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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M4 - Evapotranspiración y Control Vegetal
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:4720
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: Evapotranspiración y partición del flujo
Integra evaporación y transpiración como componentes del flujo de agua hacia la atmósfera.
Grupo 2: Grupo 2: Evapotranspiración real y potencial
Representa la restricción ET real ≤ ET potencial y la apertura de la brecha bajo limitación hídrica o estomática.
Grupo 3: Grupo 3: Demanda atmosférica y Penman–Monteith
Organiza radiación, calor del suelo, déficit de presión de vapor y resistencia del dosel en el marco Penman–Monteith.
Grupo 4: Grupo 4: Suministro hídrico suelo–raíz
Describe humedad, flujo matricial, capilaridad y el umbral de marchitez que limita el suministro.
Grupo 5: Grupo 5: Control estomático y fijación de carbono
Representa cierre estomático, resistencia al vapor, reducción de transpiración y fijación de carbono.
Grupo 6: Grupo 6: Respuesta multiplicativa al estrés
Conserva la parametrización conjunta de estrés hídrico, temperatura extrema y VPD sobre la resistencia estomática.
Grupo 7: Grupo 7: Variabilidad temporal y transición por secado
Representa ciclos diurno y estacional y la reducción abrupta de ET cuando el suelo se seca.
ID:1725
Grupo 1: Grupo 1: Evapotranspiración y partición del flujo
Descripción
Integra evaporación y transpiración como componentes del flujo de agua hacia la atmósfera.
Pregunta clave: ¿Cómo se compone y hacia dónde se transfiere la evapotranspiración?
Integra evaporación y transpiración como componentes del flujo de agua hacia la atmósfera. La evapotranspiración es la transferencia de agua que se produce desde la superficie terrestre —tanto desde el suelo como desde la propia vegetación— hacia la atmósfera, en forma de vapor, y combina dentro de un mismo flujo dos procesos distintos: la evaporación directa que ocurre desde el suelo y desde las superficies de agua libre, y la transpiración que realizan las plantas a través de sus propias hojas. Es, de todo el ciclo hidrológico, el segundo flujo más grande que existe, superado únicamente por la propia precipitación: a escala global, la evapotranspiración devuelve a la atmósfera cerca del sesenta por ciento de toda la precipitación que cae sobre la superficie continental. La evapotranspiración real que efectivamente ocurre es siempre igual o menor que la evapotranspiración potencial que la atmósfera sería capaz de sostener: cuando el suelo dispone de suficiente agua y las condiciones son favorables, la evapotranspiración real llega a igualar por completo a la evapotranspiración potencial; pero en cuanto el suelo comienza a secarse, o en cuanto las plantas cierran sus propios estomas, la evapotranspiración real cae por debajo de esa evapotranspiración potencial. El suministro de agua que sostiene a la evapotranspiración, por su parte, viaja desde el suelo hasta las raíces de la planta gracias al flujo matricial y a la capilaridad; pero cuando la humedad del suelo cae por debajo del punto de marchitez permanente, un umbral de succión de alrededor de mil quinientos kilopascales, ese suministro deja de ser suficiente para sostener la demanda atmosférica, y es precisamente esa insuficiencia la que abre la brecha entre la evapotranspiración real y la evapotranspiración potencial.
ID:2632
Grupo 2: Grupo 2: Evapotranspiración real y potencial
Descripción
Representa la restricción ET real ≤ ET potencial y la apertura de la brecha bajo limitación hídrica o estomática.
Pregunta clave: ¿Qué limita la ET real respecto de la potencial?
Representa la restricción ET real ≤ ET potencial y la apertura de la brecha bajo limitación hídrica o estomática. La evapotranspiración real que efectivamente ocurre es siempre igual o menor que la evapotranspiración potencial que la atmósfera sería capaz de sostener: cuando el suelo dispone de suficiente agua y las condiciones son favorables, la evapotranspiración real llega a igualar por completo a la evapotranspiración potencial; pero en cuanto el suelo comienza a secarse, o en cuanto las plantas cierran sus propios estomas, la evapotranspiración real cae por debajo de esa evapotranspiración potencial. La ecuación de Penman y Monteith es el marco físico de referencia que permite calcular tanto la evapotranspiración potencial, suponiendo que la resistencia que opone el dosel vegetal se reduce prácticamente a nada, como la evapotranspiración real, incorporando en cambio una resistencia del dosel positiva que refleja el propio control que ejercen los estomas. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye un ciclo diurno bien marcado en la evapotranspiración, con un máximo hacia el mediodía y un mínimo durante la noche; una variación estacional, con un máximo en verano, cuando la evapotranspiración es alta y el suelo todavía está húmedo; y una reducción abrupta de esa misma evapotranspiración en cuanto el suelo se seca lo suficiente. Así, desde la transferencia de agua hacia la atmósfera con la que arranca este documento hasta esa reducción abrupta con la que termina, pasando por la relación entre la evapotranspiración real y la potencial, la ecuación de Penman y Monteith, el suministro de agua desde el suelo y el control estomático, la evapotranspiración y el control vegetal hacen que el ritmo al que la tierra le devuelve agua a la atmósfera dependa, en cada instante, de qué tan abiertos o cerrados estén los propios estomas de la vegetación que la cubre.
ID:2633
Grupo 3: Grupo 3: Demanda atmosférica y Penman–Monteith
Descripción
Organiza radiación, calor del suelo, déficit de presión de vapor y resistencia del dosel en el marco Penman–Monteith.
Pregunta clave: ¿Cómo determina la atmósfera la demanda evaporativa y cómo entra en Penman–Monteith?
Organiza radiación, calor del suelo, déficit de presión de vapor y resistencia del dosel en el marco Penman–Monteith. La evapotranspiración es la transferencia de agua que se produce desde la superficie terrestre —tanto desde el suelo como desde la propia vegetación— hacia la atmósfera, en forma de vapor, y combina dentro de un mismo flujo dos procesos distintos: la evaporación directa que ocurre desde el suelo y desde las superficies de agua libre, y la transpiración que realizan las plantas a través de sus propias hojas. La ecuación de Penman y Monteith es el marco físico de referencia que permite calcular tanto la evapotranspiración potencial, suponiendo que la resistencia que opone el dosel vegetal se reduce prácticamente a nada, como la evapotranspiración real, incorporando en cambio una resistencia del dosel positiva que refleja el propio control que ejercen los estomas. La demanda que impone la atmósfera sobre ese sistema queda determinada por la radiación neta disponible, una vez descontado el flujo de calor hacia el suelo, y por el déficit de presión de vapor del aire —la diferencia entre la presión de vapor que el aire tendría si estuviera saturado y la presión de vapor que realmente contiene—: cuanto mayor es ese déficit de presión de vapor, mayor es la demanda evaporativa que la atmósfera termina imponiendo sobre la superficie. La resistencia que oponen los estomas al paso del vapor de agua crece de manera exponencial a medida que aumenta el estrés hídrico del suelo, a medida que la temperatura se vuelve extrema, y a medida que el déficit de presión de vapor del aire se hace más alto.
ID:2634
Grupo 4: Grupo 4: Suministro hídrico suelo–raíz
Descripción
Describe humedad, flujo matricial, capilaridad y el umbral de marchitez que limita el suministro.
Pregunta clave: ¿Cómo sostiene o limita el suelo el suministro de agua a la planta?
Describe humedad, flujo matricial, capilaridad y el umbral de marchitez que limita el suministro. La evapotranspiración es la transferencia de agua que se produce desde la superficie terrestre —tanto desde el suelo como desde la propia vegetación— hacia la atmósfera, en forma de vapor, y combina dentro de un mismo flujo dos procesos distintos: la evaporación directa que ocurre desde el suelo y desde las superficies de agua libre, y la transpiración que realizan las plantas a través de sus propias hojas. Es, de todo el ciclo hidrológico, el segundo flujo más grande que existe, superado únicamente por la propia precipitación: a escala global, la evapotranspiración devuelve a la atmósfera cerca del sesenta por ciento de toda la precipitación que cae sobre la superficie continental. La demanda que impone la atmósfera sobre ese sistema queda determinada por la radiación neta disponible, una vez descontado el flujo de calor hacia el suelo, y por el déficit de presión de vapor del aire —la diferencia entre la presión de vapor que el aire tendría si estuviera saturado y la presión de vapor que realmente contiene—: cuanto mayor es ese déficit de presión de vapor, mayor es la demanda evaporativa que la atmósfera termina imponiendo sobre la superficie. El suministro de agua que sostiene a la evapotranspiración, por su parte, viaja desde el suelo hasta las raíces de la planta gracias al flujo matricial y a la capilaridad; pero cuando la humedad del suelo cae por debajo del punto de marchitez permanente, un umbral de succión de alrededor de mil quinientos kilopascales, ese suministro deja de ser suficiente para sostener la demanda atmosférica, y es precisamente esa insuficiencia la que abre la brecha entre la evapotranspiración real y la evapotranspiración potencial.
ID:2635
Grupo 5: Grupo 5: Control estomático y fijación de carbono
Descripción
Representa cierre estomático, resistencia al vapor, reducción de transpiración y fijación de carbono.
Pregunta clave: ¿Cómo regula la vegetación la pérdida de agua y el carbono?
Representa cierre estomático, resistencia al vapor, reducción de transpiración y fijación de carbono. La ecuación de Penman y Monteith es el marco físico de referencia que permite calcular tanto la evapotranspiración potencial, suponiendo que la resistencia que opone el dosel vegetal se reduce prácticamente a nada, como la evapotranspiración real, incorporando en cambio una resistencia del dosel positiva que refleja el propio control que ejercen los estomas. El control estomático es el mecanismo biológico central que gobierna toda esta relación: cuando el déficit hídrico del suelo aumenta, los propios estomas de la hoja se cierran para evitar que esa misma hoja se deseque, y ese cierre hace que la transpiración se reduzca, aunque también hace que la fijación de carbono de la planta se reduzca junto con ella. La resistencia que oponen los estomas al paso del vapor de agua crece de manera exponencial a medida que aumenta el estrés hídrico del suelo, a medida que la temperatura se vuelve extrema, y a medida que el déficit de presión de vapor del aire se hace más alto. Los modelos que representan de manera conjunta al suelo, a la vegetación y a la atmósfera parametrizan ese control estomático como una función multiplicativa que combina, precisamente, estos mismos factores de estrés.
ID:2636
Grupo 6: Grupo 6: Respuesta multiplicativa al estrés
Descripción
Conserva la parametrización conjunta de estrés hídrico, temperatura extrema y VPD sobre la resistencia estomática.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan los factores de estrés sobre el control estomático?
Conserva la parametrización conjunta de estrés hídrico, temperatura extrema y VPD sobre la resistencia estomática. La ecuación de Penman y Monteith es el marco físico de referencia que permite calcular tanto la evapotranspiración potencial, suponiendo que la resistencia que opone el dosel vegetal se reduce prácticamente a nada, como la evapotranspiración real, incorporando en cambio una resistencia del dosel positiva que refleja el propio control que ejercen los estomas. La resistencia que oponen los estomas al paso del vapor de agua crece de manera exponencial a medida que aumenta el estrés hídrico del suelo, a medida que la temperatura se vuelve extrema, y a medida que el déficit de presión de vapor del aire se hace más alto. Los modelos que representan de manera conjunta al suelo, a la vegetación y a la atmósfera parametrizan ese control estomático como una función multiplicativa que combina, precisamente, estos mismos factores de estrés. Así, desde la transferencia de agua hacia la atmósfera con la que arranca este documento hasta esa reducción abrupta con la que termina, pasando por la relación entre la evapotranspiración real y la potencial, la ecuación de Penman y Monteith, el suministro de agua desde el suelo y el control estomático, la evapotranspiración y el control vegetal hacen que el ritmo al que la tierra le devuelve agua a la atmósfera dependa, en cada instante, de qué tan abiertos o cerrados estén los propios estomas de la vegetación que la cubre.
ID:2637
Grupo 7: Grupo 7: Variabilidad temporal y transición por secado
Descripción
Representa ciclos diurno y estacional y la reducción abrupta de ET cuando el suelo se seca.
Pregunta clave: ¿Cómo varía ET en el tiempo y cuándo cae abruptamente?
Representa ciclos diurno y estacional y la reducción abrupta de ET cuando el suelo se seca. La evapotranspiración es la transferencia de agua que se produce desde la superficie terrestre —tanto desde el suelo como desde la propia vegetación— hacia la atmósfera, en forma de vapor, y combina dentro de un mismo flujo dos procesos distintos: la evaporación directa que ocurre desde el suelo y desde las superficies de agua libre, y la transpiración que realizan las plantas a través de sus propias hojas. Es, de todo el ciclo hidrológico, el segundo flujo más grande que existe, superado únicamente por la propia precipitación: a escala global, la evapotranspiración devuelve a la atmósfera cerca del sesenta por ciento de toda la precipitación que cae sobre la superficie continental. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye un ciclo diurno bien marcado en la evapotranspiración, con un máximo hacia el mediodía y un mínimo durante la noche; una variación estacional, con un máximo en verano, cuando la evapotranspiración es alta y el suelo todavía está húmedo; y una reducción abrupta de esa misma evapotranspiración en cuanto el suelo se seca lo suficiente. Así, desde la transferencia de agua hacia la atmósfera con la que arranca este documento hasta esa reducción abrupta con la que termina, pasando por la relación entre la evapotranspiración real y la potencial, la ecuación de Penman y Monteith, el suministro de agua desde el suelo y el control estomático, la evapotranspiración y el control vegetal hacen que el ritmo al que la tierra le devuelve agua a la atmósfera dependa, en cada instante, de qué tan abiertos o cerrados estén los propios estomas de la vegetación que la cubre.
ID:2638