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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E2 - Flujos Turbulentos Superficiales
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:4684
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: Intercambios turbulentos superficie-atmósfera
La turbulencia de la capa límite atmosférica impulsa simultáneamente los intercambios de calor sensible, calor latente y momento entre la superficie terrestre y el aire.
Grupo 2: Grupo 2: Demanda atmosférica y Penman-Monteith
Penman-Monteith constituye el marco físico que combina demanda atmosférica y resistencias de transporte para calcular evapotranspiración de referencia y real.
Grupo 3: Grupo 3: Resistencias aerodinámica y superficial
La resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad superficial.
Grupo 4: Grupo 4: Estabilidad y longitud de Obukhov
La teoría de similitud de Monin-Obukhov organiza el comportamiento de los perfiles mediante la estabilidad térmica de la capa límite.
Grupo 5: Grupo 5: Perfiles de la capa límite superficial
En condiciones neutras, el perfil de viento esperado es logarítmico.
Grupo 6: Grupo 6: Acoplamiento hidrológico y atmosférico
El flujo de calor sensible determina la respuesta de temperatura del aire, mientras la evapotranspiración suministra vapor de agua a la atmósfera.
ID:1713
Grupo 1: Grupo 1: Intercambios turbulentos superficie-atmósfera
Descripción
La turbulencia de la capa límite atmosférica impulsa simultáneamente los intercambios de calor sensible, calor latente y momento entre la superficie terrestre y el aire.
Pregunta clave: ¿Qué intercambios produce la turbulencia superficial?
La turbulencia de la capa límite atmosférica impulsa simultáneamente los intercambios de calor sensible, calor latente y momento entre la superficie terrestre y el aire. Los flujos turbulentos superficiales son los intercambios de calor sensible, de calor latente y de momento que ocurren entre la superficie terrestre y la atmósfera, impulsados por la turbulencia que existe dentro de la capa límite atmosférica. El calor sensible es el flujo de energía térmica que pasa directamente al aire, mientras que el calor latente es el flujo de energía asociado a la evaporación o a la condensación del agua; juntos, estos dos flujos determinan tanto la temperatura del aire como la precipitación, porque es precisamente la evapotranspiración la que suministra el vapor de agua que eventualmente termina precipitando, cerrando así el ciclo hidrológico. La teoría de similitud de Monin-Obukhov describe, a su vez, cómo se comportan los perfiles de viento, de temperatura y de humedad dentro de la capa límite superficial, en función de la longitud de Obukhov, una magnitud que cuantifica la estabilidad térmica de toda la capa límite atmosférica: cuando esa longitud es negativa, indica condiciones inestables o convectivas, con la superficie más caliente que el aire que tiene encima, y cuando es positiva, indica condiciones estables, con la superficie más fría que el aire. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.
ID:2483
Grupo 2: Grupo 2: Demanda atmosférica y Penman-Monteith
Descripción
Penman-Monteith constituye el marco físico que combina demanda atmosférica y resistencias de transporte para calcular evapotranspiración de referencia y real.
Pregunta clave: ¿Cómo se combina la demanda atmosférica con la resistencia superficial para determinar evapotranspiración?
Penman-Monteith constituye el marco físico que combina demanda atmosférica y resistencias de transporte para calcular evapotranspiración de referencia y real. El calor sensible es el flujo de energía térmica que pasa directamente al aire, mientras que el calor latente es el flujo de energía asociado a la evaporación o a la condensación del agua; juntos, estos dos flujos determinan tanto la temperatura del aire como la precipitación, porque es precisamente la evapotranspiración la que suministra el vapor de agua que eventualmente termina precipitando, cerrando así el ciclo hidrológico. La ecuación de Penman-Monteith es el marco físico estándar con el que se calcula tanto la evapotranspiración de referencia como la evapotranspiración real, y lo hace combinando la demanda que impone la atmósfera —su viento, su temperatura, su humedad— con la resistencia que la propia superficie opone al transporte de ese vapor de agua. Dentro de esa misma ecuación, la resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad de la superficie, mientras que la resistencia de la canopia, también llamada resistencia estomática, controla el acceso del vapor de agua desde el interior de las hojas hacia la atmósfera; en un suelo libre de vegetación, esa resistencia estomática se reemplaza por una resistencia propia del suelo que aumenta a medida que el suelo se va secando. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.
ID:2484
Grupo 3: Grupo 3: Resistencias aerodinámica y superficial
Descripción
La resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad superficial.
Pregunta clave: ¿Qué controla la resistencia al transporte de vapor?
La resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad superficial. Los flujos turbulentos superficiales son los intercambios de calor sensible, de calor latente y de momento que ocurren entre la superficie terrestre y la atmósfera, impulsados por la turbulencia que existe dentro de la capa límite atmosférica. La ecuación de Penman-Monteith es el marco físico estándar con el que se calcula tanto la evapotranspiración de referencia como la evapotranspiración real, y lo hace combinando la demanda que impone la atmósfera —su viento, su temperatura, su humedad— con la resistencia que la propia superficie opone al transporte de ese vapor de agua. Dentro de esa misma ecuación, la resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad de la superficie, mientras que la resistencia de la canopia, también llamada resistencia estomática, controla el acceso del vapor de agua desde el interior de las hojas hacia la atmósfera; en un suelo libre de vegetación, esa resistencia estomática se reemplaza por una resistencia propia del suelo que aumenta a medida que el suelo se va secando. La teoría de similitud de Monin-Obukhov describe, a su vez, cómo se comportan los perfiles de viento, de temperatura y de humedad dentro de la capa límite superficial, en función de la longitud de Obukhov, una magnitud que cuantifica la estabilidad térmica de toda la capa límite atmosférica: cuando esa longitud es negativa, indica condiciones inestables o convectivas, con la superficie más caliente que el aire que tiene encima, y cuando es positiva, indica condiciones estables, con la superficie más fría que el aire.
ID:2485
Grupo 4: Grupo 4: Estabilidad y longitud de Obukhov
Descripción
La teoría de similitud de Monin-Obukhov organiza el comportamiento de los perfiles mediante la estabilidad térmica de la capa límite.
Pregunta clave: ¿Cómo cuantifica la longitud de Obukhov la estabilidad térmica?
La teoría de similitud de Monin-Obukhov organiza el comportamiento de los perfiles mediante la estabilidad térmica de la capa límite. Los flujos turbulentos superficiales son los intercambios de calor sensible, de calor latente y de momento que ocurren entre la superficie terrestre y la atmósfera, impulsados por la turbulencia que existe dentro de la capa límite atmosférica. La teoría de similitud de Monin-Obukhov describe, a su vez, cómo se comportan los perfiles de viento, de temperatura y de humedad dentro de la capa límite superficial, en función de la longitud de Obukhov, una magnitud que cuantifica la estabilidad térmica de toda la capa límite atmosférica: cuando esa longitud es negativa, indica condiciones inestables o convectivas, con la superficie más caliente que el aire que tiene encima, y cuando es positiva, indica condiciones estables, con la superficie más fría que el aire. El comportamiento esperado de todos estos flujos turbulentos incluye perfiles logarítmicos de viento bajo condiciones neutras, perfiles que se modifican mediante funciones de estabilidad específicas cuando las condiciones pasan a ser estables o inestables. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.
ID:2486
Grupo 5: Grupo 5: Perfiles de la capa límite superficial
Descripción
En condiciones neutras, el perfil de viento esperado es logarítmico.
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la estructura vertical de viento, temperatura y humedad con la estabilidad?
En condiciones neutras, el perfil de viento esperado es logarítmico. La ecuación de Penman-Monteith es el marco físico estándar con el que se calcula tanto la evapotranspiración de referencia como la evapotranspiración real, y lo hace combinando la demanda que impone la atmósfera —su viento, su temperatura, su humedad— con la resistencia que la propia superficie opone al transporte de ese vapor de agua. La teoría de similitud de Monin-Obukhov describe, a su vez, cómo se comportan los perfiles de viento, de temperatura y de humedad dentro de la capa límite superficial, en función de la longitud de Obukhov, una magnitud que cuantifica la estabilidad térmica de toda la capa límite atmosférica: cuando esa longitud es negativa, indica condiciones inestables o convectivas, con la superficie más caliente que el aire que tiene encima, y cuando es positiva, indica condiciones estables, con la superficie más fría que el aire. El comportamiento esperado de todos estos flujos turbulentos incluye perfiles logarítmicos de viento bajo condiciones neutras, perfiles que se modifican mediante funciones de estabilidad específicas cuando las condiciones pasan a ser estables o inestables. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.
ID:2487
Grupo 6: Grupo 6: Acoplamiento hidrológico y atmosférico
Descripción
El flujo de calor sensible determina la respuesta de temperatura del aire, mientras la evapotranspiración suministra vapor de agua a la atmósfera.
Pregunta clave: ¿Cómo se transmiten los flujos turbulentos hacia temperatura del aire, vapor y precipitación?
El flujo de calor sensible determina la respuesta de temperatura del aire, mientras la evapotranspiración suministra vapor de agua a la atmósfera. El calor sensible es el flujo de energía térmica que pasa directamente al aire, mientras que el calor latente es el flujo de energía asociado a la evaporación o a la condensación del agua; juntos, estos dos flujos determinan tanto la temperatura del aire como la precipitación, porque es precisamente la evapotranspiración la que suministra el vapor de agua que eventualmente termina precipitando, cerrando así el ciclo hidrológico. La ecuación de Penman-Monteith es el marco físico estándar con el que se calcula tanto la evapotranspiración de referencia como la evapotranspiración real, y lo hace combinando la demanda que impone la atmósfera —su viento, su temperatura, su humedad— con la resistencia que la propia superficie opone al transporte de ese vapor de agua. Dentro de esa misma ecuación, la resistencia aerodinámica depende del viento y de la rugosidad de la superficie, mientras que la resistencia de la canopia, también llamada resistencia estomática, controla el acceso del vapor de agua desde el interior de las hojas hacia la atmósfera; en un suelo libre de vegetación, esa resistencia estomática se reemplaza por una resistencia propia del suelo que aumenta a medida que el suelo se va secando. Así, desde el calor sensible y el calor latente con los que arranca este documento hasta esos perfiles de viento con los que termina, pasando por la ecuación de Penman-Monteith y por la longitud de Obukhov, los flujos turbulentos superficiales hacen que la turbulencia, invisible a simple vista, termine determinando tanto la temperatura del aire como el propio ciclo del agua que se cierra con cada nueva precipitación.
ID:2488