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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A4 - Deshielo del Permafrost
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:4771
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: Estado térmico y reservorios del permafrost
¿Qué almacena el permafrost y qué estado físico define su estabilidad?
Grupo 2: Grupo 2: Acumulación de calor y capa activa
¿Cómo determina el calor estival la profundidad anual de deshielo?
Grupo 3: Grupo 3: Balance estacional y degradación sostenida
¿Cuándo deja el invierno de restaurar lo perdido en verano?
Grupo 4: Grupo 4: Exposición y descomposición del carbono
¿Cómo convierte el deshielo profundo carbono congelado en emisiones?
Grupo 5: Grupo 5: Termokarst y metanogénesis anóxica
¿Cómo transforma el colapso físico las condiciones de producción de metano?
Grupo 6: Grupo 6: Retroalimentación metano–calentamiento
¿Cómo realimentan las emisiones el calentamiento que causa el deshielo?
Grupo 7: Grupo 7: Propagación espacial y pérdida acumulada
¿Cómo progresa la degradación en extensión, profundidad y carbono liberado?
ID:1742
Grupo 1: Grupo 1: Estado térmico y reservorios del permafrost
Descripción
¿Qué almacena el permafrost y qué estado físico define su estabilidad?
Pregunta clave: ¿Qué almacena el permafrost y qué estado físico define su estabilidad?
Ese mismo permafrost almacena en su interior cerca de mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado, una cantidad que duplica al carbono que hoy circula en toda la atmósfera, además de bolsones de hielo de suelo masivo que, al descongelarse, provocan que el terreno se hunda y colapse en depresiones termocársticas. El comportamiento esperado del permafrost es una degradación progresiva que avanza desde sus bordes meridionales hacia el interior del hemisferio norte y desde la superficie del suelo hacia abajo, de modo que el mismo permafrost que hoy almacena mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado va cediendo terreno año tras año, tanto en su límite sur como en su profundidad, y libera hacia la atmósfera una fracción creciente de ese carbono acumulado durante milenios. Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera.
ID:6202
Grupo 2: Grupo 2: Acumulación de calor y capa activa
Descripción
¿Cómo determina el calor estival la profundidad anual de deshielo?
Pregunta clave: ¿Cómo determina el calor estival la profundidad anual de deshielo?
La profundidad hasta la que el permafrost se descongela cada año depende de cuánto calor acumulado penetra en el suelo durante la temporada cálida: esa profundidad de deshielo, conocida como capa activa, no crece de forma proporcional al calor acumulado sino cada vez más despacio, siguiendo la misma física con la que el calor se difunde a través de un material que va cambiando de hielo a agua a medida que avanza el deshielo. Cuanto mayor es el calor acumulado durante el verano, más profundo penetra el frente de deshielo dentro del permafrost, pero cada metro adicional de penetración exige mucho más calor acumulado que el metro anterior. Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera.
ID:6203
Grupo 3: Grupo 3: Balance estacional y degradación sostenida
Descripción
¿Cuándo deja el invierno de restaurar lo perdido en verano?
Pregunta clave: ¿Cuándo deja el invierno de restaurar lo perdido en verano?
Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera. Cuanto mayor es el calor acumulado durante el verano, más profundo penetra el frente de deshielo dentro del permafrost, pero cada metro adicional de penetración exige mucho más calor acumulado que el metro anterior. El colapso termocárstico del permafrost, además, forma lagos y hundimientos que crean condiciones sin oxígeno favorables a la producción de metano, de modo que el propio colapso del permafrost acelera la descomposición del carbono orgánico que ese colapso deja expuesto, produce todavía más metano, y ese metano adicional refuerza el calentamiento que originalmente desencadenó el deshielo, cerrando un ciclo de retroalimentación que se alimenta a sí mismo.
ID:6204
Grupo 4: Grupo 4: Exposición y descomposición del carbono
Descripción
¿Cómo convierte el deshielo profundo carbono congelado en emisiones?
Pregunta clave: ¿Cómo convierte el deshielo profundo carbono congelado en emisiones?
Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera. El colapso termocárstico del permafrost, además, forma lagos y hundimientos que crean condiciones sin oxígeno favorables a la producción de metano, de modo que el propio colapso del permafrost acelera la descomposición del carbono orgánico que ese colapso deja expuesto, produce todavía más metano, y ese metano adicional refuerza el calentamiento que originalmente desencadenó el deshielo, cerrando un ciclo de retroalimentación que se alimenta a sí mismo. El comportamiento esperado del permafrost es una degradación progresiva que avanza desde sus bordes meridionales hacia el interior del hemisferio norte y desde la superficie del suelo hacia abajo, de modo que el mismo permafrost que hoy almacena mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado va cediendo terreno año tras año, tanto en su límite sur como en su profundidad, y libera hacia la atmósfera una fracción creciente de ese carbono acumulado durante milenios.
ID:6205
Grupo 5: Grupo 5: Termokarst y metanogénesis anóxica
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¿Cómo transforma el colapso físico las condiciones de producción de metano?
Pregunta clave: ¿Cómo transforma el colapso físico las condiciones de producción de metano?
El colapso termocárstico del permafrost, además, forma lagos y hundimientos que crean condiciones sin oxígeno favorables a la producción de metano, de modo que el propio colapso del permafrost acelera la descomposición del carbono orgánico que ese colapso deja expuesto, produce todavía más metano, y ese metano adicional refuerza el calentamiento que originalmente desencadenó el deshielo, cerrando un ciclo de retroalimentación que se alimenta a sí mismo. Ese mismo permafrost almacena en su interior cerca de mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado, una cantidad que duplica al carbono que hoy circula en toda la atmósfera, además de bolsones de hielo de suelo masivo que, al descongelarse, provocan que el terreno se hunda y colapse en depresiones termocársticas. La profundidad hasta la que el permafrost se descongela cada año depende de cuánto calor acumulado penetra en el suelo durante la temporada cálida: esa profundidad de deshielo, conocida como capa activa, no crece de forma proporcional al calor acumulado sino cada vez más despacio, siguiendo la misma física con la que el calor se difunde a través de un material que va cambiando de hielo a agua a medida que avanza el deshielo.
ID:6206
Grupo 6: Grupo 6: Retroalimentación metano–calentamiento
Descripción
¿Cómo realimentan las emisiones el calentamiento que causa el deshielo?
Pregunta clave: ¿Cómo realimentan las emisiones el calentamiento que causa el deshielo?
El colapso termocárstico del permafrost, además, forma lagos y hundimientos que crean condiciones sin oxígeno favorables a la producción de metano, de modo que el propio colapso del permafrost acelera la descomposición del carbono orgánico que ese colapso deja expuesto, produce todavía más metano, y ese metano adicional refuerza el calentamiento que originalmente desencadenó el deshielo, cerrando un ciclo de retroalimentación que se alimenta a sí mismo. Cuanto mayor es el calor acumulado durante el verano, más profundo penetra el frente de deshielo dentro del permafrost, pero cada metro adicional de penetración exige mucho más calor acumulado que el metro anterior. Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera.
ID:6207
Grupo 7: Grupo 7: Propagación espacial y pérdida acumulada
Descripción
¿Cómo progresa la degradación en extensión, profundidad y carbono liberado?
Pregunta clave: ¿Cómo progresa la degradación en extensión, profundidad y carbono liberado?
El comportamiento esperado del permafrost es una degradación progresiva que avanza desde sus bordes meridionales hacia el interior del hemisferio norte y desde la superficie del suelo hacia abajo, de modo que el mismo permafrost que hoy almacena mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado va cediendo terreno año tras año, tanto en su límite sur como en su profundidad, y libera hacia la atmósfera una fracción creciente de ese carbono acumulado durante milenios. Ese mismo permafrost almacena en su interior cerca de mil quinientas gigatoneladas de carbono orgánico congelado, una cantidad que duplica al carbono que hoy circula en toda la atmósfera, además de bolsones de hielo de suelo masivo que, al descongelarse, provocan que el terreno se hunda y colapse en depresiones termocársticas. Cuando el calentamiento del aire supera la capacidad del propio permafrost para volver a congelarse por completo durante el invierno siguiente, el permafrost deja de recuperar en invierno lo que perdió en verano y comienza a degradarse de forma sostenida: el frente de deshielo penetra un poco más profundo dentro del permafrost cada año, y esa penetración más profunda expone a la descomposición microbiana carbono orgánico que antes permanecía congelado e inerte dentro del permafrost, liberando dióxido de carbono y metano hacia la atmósfera.
ID:6208