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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M7 - Ciclo de Hielo Estacional en Superficie
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:4729
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: Acumulación estacional y almacenamiento nival
¿Cómo almacena la nieve la precipitación sólida durante el invierno?
Grupo 2: Grupo 2: Propiedades térmicas del manto de nieve
¿Qué propiedades térmicas controlan el intercambio de energía del manto?
Grupo 3: Grupo 3: Fusión por grado-día
¿Cómo estima un modelo simple la fusión a partir de la temperatura del aire?
Grupo 4: Grupo 4: Fusión por balance energético
¿Cómo determina la energía superficial disponible el calentamiento y la fusión?
Grupo 5: Grupo 5: Intercepción forestal y sublimación
¿Cómo modifica el dosel arbóreo la cantidad de nieve que alcanza el suelo?
Grupo 6: Grupo 6: Suelo congelado y escorrentía de deshielo
¿Cómo transforma la impermeabilidad del suelo congelado el deshielo en escorrentía?
Grupo 7: Grupo 7: Hidrograma nival y disponibilidad hídrica
¿Cómo se traduce el almacenamiento invernal y su fusión en la respuesta hidrológica de la cuenca?
ID:1728
Grupo 1: Grupo 1: Acumulación estacional y almacenamiento nival
Descripción
¿Cómo almacena la nieve la precipitación sólida durante el invierno?
Pregunta clave: ¿Cómo almacena la nieve la precipitación sólida durante el invierno?
El ciclo de hielo estacional comprende, en su forma más simple, la acumulación de nieve y de hielo durante los meses fríos y su fusión durante los meses cálidos, y es precisamente ese ciclo el que modula con fuerza a todo el ciclo hidrológico de la cuenca donde ocurre: la nieve almacena la precipitación sólida durante meses enteros y la libera después de forma concentrada durante la primavera, en lo que se conoce como escorrentía nival, generando así los hidrogramas de deshielo tan característicos de las cuencas nivales y de los glaciares de montaña. El equivalente en agua del manto de nieve describe, a su vez, cuánta agua líquida representaría ese manto si se derritiera por completo. El comportamiento esperado de todo este ciclo de hielo estacional incluye una acumulación continua del equivalente en agua del manto de nieve a lo largo de todo el invierno, un pico de ese mismo equivalente en agua justo en el momento en que la acumulación llega a su máximo, y un descenso rápido de ese equivalente en agua durante la fusión de la primavera. Así, desde la acumulación de nieve con la que arranca este documento hasta ese descenso rápido con la que termina, pasando por las propiedades térmicas de la nieve, los modelos de fusión, la intercepción por los árboles y la impermeabilidad del suelo congelado, el ciclo de hielo estacional hace que buena parte de la disponibilidad de agua de toda una cuenca dependa, en última instancia, de cuánta nieve logró acumularse durante el invierno anterior.
ID:3620
Grupo 2: Grupo 2: Propiedades térmicas del manto de nieve
Descripción
¿Qué propiedades térmicas controlan el intercambio de energía del manto?
Pregunta clave: ¿Qué propiedades térmicas controlan el intercambio de energía del manto?
La nieve posee, además, un conjunto de propiedades térmicas que la vuelven única dentro de todo este sistema: tiene una reflectividad muy alta, capaz de devolver entre siete y nueve décimas de la radiación solar que recibe; tiene una conductividad térmica muy baja, lo que hace que actúe como un verdadero aislante para el suelo que queda debajo de ella; y tiene, por último, un calor latente de fusión muy grande, de alrededor de trescientos treinta y cuatro kilojulios por cada kilogramo de nieve que se funde. La fusión de la nieve se puede calcular de dos maneras distintas: mediante modelos de grado-día, simples y efectivos, en los que la tasa de fusión resulta proporcional a la temperatura del aire por encima de los cero grados acumulada día tras día; o mediante modelos de balance energético, más físicos, en los que la tasa de fusión depende de toda la energía disponible en la superficie del manto de nieve —la radiación neta, el flujo de calor sensible, el flujo de calor latente y el flujo de calor por conducción, descontando el cambio en la energía interna que el propio manto almacena—, energía que primero debe alcanzar a calentar todo el manto hasta los cero grados antes de que pueda empezar a fundirlo. El equivalente en agua del manto de nieve describe, a su vez, cuánta agua líquida representaría ese manto si se derritiera por completo. Así, desde la acumulación de nieve con la que arranca este documento hasta ese descenso rápido con la que termina, pasando por las propiedades térmicas de la nieve, los modelos de fusión, la intercepción por los árboles y la impermeabilidad del suelo congelado, el ciclo de hielo estacional hace que buena parte de la disponibilidad de agua de toda una cuenca dependa, en última instancia, de cuánta nieve logró acumularse durante el invierno anterior.
ID:3621
Grupo 3: Grupo 3: Fusión por grado-día
Descripción
¿Cómo estima un modelo simple la fusión a partir de la temperatura del aire?
Pregunta clave: ¿Cómo estima un modelo simple la fusión a partir de la temperatura del aire?
El ciclo de hielo estacional comprende, en su forma más simple, la acumulación de nieve y de hielo durante los meses fríos y su fusión durante los meses cálidos, y es precisamente ese ciclo el que modula con fuerza a todo el ciclo hidrológico de la cuenca donde ocurre: la nieve almacena la precipitación sólida durante meses enteros y la libera después de forma concentrada durante la primavera, en lo que se conoce como escorrentía nival, generando así los hidrogramas de deshielo tan característicos de las cuencas nivales y de los glaciares de montaña. La nieve posee, además, un conjunto de propiedades térmicas que la vuelven única dentro de todo este sistema: tiene una reflectividad muy alta, capaz de devolver entre siete y nueve décimas de la radiación solar que recibe; tiene una conductividad térmica muy baja, lo que hace que actúe como un verdadero aislante para el suelo que queda debajo de ella; y tiene, por último, un calor latente de fusión muy grande, de alrededor de trescientos treinta y cuatro kilojulios por cada kilogramo de nieve que se funde. La fusión de la nieve se puede calcular de dos maneras distintas: mediante modelos de grado-día, simples y efectivos, en los que la tasa de fusión resulta proporcional a la temperatura del aire por encima de los cero grados acumulada día tras día; o mediante modelos de balance energético, más físicos, en los que la tasa de fusión depende de toda la energía disponible en la superficie del manto de nieve —la radiación neta, el flujo de calor sensible, el flujo de calor latente y el flujo de calor por conducción, descontando el cambio en la energía interna que el propio manto almacena—, energía que primero debe alcanzar a calentar todo el manto hasta los cero grados antes de que pueda empezar a fundirlo. El comportamiento esperado de todo este ciclo de hielo estacional incluye una acumulación continua del equivalente en agua del manto de nieve a lo largo de todo el invierno, un pico de ese mismo equivalente en agua justo en el momento en que la acumulación llega a su máximo, y un descenso rápido de ese equivalente en agua durante la fusión de la primavera.
ID:3622
Grupo 4: Grupo 4: Fusión por balance energético
Descripción
¿Cómo determina la energía superficial disponible el calentamiento y la fusión?
Pregunta clave: ¿Cómo determina la energía superficial disponible el calentamiento y la fusión?
El ciclo de hielo estacional comprende, en su forma más simple, la acumulación de nieve y de hielo durante los meses fríos y su fusión durante los meses cálidos, y es precisamente ese ciclo el que modula con fuerza a todo el ciclo hidrológico de la cuenca donde ocurre: la nieve almacena la precipitación sólida durante meses enteros y la libera después de forma concentrada durante la primavera, en lo que se conoce como escorrentía nival, generando así los hidrogramas de deshielo tan característicos de las cuencas nivales y de los glaciares de montaña. La nieve posee, además, un conjunto de propiedades térmicas que la vuelven única dentro de todo este sistema: tiene una reflectividad muy alta, capaz de devolver entre siete y nueve décimas de la radiación solar que recibe; tiene una conductividad térmica muy baja, lo que hace que actúe como un verdadero aislante para el suelo que queda debajo de ella; y tiene, por último, un calor latente de fusión muy grande, de alrededor de trescientos treinta y cuatro kilojulios por cada kilogramo de nieve que se funde. La fusión de la nieve se puede calcular de dos maneras distintas: mediante modelos de grado-día, simples y efectivos, en los que la tasa de fusión resulta proporcional a la temperatura del aire por encima de los cero grados acumulada día tras día; o mediante modelos de balance energético, más físicos, en los que la tasa de fusión depende de toda la energía disponible en la superficie del manto de nieve —la radiación neta, el flujo de calor sensible, el flujo de calor latente y el flujo de calor por conducción, descontando el cambio en la energía interna que el propio manto almacena—, energía que primero debe alcanzar a calentar todo el manto hasta los cero grados antes de que pueda empezar a fundirlo. El comportamiento esperado de todo este ciclo de hielo estacional incluye una acumulación continua del equivalente en agua del manto de nieve a lo largo de todo el invierno, un pico de ese mismo equivalente en agua justo en el momento en que la acumulación llega a su máximo, y un descenso rápido de ese equivalente en agua durante la fusión de la primavera.
ID:3623
Grupo 5: Grupo 5: Intercepción forestal y sublimación
Descripción
¿Cómo modifica el dosel arbóreo la cantidad de nieve que alcanza el suelo?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica el dosel arbóreo la cantidad de nieve que alcanza el suelo?
La intercepción de la nieve por parte de los árboles resulta importante dentro de los bosques boreales: hasta seis de cada diez partes de la nieve que cae puede quedar retenida en las propias ramas y evaporarse directamente desde ahí, por sublimación, sin llegar nunca a tocar el suelo. Así, desde la acumulación de nieve con la que arranca este documento hasta ese descenso rápido con la que termina, pasando por las propiedades térmicas de la nieve, los modelos de fusión, la intercepción por los árboles y la impermeabilidad del suelo congelado, el ciclo de hielo estacional hace que buena parte de la disponibilidad de agua de toda una cuenca dependa, en última instancia, de cuánta nieve logró acumularse durante el invierno anterior.
ID:3624
Grupo 6: Grupo 6: Suelo congelado y escorrentía de deshielo
Descripción
¿Cómo transforma la impermeabilidad del suelo congelado el deshielo en escorrentía?
Pregunta clave: ¿Cómo transforma la impermeabilidad del suelo congelado el deshielo en escorrentía?
El ciclo de hielo estacional comprende, en su forma más simple, la acumulación de nieve y de hielo durante los meses fríos y su fusión durante los meses cálidos, y es precisamente ese ciclo el que modula con fuerza a todo el ciclo hidrológico de la cuenca donde ocurre: la nieve almacena la precipitación sólida durante meses enteros y la libera después de forma concentrada durante la primavera, en lo que se conoce como escorrentía nival, generando así los hidrogramas de deshielo tan característicos de las cuencas nivales y de los glaciares de montaña. La nieve posee, además, un conjunto de propiedades térmicas que la vuelven única dentro de todo este sistema: tiene una reflectividad muy alta, capaz de devolver entre siete y nueve décimas de la radiación solar que recibe; tiene una conductividad térmica muy baja, lo que hace que actúe como un verdadero aislante para el suelo que queda debajo de ella; y tiene, por último, un calor latente de fusión muy grande, de alrededor de trescientos treinta y cuatro kilojulios por cada kilogramo de nieve que se funde. El suelo que queda congelado bajo el manto de nieve es, además, casi impermeable, y es precisamente esa impermeabilidad la que hace que el deshielo inicial de la primavera genere una escorrentía superficial mucho más elevada de lo habitual. Así, desde la acumulación de nieve con la que arranca este documento hasta ese descenso rápido con la que termina, pasando por las propiedades térmicas de la nieve, los modelos de fusión, la intercepción por los árboles y la impermeabilidad del suelo congelado, el ciclo de hielo estacional hace que buena parte de la disponibilidad de agua de toda una cuenca dependa, en última instancia, de cuánta nieve logró acumularse durante el invierno anterior.
ID:3625
Grupo 7: Grupo 7: Hidrograma nival y disponibilidad hídrica
Descripción
¿Cómo se traduce el almacenamiento invernal y su fusión en la respuesta hidrológica de la cuenca?
Pregunta clave: ¿Cómo se traduce el almacenamiento invernal y su fusión en la respuesta hidrológica de la cuenca?
El ciclo de hielo estacional comprende, en su forma más simple, la acumulación de nieve y de hielo durante los meses fríos y su fusión durante los meses cálidos, y es precisamente ese ciclo el que modula con fuerza a todo el ciclo hidrológico de la cuenca donde ocurre: la nieve almacena la precipitación sólida durante meses enteros y la libera después de forma concentrada durante la primavera, en lo que se conoce como escorrentía nival, generando así los hidrogramas de deshielo tan característicos de las cuencas nivales y de los glaciares de montaña. El suelo que queda congelado bajo el manto de nieve es, además, casi impermeable, y es precisamente esa impermeabilidad la que hace que el deshielo inicial de la primavera genere una escorrentía superficial mucho más elevada de lo habitual. Así, desde la acumulación de nieve con la que arranca este documento hasta ese descenso rápido con la que termina, pasando por las propiedades térmicas de la nieve, los modelos de fusión, la intercepción por los árboles y la impermeabilidad del suelo congelado, el ciclo de hielo estacional hace que buena parte de la disponibilidad de agua de toda una cuenca dependa, en última instancia, de cuánta nieve logró acumularse durante el invierno anterior.
ID:3626