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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E1 - Balance energético planetario
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:4621
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: Balance radiativo global
desequilibrio energético terrestre
Grupo 2: Grupo 2: Emisión térmica y temperatura efectiva
emisión infrarroja
Grupo 3: Grupo 3: Efecto invernadero natural
diferencia térmica superficie-emisión
Grupo 4: Grupo 4: Desequilibrio latitudinal
contraste trópicos-polos
Grupo 5: Grupo 5: Transporte atmosférico y oceánico
transporte de energía hacia los polos
Grupo 6: Grupo 6: Forzamiento actual y calentamiento
calentamiento climático
ID:1692
Grupo 1: Grupo 1: Balance radiativo global
Descripción
desequilibrio energético terrestre
Pregunta clave: ¿Cuándo está el planeta en equilibrio energético y qué ocurre si se rompe?
desequilibrio energético terrestre El desequilibrio energético terrestre que existe hoy, cercano a nueve décimas de vatio por metro cuadrado, es la señal más clara de que el balance energético planetario del planeta está actualmente forzado y no en equilibrio: la energía solar absorbida por la Tierra supera a la energía infrarroja emitida de vuelta al espacio en esa magnitud, y mientras ese desequilibrio energético terrestre no se cierre, el sistema climático seguirá calentándose en su intento de restablecer el balance energético planetario con el que empezó esta descripción. El balance energético planetario describe el equilibrio termodinámico entre la energía solar que la Tierra absorbe y la energía infrarroja que la Tierra emite de vuelta al espacio: mientras la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida se mantienen iguales, la temperatura del planeta se sostiene estable, y es este balance energético planetario el fundamento de toda la física del clima. Cuando la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida dejan de ser iguales, aparece un desequilibrio energético terrestre, y ese desequilibrio energético terrestre obliga al sistema climático a calentarse o a enfriarse hasta que la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida vuelvan a igualarse y el balance energético planetario se restablezca.
ID:4056
Grupo 2: Grupo 2: Emisión térmica y temperatura efectiva
Descripción
emisión infrarroja
Pregunta clave: ¿Cómo determina la temperatura la emisión infrarroja y la temperatura efectiva?
emisión infrarroja La energía infrarroja que un cuerpo emite depende de su temperatura según una relación física fundamental: la potencia irradiada por unidad de superficie crece con la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo que irradia, de modo que un pequeño aumento de temperatura produce un aumento mucho mayor, y no proporcional, en la potencia irradiada. Aplicada a la Tierra dentro del balance energético planetario, esta misma relación permite calcular la temperatura efectiva de emisión, cercana a doscientos cincuenta y cinco kelvin, que es la temperatura que tendría la Tierra si emitiera al espacio toda la energía infrarroja necesaria para igualar la energía solar absorbida sin que ningún efecto invernadero retuviera parte de esa energía infrarroja en el camino. La temperatura efectiva de emisión no es, sin embargo, la temperatura que realmente tiene la superficie de la Tierra: la temperatura superficial real ronda los doscientos ochenta y ocho kelvin, considerablemente más alta que la temperatura efectiva de emisión cercana a doscientos cincuenta y cinco kelvin.
ID:4057
Grupo 3: Grupo 3: Efecto invernadero natural
Descripción
diferencia térmica superficie-emisión
Pregunta clave: ¿Por qué la superficie real es más cálida que la temperatura efectiva de emisión?
diferencia térmica superficie-emisión Esa diferencia entre la temperatura superficial real y la temperatura efectiva de emisión cuantifica precisamente el efecto invernadero natural: cuanto mayor es esa diferencia entre la temperatura superficial real y la temperatura efectiva de emisión, más energía infrarroja retiene la atmósfera antes de dejarla escapar hacia el espacio, y más efectivo es el efecto invernadero natural que mantiene a la superficie de la Tierra más caliente de lo que estaría sin él. La temperatura efectiva de emisión no es, sin embargo, la temperatura que realmente tiene la superficie de la Tierra: la temperatura superficial real ronda los doscientos ochenta y ocho kelvin, considerablemente más alta que la temperatura efectiva de emisión cercana a doscientos cincuenta y cinco kelvin. Aplicada a la Tierra dentro del balance energético planetario, esta misma relación permite calcular la temperatura efectiva de emisión, cercana a doscientos cincuenta y cinco kelvin, que es la temperatura que tendría la Tierra si emitiera al espacio toda la energía infrarroja necesaria para igualar la energía solar absorbida sin que ningún efecto invernadero retuviera parte de esa energía infrarroja en el camino.
ID:4058
Grupo 4: Grupo 4: Desequilibrio latitudinal
Descripción
contraste trópicos-polos
Pregunta clave: ¿Cómo se distribuyen espacialmente los excesos y déficits radiativos?
contraste trópicos-polos El balance energético planetario no se reparte de forma pareja sobre toda la superficie de la Tierra: los trópicos reciben más energía solar de la que devuelven como energía infrarroja, un exceso de energía tropical, mientras que las regiones polares devuelven más energía infrarroja de la que reciben como energía solar, un déficit de energía polar. Ese exceso de energía tropical y ese déficit de energía polar son la fuerza motriz fundamental de toda la circulación atmosférica y de toda la circulación oceánica, porque ambas circulaciones existen, en última instancia, para transportar el exceso de energía tropical hacia las regiones polares con déficit de energía y así compensar, aunque sea parcialmente, ese desequilibrio latitudinal del balance energético planetario. Cuando la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida dejan de ser iguales, aparece un desequilibrio energético terrestre, y ese desequilibrio energético terrestre obliga al sistema climático a calentarse o a enfriarse hasta que la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida vuelvan a igualarse y el balance energético planetario se restablezca.
ID:4059
Grupo 5: Grupo 5: Transporte atmosférico y oceánico
Descripción
transporte de energía hacia los polos
Pregunta clave: ¿Cómo responde la circulación al desequilibrio latitudinal?
transporte de energía hacia los polos Ese exceso de energía tropical y ese déficit de energía polar son la fuerza motriz fundamental de toda la circulación atmosférica y de toda la circulación oceánica, porque ambas circulaciones existen, en última instancia, para transportar el exceso de energía tropical hacia las regiones polares con déficit de energía y así compensar, aunque sea parcialmente, ese desequilibrio latitudinal del balance energético planetario. El balance energético planetario no se reparte de forma pareja sobre toda la superficie de la Tierra: los trópicos reciben más energía solar de la que devuelven como energía infrarroja, un exceso de energía tropical, mientras que las regiones polares devuelven más energía infrarroja de la que reciben como energía solar, un déficit de energía polar. Cuando la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida dejan de ser iguales, aparece un desequilibrio energético terrestre, y ese desequilibrio energético terrestre obliga al sistema climático a calentarse o a enfriarse hasta que la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida vuelvan a igualarse y el balance energético planetario se restablezca.
ID:4060
Grupo 6: Grupo 6: Forzamiento actual y calentamiento
Descripción
calentamiento climático
Pregunta clave: ¿Qué implica el desequilibrio energético terrestre actual?
calentamiento climático El desequilibrio energético terrestre que existe hoy, cercano a nueve décimas de vatio por metro cuadrado, es la señal más clara de que el balance energético planetario del planeta está actualmente forzado y no en equilibrio: la energía solar absorbida por la Tierra supera a la energía infrarroja emitida de vuelta al espacio en esa magnitud, y mientras ese desequilibrio energético terrestre no se cierre, el sistema climático seguirá calentándose en su intento de restablecer el balance energético planetario con el que empezó esta descripción. Cuando la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida dejan de ser iguales, aparece un desequilibrio energético terrestre, y ese desequilibrio energético terrestre obliga al sistema climático a calentarse o a enfriarse hasta que la energía solar absorbida y la energía infrarroja emitida vuelvan a igualarse y el balance energético planetario se restablezca. Aplicada a la Tierra dentro del balance energético planetario, esta misma relación permite calcular la temperatura efectiva de emisión, cercana a doscientos cincuenta y cinco kelvin, que es la temperatura que tendría la Tierra si emitiera al espacio toda la energía infrarroja necesaria para igualar la energía solar absorbida sin que ningún efecto invernadero retuviera parte de esa energía infrarroja en el camino.
ID:4061