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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A1 - Transiciones Abruptas de Circulación
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:4579
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: Densidad y puesta en marcha
Origen termohalino de la circulación: temperatura y salinidad controlan la densidad, la densidad controla el hundimiento y éste pone en marcha la circulación.
Grupo 2: Grupo 2: Retroalimentación sal–convección
Bucle de refuerzo por el cual la circulación transporta sal al norte, eleva la salinidad regional, intensifica la convección y refuerza el transporte de sal.
Grupo 3: Grupo 3: Forzamiento de agua dulce
Perturbación por deshielo y precipitación que aumenta el aporte de agua dulce, diluye la salinidad y debilita convección y transporte de sal.
Grupo 4: Grupo 4: Umbral y bifurcación
Transición no lineal cuando el aporte de agua dulce supera un umbral crítico y la circulación salta a un estado débil o nulo.
Grupo 5: Grupo 5: Histéresis y persistencia
Dependencia del estado previo: el estado colapsado se autosostiene y requiere un forzamiento contrario mayor para restablecer la circulación.
Grupo 6: Grupo 6: Señales precursoras y resiliencia
Cambios previos al colapso: pérdida de resiliencia, retorno más lento al equilibrio, reducción de varianza y redistribución latitudinal del calor.
Grupo 7: Grupo 7: Consecuencias remotas
Propagación de los efectos del colapso hacia temperatura regional, ITCZ, lluvias del Sahel, sequía y nivel del mar en Norteamérica.
ID:1679
Grupo 1: Grupo 1: Densidad y puesta en marcha
Descripción
Origen termohalino de la circulación: temperatura y salinidad controlan la densidad, la densidad controla el hundimiento y éste pone en marcha la circulación.
Pregunta clave: ¿Cómo originan temperatura y salinidad la circulación mediante cambios de densidad y hundimiento?
Origen termohalino de la circulación: temperatura y salinidad controlan la densidad, la densidad controla el hundimiento y éste pone en marcha la circulación. La Circulación de Retorno Meridional del Atlántico es el mecanismo que traslada calor hacia el Atlántico Norte, y su origen está en las diferencias de densidad del agua marina: el agua se hunde con mayor facilidad cuanto más fría y más salada es, y esa agua densa arrastra tras de sí al resto de la columna oceánica, poniendo en marcha la circulación. La temperatura del agua y la salinidad del agua son, entonces, las dos cantidades que fijan la densidad del agua marina: la densidad del agua marina aumenta cuando la temperatura del agua baja, y aumenta también cuando la salinidad del agua sube. Una salinidad del agua más alta en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte hace que la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se intensifique, porque el agua se vuelve más densa y se hunde con más facilidad; y una convección más intensa, a su vez, refuerza el transporte de sal hacia el norte que la produjo, de modo que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico se sostiene a sí misma mientras este ciclo se mantiene cerrado.
ID:3315
Grupo 2: Grupo 2: Retroalimentación sal–convección
Descripción
Bucle de refuerzo por el cual la circulación transporta sal al norte, eleva la salinidad regional, intensifica la convección y refuerza el transporte de sal.
Pregunta clave: ¿Cómo se autosostiene la circulación mediante el refuerzo entre transporte de sal y convección?
Bucle de refuerzo por el cual la circulación transporta sal al norte, eleva la salinidad regional, intensifica la convección y refuerza el transporte de sal. A medida que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico se pone en marcha, transporta sal hacia el norte junto con el calor, y ese transporte de sal hacia el norte eleva la salinidad del agua en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte, el tramo donde el agua superficial se enfría y se hunde para alimentar la circulación. Una salinidad del agua más alta en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte hace que la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se intensifique, porque el agua se vuelve más densa y se hunde con más facilidad; y una convección más intensa, a su vez, refuerza el transporte de sal hacia el norte que la produjo, de modo que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico se sostiene a sí misma mientras este ciclo se mantiene cerrado. Mientras el aporte de agua dulce se mantiene por debajo de cierto nivel, la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se debilita de forma proporcional, sin que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico deje de sostenerse; pero existe un umbral crítico de aporte de agua dulce, y si el aporte de agua dulce supera ese umbral crítico de aporte de agua dulce, la circulación deja de responder de forma proporcional y el sistema cruza un punto de bifurcación: la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico salta de golpe hacia un estado alternativo de circulación débil o nula, en el que el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte quedan prácticamente interrumpidos.
ID:3316
Grupo 3: Grupo 3: Forzamiento de agua dulce
Descripción
Perturbación por deshielo y precipitación que aumenta el aporte de agua dulce, diluye la salinidad y debilita convección y transporte de sal.
Pregunta clave: ¿Cómo debilita el aporte de agua dulce el mecanismo de convección y transporte de sal?
Perturbación por deshielo y precipitación que aumenta el aporte de agua dulce, diluye la salinidad y debilita convección y transporte de sal. Ese refuerzo mutuo entre el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte depende, sin embargo, de que la salinidad del agua en esas regiones no baje demasiado, y es ahí donde interviene el aporte de agua dulce: el deshielo de Groenlandia y el aumento de la precipitación sobre el Atlántico Norte vierten agua dulce sobre las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte y diluyen la salinidad del agua. Cuanto mayor es el aporte de agua dulce, menor es la salinidad del agua, y una salinidad del agua más baja debilita la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte, porque el agua superficial se vuelve menos densa y se resiste a hundirse. Mientras el aporte de agua dulce se mantiene por debajo de cierto nivel, la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se debilita de forma proporcional, sin que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico deje de sostenerse; pero existe un umbral crítico de aporte de agua dulce, y si el aporte de agua dulce supera ese umbral crítico de aporte de agua dulce, la circulación deja de responder de forma proporcional y el sistema cruza un punto de bifurcación: la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico salta de golpe hacia un estado alternativo de circulación débil o nula, en el que el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte quedan prácticamente interrumpidos.
ID:3317
Grupo 4: Grupo 4: Umbral y bifurcación
Descripción
Transición no lineal cuando el aporte de agua dulce supera un umbral crítico y la circulación salta a un estado débil o nulo.
Pregunta clave: ¿Qué ocurre cuando el aporte de agua dulce cruza el límite crítico del sistema?
Transición no lineal cuando el aporte de agua dulce supera un umbral crítico y la circulación salta a un estado débil o nulo. Mientras el aporte de agua dulce se mantiene por debajo de cierto nivel, la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se debilita de forma proporcional, sin que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico deje de sostenerse; pero existe un umbral crítico de aporte de agua dulce, y si el aporte de agua dulce supera ese umbral crítico de aporte de agua dulce, la circulación deja de responder de forma proporcional y el sistema cruza un punto de bifurcación: la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico salta de golpe hacia un estado alternativo de circulación débil o nula, en el que el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte quedan prácticamente interrumpidos. Una vez que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico colapsa hacia ese estado alternativo de circulación débil o nula, restablecerla no basta con devolver el aporte de agua dulce a su nivel original: se necesita un forzamiento contrario mucho mayor que el que provocó el colapso, un comportamiento llamado histéresis, porque el estado alternativo de circulación débil o nula se sostiene por su propia falta de convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte, del mismo modo en que el estado original se sostenía por su propia convección. Dentro de la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico, la varianza de sus propios indicadores —las fluctuaciones año a año de cantidades como la temperatura del agua o la intensidad de la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte— se reduce a medida que el aporte de agua dulce se acerca al umbral crítico de aporte de agua dulce, un fenómeno de enlentecimiento crítico que refleja la pérdida de resiliencia de la circulación: cuanto menos resiliente es la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico, más lento es su retorno al equilibrio después de cualquier perturbación, y ese retorno cada vez más lento es lo que reduce la varianza de sus indicadores.
ID:3318
Grupo 5: Grupo 5: Histéresis y persistencia
Descripción
Dependencia del estado previo: el estado colapsado se autosostiene y requiere un forzamiento contrario mayor para restablecer la circulación.
Pregunta clave: ¿Por qué el estado colapsado persiste y no se revierte al restaurar simplemente el forzamiento original?
Dependencia del estado previo: el estado colapsado se autosostiene y requiere un forzamiento contrario mayor para restablecer la circulación. Una vez que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico colapsa hacia ese estado alternativo de circulación débil o nula, restablecerla no basta con devolver el aporte de agua dulce a su nivel original: se necesita un forzamiento contrario mucho mayor que el que provocó el colapso, un comportamiento llamado histéresis, porque el estado alternativo de circulación débil o nula se sostiene por su propia falta de convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte, del mismo modo en que el estado original se sostenía por su propia convección. Mientras el aporte de agua dulce se mantiene por debajo de cierto nivel, la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se debilita de forma proporcional, sin que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico deje de sostenerse; pero existe un umbral crítico de aporte de agua dulce, y si el aporte de agua dulce supera ese umbral crítico de aporte de agua dulce, la circulación deja de responder de forma proporcional y el sistema cruza un punto de bifurcación: la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico salta de golpe hacia un estado alternativo de circulación débil o nula, en el que el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte quedan prácticamente interrumpidos. El colapso de la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico hacia el estado alternativo de circulación débil o nula tiene consecuencias que se despliegan lejos de las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte donde se origina el proceso.
ID:3319
Grupo 6: Grupo 6: Señales precursoras y resiliencia
Descripción
Cambios previos al colapso: pérdida de resiliencia, retorno más lento al equilibrio, reducción de varianza y redistribución latitudinal del calor.
Pregunta clave: ¿Qué señales anuncian la pérdida de resiliencia antes del colapso?
Cambios previos al colapso: pérdida de resiliencia, retorno más lento al equilibrio, reducción de varianza y redistribución latitudinal del calor. Dentro de la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico, la varianza de sus propios indicadores —las fluctuaciones año a año de cantidades como la temperatura del agua o la intensidad de la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte— se reduce a medida que el aporte de agua dulce se acerca al umbral crítico de aporte de agua dulce, un fenómeno de enlentecimiento crítico que refleja la pérdida de resiliencia de la circulación: cuanto menos resiliente es la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico, más lento es su retorno al equilibrio después de cualquier perturbación, y ese retorno cada vez más lento es lo que reduce la varianza de sus indicadores. Junto con esta caída de la varianza, la distribución latitudinal del calor oceánico también cambia a medida que el aporte de agua dulce se acerca al umbral crítico de aporte de agua dulce, porque el calor que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico traslada normalmente hacia el Atlántico Norte queda cada vez más retenido en latitudes más bajas. Mientras el aporte de agua dulce se mantiene por debajo de cierto nivel, la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte se debilita de forma proporcional, sin que la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico deje de sostenerse; pero existe un umbral crítico de aporte de agua dulce, y si el aporte de agua dulce supera ese umbral crítico de aporte de agua dulce, la circulación deja de responder de forma proporcional y el sistema cruza un punto de bifurcación: la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico salta de golpe hacia un estado alternativo de circulación débil o nula, en el que el transporte de sal hacia el norte y la convección en las regiones de formación de agua profunda del Atlántico Norte quedan prácticamente interrumpidos.
ID:3320
Grupo 7: Grupo 7: Consecuencias remotas
Descripción
Propagación de los efectos del colapso hacia temperatura regional, ITCZ, lluvias del Sahel, sequía y nivel del mar en Norteamérica.
Pregunta clave: ¿Cómo se propagan las consecuencias del colapso hacia clima, precipitación y nivel del mar?
Propagación de los efectos del colapso hacia temperatura regional, ITCZ, lluvias del Sahel, sequía y nivel del mar en Norteamérica. Ese desplazamiento hacia el sur de la Zona de Convergencia Intertropical reduce las lluvias sobre el Sahel y produce sequía en el Sahel. Al mismo tiempo, la redistribución del agua asociada al debilitamiento de la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico hace subir el nivel del mar en la costa este de Norteamérica, de modo que el colapso de una circulación que nace de simples diferencias de densidad del agua marina termina alterando el clima de regiones enteras, muy alejadas del punto donde el agua se hunde por primera vez. Al dejar de trasladar calor hacia el Atlántico Norte, la Circulación de Retorno Meridional del Atlántico provoca un enfriamiento del Atlántico Norte, y ese enfriamiento del Atlántico Norte desplaza hacia el sur a la Zona de Convergencia Intertropical, la franja donde confluyen los vientos y las lluvias tropicales.
ID:3321