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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo D6 - Trazadores e Isótopos Hidrológicos
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:4702
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: Huella isotópica de las fuentes
¿Cómo adquieren distintas fuentes de agua huellas isotópicas distinguibles?
Grupo 2: Grupo 2: Mezcla y separación del hidrograma
¿Cómo permite una mezcla isotópica estimar la contribución de cada fuente?
Grupo 3: Grupo 3: Fechado con tritio y residencia
¿Cómo permite la desintegración radiactiva estimar la edad o residencia del agua subterránea?
Grupo 4: Grupo 4: Trazadores artificiales en acuíferos
¿Cómo se miden velocidad de flujo y dispersividad mediante inyección y observación aguas abajo?
Grupo 5: Grupo 5: Berilio-10 y erosión del suelo
¿Cómo relaciona la acumulación de 10Be la exposición superficial con la tasa de erosión?
Grupo 6: Grupo 6: Firma química como observable integrado
¿Cómo vuelven observables en superficie procesos hidrológicos ocultos?
ID:1719
Grupo 1: Grupo 1: Huella isotópica de las fuentes
Descripción
¿Cómo adquieren distintas fuentes de agua huellas isotópicas distinguibles?
Pregunta clave: ¿Cómo adquieren distintas fuentes de agua huellas isotópicas distinguibles?
Los isótopos estables del agua —la proporción de oxígeno pesado y la proporción de hidrógeno pesado, o deuterio, que esa agua contiene— varían de manera sistemática según la temperatura a la que esa agua se condensó y según el recorrido que siguió la masa de aire que la transportó; es precisamente esa variación sistemática la que hace que el agua de lluvia, el agua de nieve derretida y el agua subterránea terminen teniendo cada una su propia huella isotópica, distinta de las demás. Cuando dos fuentes de agua con huellas isotópicas distintas se mezclan entre sí, la composición isotópica resultante queda a mitad de camino entre ambas, siguiendo una ecuación de mezcla de dos o de tres fuentes según el caso; es precisamente esa posición intermedia la que permite estimar qué fracción del agua mezclada proviene de cada una de las fuentes originales, y con ello separar las distintas componentes del hidrograma que ya se mencionaron. El tiempo de residencia medio del agua subterránea, por su parte, se estima con trazadores radiactivos: el tritio, una forma radiactiva del hidrógeno con una semivida de aproximadamente doce años y cuatro meses, permite fechar aguas que se recargaron en algún momento entre mil novecientos cincuenta y la actualidad, ya que toda el agua recargada antes de esa fecha ya perdió, por la propia desintegración radiactiva, casi todo su tritio original. Así, desde el origen del agua con el que arranca este documento hasta la tasa de erosión con la que termina, pasando por la huella isotópica de cada fuente de agua, las ecuaciones de mezcla y el fechado con tritio, los trazadores e isótopos hidrológicos hacen que procesos que ocurren completamente ocultos bajo tierra dejen, sin embargo, una firma química que sí puede medirse en la superficie.
ID:3646
Grupo 2: Grupo 2: Mezcla y separación del hidrograma
Descripción
¿Cómo permite una mezcla isotópica estimar la contribución de cada fuente?
Pregunta clave: ¿Cómo permite una mezcla isotópica estimar la contribución de cada fuente?
Los trazadores y los isótopos hidrológicos permiten determinar de dónde viene el agua que se observa en un río o en un acuífero, separar las distintas componentes que forman el hidrograma de una crecida, y medir cuánto tiempo lleva esa agua residiendo bajo tierra antes de emerger de nuevo. Los isótopos estables del agua —la proporción de oxígeno pesado y la proporción de hidrógeno pesado, o deuterio, que esa agua contiene— varían de manera sistemática según la temperatura a la que esa agua se condensó y según el recorrido que siguió la masa de aire que la transportó; es precisamente esa variación sistemática la que hace que el agua de lluvia, el agua de nieve derretida y el agua subterránea terminen teniendo cada una su propia huella isotópica, distinta de las demás. Cuando dos fuentes de agua con huellas isotópicas distintas se mezclan entre sí, la composición isotópica resultante queda a mitad de camino entre ambas, siguiendo una ecuación de mezcla de dos o de tres fuentes según el caso; es precisamente esa posición intermedia la que permite estimar qué fracción del agua mezclada proviene de cada una de las fuentes originales, y con ello separar las distintas componentes del hidrograma que ya se mencionaron. Así, desde el origen del agua con el que arranca este documento hasta la tasa de erosión con la que termina, pasando por la huella isotópica de cada fuente de agua, las ecuaciones de mezcla y el fechado con tritio, los trazadores e isótopos hidrológicos hacen que procesos que ocurren completamente ocultos bajo tierra dejen, sin embargo, una firma química que sí puede medirse en la superficie.
ID:3647
Grupo 3: Grupo 3: Fechado con tritio y residencia
Descripción
¿Cómo permite la desintegración radiactiva estimar la edad o residencia del agua subterránea?
Pregunta clave: ¿Cómo permite la desintegración radiactiva estimar la edad o residencia del agua subterránea?
Los trazadores y los isótopos hidrológicos permiten determinar de dónde viene el agua que se observa en un río o en un acuífero, separar las distintas componentes que forman el hidrograma de una crecida, y medir cuánto tiempo lleva esa agua residiendo bajo tierra antes de emerger de nuevo. Los isótopos estables del agua —la proporción de oxígeno pesado y la proporción de hidrógeno pesado, o deuterio, que esa agua contiene— varían de manera sistemática según la temperatura a la que esa agua se condensó y según el recorrido que siguió la masa de aire que la transportó; es precisamente esa variación sistemática la que hace que el agua de lluvia, el agua de nieve derretida y el agua subterránea terminen teniendo cada una su propia huella isotópica, distinta de las demás. El tiempo de residencia medio del agua subterránea, por su parte, se estima con trazadores radiactivos: el tritio, una forma radiactiva del hidrógeno con una semivida de aproximadamente doce años y cuatro meses, permite fechar aguas que se recargaron en algún momento entre mil novecientos cincuenta y la actualidad, ya que toda el agua recargada antes de esa fecha ya perdió, por la propia desintegración radiactiva, casi todo su tritio original. Así, desde el origen del agua con el que arranca este documento hasta la tasa de erosión con la que termina, pasando por la huella isotópica de cada fuente de agua, las ecuaciones de mezcla y el fechado con tritio, los trazadores e isótopos hidrológicos hacen que procesos que ocurren completamente ocultos bajo tierra dejen, sin embargo, una firma química que sí puede medirse en la superficie.
ID:3648
Grupo 4: Grupo 4: Trazadores artificiales en acuíferos
Descripción
¿Cómo se miden velocidad de flujo y dispersividad mediante inyección y observación aguas abajo?
Pregunta clave: ¿Cómo se miden velocidad de flujo y dispersividad mediante inyección y observación aguas abajo?
Los trazadores y los isótopos hidrológicos permiten determinar de dónde viene el agua que se observa en un río o en un acuífero, separar las distintas componentes que forman el hidrograma de una crecida, y medir cuánto tiempo lleva esa agua residiendo bajo tierra antes de emerger de nuevo. El tiempo de residencia medio del agua subterránea, por su parte, se estima con trazadores radiactivos: el tritio, una forma radiactiva del hidrógeno con una semivida de aproximadamente doce años y cuatro meses, permite fechar aguas que se recargaron en algún momento entre mil novecientos cincuenta y la actualidad, ya que toda el agua recargada antes de esa fecha ya perdió, por la propia desintegración radiactiva, casi todo su tritio original. Los trazadores artificiales, como los cloruros, los colorantes o el hexafluoruro de azufre, permiten medir de manera directa tanto la velocidad del flujo como la dispersividad dentro de un acuífero, inyectando el trazador en un punto y midiendo después cuánto tarda en aparecer, y con qué concentración, en otro punto aguas abajo. El isótopo cosmogénico berilio de número de masa diez, que se va acumulando lentamente en la superficie del suelo, refleja además la tasa de erosión de ese mismo suelo: a mayor erosión, menor es la concentración de este isótopo que logra acumularse en el suelo expuesto, porque la propia erosión, la misma que ya se describió en otro documento de este conjunto, se lleva el suelo antes de que el isótopo tenga tiempo de acumularse en él.
ID:3649
Grupo 5: Grupo 5: Berilio-10 y erosión del suelo
Descripción
¿Cómo relaciona la acumulación de 10Be la exposición superficial con la tasa de erosión?
Pregunta clave: ¿Cómo relaciona la acumulación de 10Be la exposición superficial con la tasa de erosión?
Los trazadores y los isótopos hidrológicos permiten determinar de dónde viene el agua que se observa en un río o en un acuífero, separar las distintas componentes que forman el hidrograma de una crecida, y medir cuánto tiempo lleva esa agua residiendo bajo tierra antes de emerger de nuevo. El tiempo de residencia medio del agua subterránea, por su parte, se estima con trazadores radiactivos: el tritio, una forma radiactiva del hidrógeno con una semivida de aproximadamente doce años y cuatro meses, permite fechar aguas que se recargaron en algún momento entre mil novecientos cincuenta y la actualidad, ya que toda el agua recargada antes de esa fecha ya perdió, por la propia desintegración radiactiva, casi todo su tritio original. El isótopo cosmogénico berilio de número de masa diez, que se va acumulando lentamente en la superficie del suelo, refleja además la tasa de erosión de ese mismo suelo: a mayor erosión, menor es la concentración de este isótopo que logra acumularse en el suelo expuesto, porque la propia erosión, la misma que ya se describió en otro documento de este conjunto, se lleva el suelo antes de que el isótopo tenga tiempo de acumularse en él. Así, desde el origen del agua con el que arranca este documento hasta la tasa de erosión con la que termina, pasando por la huella isotópica de cada fuente de agua, las ecuaciones de mezcla y el fechado con tritio, los trazadores e isótopos hidrológicos hacen que procesos que ocurren completamente ocultos bajo tierra dejen, sin embargo, una firma química que sí puede medirse en la superficie.
ID:3650
Grupo 6: Grupo 6: Firma química como observable integrado
Descripción
¿Cómo vuelven observables en superficie procesos hidrológicos ocultos?
Pregunta clave: ¿Cómo vuelven observables en superficie procesos hidrológicos ocultos?
Los trazadores y los isótopos hidrológicos permiten determinar de dónde viene el agua que se observa en un río o en un acuífero, separar las distintas componentes que forman el hidrograma de una crecida, y medir cuánto tiempo lleva esa agua residiendo bajo tierra antes de emerger de nuevo. Los isótopos estables del agua —la proporción de oxígeno pesado y la proporción de hidrógeno pesado, o deuterio, que esa agua contiene— varían de manera sistemática según la temperatura a la que esa agua se condensó y según el recorrido que siguió la masa de aire que la transportó; es precisamente esa variación sistemática la que hace que el agua de lluvia, el agua de nieve derretida y el agua subterránea terminen teniendo cada una su propia huella isotópica, distinta de las demás. Cuando dos fuentes de agua con huellas isotópicas distintas se mezclan entre sí, la composición isotópica resultante queda a mitad de camino entre ambas, siguiendo una ecuación de mezcla de dos o de tres fuentes según el caso; es precisamente esa posición intermedia la que permite estimar qué fracción del agua mezclada proviene de cada una de las fuentes originales, y con ello separar las distintas componentes del hidrograma que ya se mencionaron. Así, desde el origen del agua con el que arranca este documento hasta la tasa de erosión con la que termina, pasando por la huella isotópica de cada fuente de agua, las ecuaciones de mezcla y el fechado con tritio, los trazadores e isótopos hidrológicos hacen que procesos que ocurren completamente ocultos bajo tierra dejen, sin embargo, una firma química que sí puede medirse en la superficie.
ID:3651