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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo Método D2 - Redes de Observación de 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:4651
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: Registro meteorológico histórico
¿Cómo se construyen series centenarias de temperatura y precipitación a partir de estaciones meteorológicas?
Grupo 2: Grupo 2: Homogeneización e interpolación geoestadística
¿Cómo se corrigen discontinuidades artificiales y se reconstruye la temperatura entre estaciones separadas?
Grupo 3: Grupo 3: Intercambio ecosistema-atmósfera por covarianza de torbellinos
¿Cómo se mide el flujo neto de CO₂, agua y calor entre ecosistemas y atmósfera?
Grupo 4: Grupo 4: Balance radiativo de superficie
¿Cómo se miden los componentes radiativos que determinan la ganancia o pérdida de energía de la superficie?
Grupo 5: Grupo 5: Nivel del mar relativo y absoluto
¿Cómo se separa el cambio del nivel del mar del movimiento de la superficie sólida local?
Grupo 6: Grupo 6: Integración in situ y validación satelital
¿Cómo se integran las redes de superficie para sostener el registro climático y calibrar/validar la observación satelital?
ID:1702
Grupo 1: Grupo 1: Registro meteorológico histórico
Descripción
¿Cómo se construyen series centenarias de temperatura y precipitación a partir de estaciones meteorológicas?
Pregunta clave: ¿Cómo se construyen series centenarias de temperatura y precipitación a partir de estaciones meteorológicas?
¿Cómo se construyen series centenarias de temperatura y precipitación a partir de estaciones meteorológicas? La primera de estas redes de observación de superficie es la red histórica de estaciones meteorológicas, que integra datos de miles de estaciones meteorológicas distribuidas por el mundo para construir las series de tiempo centenarias de temperatura y precipitación mencionadas antes. Las cuatro redes de observación de superficie descritas —la red histórica de estaciones meteorológicas, las torres de flujo, la red de referencia de radiación en superficie y los mareógrafos— cumplen la misma función que se planteó al comienzo: sostener, con mediciones tomadas directamente en el lugar donde ocurren los procesos, el registro histórico in situ del sistema climático que permite construir series de tiempo centenarias de temperatura, precipitación, intercambio de dióxido de carbono, balance de radiación y nivel del mar. Las redes de observación de superficie proveen el registro histórico in situ del sistema climático: son la base sobre la que se construyen las series de tiempo centenarias de temperatura, precipitación y composición atmosférica que permiten comparar el clima actual con el clima de hace más de cien años.
ID:3162
Grupo 2: Grupo 2: Homogeneización e interpolación geoestadística
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¿Cómo se corrigen discontinuidades artificiales y se reconstruye la temperatura entre estaciones separadas?
Pregunta clave: ¿Cómo se corrigen discontinuidades artificiales y se reconstruye la temperatura entre estaciones separadas?
¿Cómo se corrigen discontinuidades artificiales y se reconstruye la temperatura entre estaciones separadas? Esta red histórica de estaciones meteorológicas aplica algoritmos de homogeneización a los datos de cada estación meteorológica, porque un cambio de instrumental, un cambio de ubicación de la estación meteorológica o un cambio en el entorno urbano que la rodea puede introducir una discontinuidad artificial en la serie de tiempo centenaria de esa estación meteorológica que no corresponde a un cambio real del clima; los algoritmos de homogeneización corrigen esa discontinuidad artificial antes de que la serie de tiempo centenaria se use para medir el cambio climático real. Iniciativas de reconstrucción como Berkeley Earth toman los datos ya homogeneizados de las estaciones meteorológicas y aplican métodos geoestadísticos para interpolar la temperatura entre estaciones meteorológicas que están geográficamente separadas, lo que además permite estimar la incertidumbre espacial de la temperatura en los lugares donde no hay una estación meteorológica midiendo directamente. La primera de estas redes de observación de superficie es la red histórica de estaciones meteorológicas, que integra datos de miles de estaciones meteorológicas distribuidas por el mundo para construir las series de tiempo centenarias de temperatura y precipitación mencionadas antes.
ID:3163
Grupo 3: Grupo 3: Intercambio ecosistema-atmósfera por covarianza de torbellinos
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¿Cómo se mide el flujo neto de CO₂, agua y calor entre ecosistemas y atmósfera?
Pregunta clave: ¿Cómo se mide el flujo neto de CO₂, agua y calor entre ecosistemas y atmósfera?
¿Cómo se mide el flujo neto de CO₂, agua y calor entre ecosistemas y atmósfera? Esta técnica de covarianza de torbellinos se basa en la correlación turbulenta entre las fluctuaciones verticales de la velocidad del viento y las fluctuaciones de la concentración de la magnitud que se está transportando, ya sea dióxido de carbono, vapor de agua o calor: cuando una fluctuación hacia arriba de la velocidad del viento coincide con una fluctuación hacia arriba de la concentración de esa magnitud, la torre de flujo detecta que el ecosistema está liberando esa magnitud hacia la atmósfera, y el flujo neto que mide la torre de flujo resulta de promediar en el tiempo el producto entre la fluctuación vertical de la velocidad del viento y la fluctuación de la concentración de la magnitud transportada. Esta medición de covarianza de torbellinos requiere sensores capaces de registrar entre diez y veinte mediciones por segundo, y requiere además procedimientos que corrigen el efecto que los cambios de densidad del aire tienen sobre la concentración medida, para que ese efecto de densidad no se confunda con un verdadero intercambio de dióxido de carbono, agua o calor entre el ecosistema y la atmósfera. La segunda de estas redes de observación de superficie está formada por torres de flujo, que miden el intercambio de dióxido de carbono, agua y calor entre los ecosistemas y la atmósfera mediante una técnica llamada covarianza de torbellinos.
ID:3164
Grupo 4: Grupo 4: Balance radiativo de superficie
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¿Cómo se miden los componentes radiativos que determinan la ganancia o pérdida de energía de la superficie?
Pregunta clave: ¿Cómo se miden los componentes radiativos que determinan la ganancia o pérdida de energía de la superficie?
¿Cómo se miden los componentes radiativos que determinan la ganancia o pérdida de energía de la superficie? La tercera de estas redes de observación de superficie es una red internacional de referencia que mide, en superficie y con una precisión cercana a un vatio por metro cuadrado, los cuatro componentes del balance de radiación: la radiación solar directa, medida con un pirheliómetro; la radiación solar difusa, medida con un piranómetro equipado con un disco que bloquea la radiación directa; la radiación solar global, que combina la radiación solar directa y la radiación solar difusa; y la radiación de onda larga descendente y ascendente, medida con pirgeómetros. Cada uno de estos cuatro componentes del balance de radiación en superficie aporta una pieza distinta del balance de energía que determina si la superficie terrestre, en ese punto, gana o pierde energía en el tiempo. Las cuatro redes de observación de superficie descritas —la red histórica de estaciones meteorológicas, las torres de flujo, la red de referencia de radiación en superficie y los mareógrafos— cumplen la misma función que se planteó al comienzo: sostener, con mediciones tomadas directamente en el lugar donde ocurren los procesos, el registro histórico in situ del sistema climático que permite construir series de tiempo centenarias de temperatura, precipitación, intercambio de dióxido de carbono, balance de radiación y nivel del mar.
ID:3165
Grupo 5: Grupo 5: Nivel del mar relativo y absoluto
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¿Cómo se separa el cambio del nivel del mar del movimiento de la superficie sólida local?
Pregunta clave: ¿Cómo se separa el cambio del nivel del mar del movimiento de la superficie sólida local?
¿Cómo se separa el cambio del nivel del mar del movimiento de la superficie sólida local? Una serie de misiones satelitales de altimetría complementa a los mareógrafos midiendo el nivel del mar absoluto, con cobertura global y sin depender del movimiento de ninguna superficie sólida local, de modo que comparar el nivel del mar relativo de los mareógrafos con el nivel del mar absoluto de la altimetría satelital permite, además, estimar cuánto se está moviendo la propia superficie sólida local en cada estación de mareógrafo. Como esa superficie sólida local puede subir o bajar por su cuenta —por ejemplo, por movimientos del terreno—, el nivel del mar que registra un mareógrafo es un nivel del mar relativo, no un nivel del mar absoluto. La cuarta de estas redes de observación de superficie está formada por los mareógrafos, instrumentos que registran el nivel del mar en relación con la superficie sólida local sobre la que están instalados.
ID:3166
Grupo 6: Grupo 6: Integración in situ y validación satelital
Descripción
¿Cómo se integran las redes de superficie para sostener el registro climático y calibrar/validar la observación satelital?
Pregunta clave: ¿Cómo se integran las redes de superficie para sostener el registro climático y calibrar/validar la observación satelital?
¿Cómo se integran las redes de superficie para sostener el registro climático y calibrar/validar la observación satelital? Ese registro histórico in situ es, además, el que permite calibrar y validar las mediciones que la teledetección satelital realiza desde el espacio, de modo que las redes de observación de superficie y la observación satelital terminan complementándose para dar una imagen más completa del sistema climático de la que cualquiera de las dos podría dar por sí sola. Las cuatro redes de observación de superficie descritas —la red histórica de estaciones meteorológicas, las torres de flujo, la red de referencia de radiación en superficie y los mareógrafos— cumplen la misma función que se planteó al comienzo: sostener, con mediciones tomadas directamente en el lugar donde ocurren los procesos, el registro histórico in situ del sistema climático que permite construir series de tiempo centenarias de temperatura, precipitación, intercambio de dióxido de carbono, balance de radiación y nivel del mar. Las redes de observación de superficie proveen el registro histórico in situ del sistema climático: son la base sobre la que se construyen las series de tiempo centenarias de temperatura, precipitación y composición atmosférica que permiten comparar el clima actual con el clima de hace más de cien años.
ID:3167