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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M3 - Ciclos Glaciales-Interglaciales (Forzamiento de Milankovitch)
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:4588
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: Forzamiento orbital de Milankovitch
¿Cómo los parámetros orbitales modulan la insolación estacional de altas latitudes del hemisferio norte?
Grupo 2: Grupo 2: Amplificación climática interna
¿Cómo el sistema climático amplifica un forzamiento orbital insuficiente por sí solo?
Grupo 3: Grupo 3: Respuesta no lineal del hielo
¿Cómo la insolación de verano y los umbrales producen una respuesta glacial asimétrica y retardada?
Grupo 4: Grupo 4: Sincronización estocástica del ciclo de 100 ka
¿Cómo podría el ruido climático amplificar la débil excentricidad hasta producir dominancia cercana a 100 ka?
Grupo 5: Grupo 5: Dinámica interna de la capa de hielo
¿Cómo podría la capa de hielo norteamericana generar internamente una escala cercana a 100 ka?
Grupo 6: Grupo 6: Ciclo del carbono y problema de 100 ka
¿Cómo podrían los cambios del ciclo del carbono contribuir a la periodicidad cercana a 100 ka?
Grupo 7: Grupo 7: Registro paleoclimático y discriminación
¿Cómo los registros de hielo y sedimentos permiten poner a prueba los mecanismos propuestos?
ID:1682
Grupo 1: Grupo 1: Forzamiento orbital de Milankovitch
Descripción
¿Cómo los parámetros orbitales modulan la insolación estacional de altas latitudes del hemisferio norte?
Pregunta clave: ¿Cómo los parámetros orbitales modulan la insolación estacional de altas latitudes del hemisferio norte?
¿Cómo los parámetros orbitales modulan la insolación estacional de altas latitudes del hemisferio norte? El forzamiento orbital de Milankovitch es el detonante inicial de estos ciclos glaciales-interglaciales: la excentricidad de la órbita terrestre, con un período cercano a cien mil años, la oblicuidad del eje de la Tierra, con un período cercano a cuarenta y un mil años, y la precesión de ese mismo eje, con un período cercano a veintitrés mil años, modulan juntas la cantidad de insolación estacional que reciben las altas latitudes del hemisferio norte. La insolación que las altas latitudes del hemisferio norte reciben en cada momento se calcula a partir de la latitud, la estación del año y los parámetros orbitales del forzamiento orbital de Milankovitch, pero la respuesta del sistema climático a esta insolación no es lineal: hay una asimetría marcada entre una glaciación lenta, que tarda cerca de cien mil años en desarrollarse, y una deglaciación rápida, que ocurre en apenas diez mil años, y esta asimetría entre la glaciación lenta y la deglaciación rápida no puede explicarse solamente por el forzamiento orbital de Milankovitch. El volumen de hielo acumulado en los ciclos glaciales-interglaciales sigue, aproximadamente, a la insolación de verano medida a sesenta y cinco grados de latitud norte, pero con un retardo de varios miles de años respecto a esa misma insolación de verano.
ID:3871
Grupo 2: Grupo 2: Amplificación climática interna
Descripción
¿Cómo el sistema climático amplifica un forzamiento orbital insuficiente por sí solo?
Pregunta clave: ¿Cómo el sistema climático amplifica un forzamiento orbital insuficiente por sí solo?
¿Cómo el sistema climático amplifica un forzamiento orbital insuficiente por sí solo? Sin embargo, el forzamiento orbital de Milankovitch por sí solo es insuficiente para explicar la amplitud completa de los ciclos glaciales-interglaciales: el sistema climático amplifica ese forzamiento orbital de Milankovitch mediante retroalimentaciones internas del dióxido de carbono, del albedo del hielo, del vapor de agua y de cambios en la circulación oceánica. Los ciclos glaciales-interglaciales son el modo de variabilidad climática de mayor amplitud durante todo el Cuaternario, el período que cubre los últimos dos millones seiscientos mil años de la historia de la Tierra: entre un período glacial y un período interglacial, la temperatura global oscila entre cuatro y ocho grados, y la concentración de dióxido de carbono oscila entre ciento ochenta y doscientas ochenta partes por millón. Se han propuesto tres mecanismos para explicar este problema de los cien mil años: un mecanismo en el que el ruido climático aleatorio se sincroniza con el propio forzamiento orbital débil de la excentricidad y lo amplifica mucho más de lo que el forzamiento orbital de Milankovitch produciría por sí solo; un papel no lineal de la capa de hielo norteamericana, cuya propia dinámica interna podría introducir el período cercano a cien mil años independientemente del forzamiento orbital de Milankovitch; y cambios en el ciclo del carbono, visibles en los ciclos de metano y de dióxido de carbono que quedan registrados dentro del hielo antiguo.
ID:3872
Grupo 3: Grupo 3: Respuesta no lineal del hielo
Descripción
¿Cómo la insolación de verano y los umbrales producen una respuesta glacial asimétrica y retardada?
Pregunta clave: ¿Cómo la insolación de verano y los umbrales producen una respuesta glacial asimétrica y retardada?
¿Cómo la insolación de verano y los umbrales producen una respuesta glacial asimétrica y retardada? Modelos de balance de energía que incluyen un ciclo del carbono interactivo reproducen esta asimetría introduciendo umbrales no lineales que el forzamiento orbital de Milankovitch por sí solo no tiene. El volumen de hielo acumulado en los ciclos glaciales-interglaciales sigue, aproximadamente, a la insolación de verano medida a sesenta y cinco grados de latitud norte, pero con un retardo de varios miles de años respecto a esa misma insolación de verano. La insolación que las altas latitudes del hemisferio norte reciben en cada momento se calcula a partir de la latitud, la estación del año y los parámetros orbitales del forzamiento orbital de Milankovitch, pero la respuesta del sistema climático a esta insolación no es lineal: hay una asimetría marcada entre una glaciación lenta, que tarda cerca de cien mil años en desarrollarse, y una deglaciación rápida, que ocurre en apenas diez mil años, y esta asimetría entre la glaciación lenta y la deglaciación rápida no puede explicarse solamente por el forzamiento orbital de Milankovitch.
ID:3873
Grupo 4: Grupo 4: Sincronización estocástica del ciclo de 100 ka
Descripción
¿Cómo podría el ruido climático amplificar la débil excentricidad hasta producir dominancia cercana a 100 ka?
Pregunta clave: ¿Cómo podría el ruido climático amplificar la débil excentricidad hasta producir dominancia cercana a 100 ka?
¿Cómo podría el ruido climático amplificar la débil excentricidad hasta producir dominancia cercana a 100 ka? Se han propuesto tres mecanismos para explicar este problema de los cien mil años: un mecanismo en el que el ruido climático aleatorio se sincroniza con el propio forzamiento orbital débil de la excentricidad y lo amplifica mucho más de lo que el forzamiento orbital de Milankovitch produciría por sí solo; un papel no lineal de la capa de hielo norteamericana, cuya propia dinámica interna podría introducir el período cercano a cien mil años independientemente del forzamiento orbital de Milankovitch; y cambios en el ciclo del carbono, visibles en los ciclos de metano y de dióxido de carbono que quedan registrados dentro del hielo antiguo. Un problema todavía sin resolver es que, en los ciclos glaciales-interglaciales más recientes, domina precisamente el período cercano a cien mil años de la excentricidad, a pesar de que la excentricidad es el componente más débil de los tres componentes del forzamiento orbital de Milankovitch descritos antes; este problema se conoce como el problema de los cien mil años y permanece activo dentro de la investigación sobre los ciclos glaciales-interglaciales. Tanto el núcleo de hielo antártico como los sedimentos marinos preservan, cada uno a su manera, la misma secuencia de ciclos glaciales-interglaciales que el forzamiento orbital de Milankovitch desencadena y que las retroalimentaciones internas del sistema climático amplifican, y es esa misma secuencia preservada la que finalmente permite distinguir, entre los mecanismos propuestos para el problema de los cien mil años, cuáles son compatibles con lo que el registro paleoclimático realmente muestra.
ID:3874
Grupo 5: Grupo 5: Dinámica interna de la capa de hielo
Descripción
¿Cómo podría la capa de hielo norteamericana generar internamente una escala cercana a 100 ka?
Pregunta clave: ¿Cómo podría la capa de hielo norteamericana generar internamente una escala cercana a 100 ka?
¿Cómo podría la capa de hielo norteamericana generar internamente una escala cercana a 100 ka? Se han propuesto tres mecanismos para explicar este problema de los cien mil años: un mecanismo en el que el ruido climático aleatorio se sincroniza con el propio forzamiento orbital débil de la excentricidad y lo amplifica mucho más de lo que el forzamiento orbital de Milankovitch produciría por sí solo; un papel no lineal de la capa de hielo norteamericana, cuya propia dinámica interna podría introducir el período cercano a cien mil años independientemente del forzamiento orbital de Milankovitch; y cambios en el ciclo del carbono, visibles en los ciclos de metano y de dióxido de carbono que quedan registrados dentro del hielo antiguo. Los registros paleoclimáticos que permiten poner a prueba estos modelos de los ciclos glaciales-interglaciales son, principalmente, dos: un núcleo de hielo antártico que cubre los últimos ochocientos mil años de hielo antiguo acumulado capa sobre capa, y los sedimentos marinos que distintos programas de perforación oceánica han extraído del fondo del océano. Sin embargo, el forzamiento orbital de Milankovitch por sí solo es insuficiente para explicar la amplitud completa de los ciclos glaciales-interglaciales: el sistema climático amplifica ese forzamiento orbital de Milankovitch mediante retroalimentaciones internas del dióxido de carbono, del albedo del hielo, del vapor de agua y de cambios en la circulación oceánica.
ID:3875
Grupo 6: Grupo 6: Ciclo del carbono y problema de 100 ka
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¿Cómo podrían los cambios del ciclo del carbono contribuir a la periodicidad cercana a 100 ka?
Pregunta clave: ¿Cómo podrían los cambios del ciclo del carbono contribuir a la periodicidad cercana a 100 ka?
¿Cómo podrían los cambios del ciclo del carbono contribuir a la periodicidad cercana a 100 ka? Se han propuesto tres mecanismos para explicar este problema de los cien mil años: un mecanismo en el que el ruido climático aleatorio se sincroniza con el propio forzamiento orbital débil de la excentricidad y lo amplifica mucho más de lo que el forzamiento orbital de Milankovitch produciría por sí solo; un papel no lineal de la capa de hielo norteamericana, cuya propia dinámica interna podría introducir el período cercano a cien mil años independientemente del forzamiento orbital de Milankovitch; y cambios en el ciclo del carbono, visibles en los ciclos de metano y de dióxido de carbono que quedan registrados dentro del hielo antiguo. Sin embargo, el forzamiento orbital de Milankovitch por sí solo es insuficiente para explicar la amplitud completa de los ciclos glaciales-interglaciales: el sistema climático amplifica ese forzamiento orbital de Milankovitch mediante retroalimentaciones internas del dióxido de carbono, del albedo del hielo, del vapor de agua y de cambios en la circulación oceánica. Los ciclos glaciales-interglaciales son el modo de variabilidad climática de mayor amplitud durante todo el Cuaternario, el período que cubre los últimos dos millones seiscientos mil años de la historia de la Tierra: entre un período glacial y un período interglacial, la temperatura global oscila entre cuatro y ocho grados, y la concentración de dióxido de carbono oscila entre ciento ochenta y doscientas ochenta partes por millón.
ID:3876
Grupo 7: Grupo 7: Registro paleoclimático y discriminación
Descripción
¿Cómo los registros de hielo y sedimentos permiten poner a prueba los mecanismos propuestos?
Pregunta clave: ¿Cómo los registros de hielo y sedimentos permiten poner a prueba los mecanismos propuestos?
¿Cómo los registros de hielo y sedimentos permiten poner a prueba los mecanismos propuestos? Tanto el núcleo de hielo antártico como los sedimentos marinos preservan, cada uno a su manera, la misma secuencia de ciclos glaciales-interglaciales que el forzamiento orbital de Milankovitch desencadena y que las retroalimentaciones internas del sistema climático amplifican, y es esa misma secuencia preservada la que finalmente permite distinguir, entre los mecanismos propuestos para el problema de los cien mil años, cuáles son compatibles con lo que el registro paleoclimático realmente muestra. Los registros paleoclimáticos que permiten poner a prueba estos modelos de los ciclos glaciales-interglaciales son, principalmente, dos: un núcleo de hielo antártico que cubre los últimos ochocientos mil años de hielo antiguo acumulado capa sobre capa, y los sedimentos marinos que distintos programas de perforación oceánica han extraído del fondo del océano. Sin embargo, el forzamiento orbital de Milankovitch por sí solo es insuficiente para explicar la amplitud completa de los ciclos glaciales-interglaciales: el sistema climático amplifica ese forzamiento orbital de Milankovitch mediante retroalimentaciones internas del dióxido de carbono, del albedo del hielo, del vapor de agua y de cambios en la circulación oceánica.
ID:3877