriental con el que empezó esta descripción termina alterando el tiempo y el clima en regiones del planeta muy alejadas del propio Pacífico tropical. Estas teleconexiones de El Niño-Oscilación del Sur se explican mediante funciones que describen cómo responde toda la columna de la atmósfera de forma conjunta y casi uniforme con la altura frente a una perturbación, y mediante ondas atmosféricas estacionarias que no se desplazan sino que quedan ancladas en su lugar, forzadas por el calentamiento que la convección profunda tropical produce durante cada fase de El Niño-Oscilación del Sur. Bajo el calentamiento antropogénico, se espera que El Niño-Oscilación del Sur se intensifique en varianza, es decir, que sus fases El Niño y La Niña se vuelvan en promedio más extremas de lo que son hoy, y también se espera que las teleconexiones de El Niño-Oscilación del Sur —los efectos que cada fase produce en regiones del planeta lejos del Pacífico tropical— se modifiquen, porque el calentamiento antropogénico está cambiando el estado promedio de fondo del propio Pacífico sobre el que El Niño-Oscilación del Sur oscila.
ID:3101