Usuario:
Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A7 - Eventos de Congelación Extrema
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:4780
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: Anomalía atmosférica y depósito de hielo
estructura térmica atmosférica
Grupo 2: Grupo 2: Lluvia engelante y superenfriamiento
gotas de agua superenfriadas
Grupo 3: Grupo 3: Acumulación de hielo sobre superficies
tasa de acumulación de hielo
Grupo 4: Grupo 4: Formación y estabilidad del atasco fluvial
atasco de hielo fluvial
Grupo 5: Grupo 5: Inundación y ruptura del atasco
nivel y descarga del río
Grupo 6: Grupo 6: Congelación superficial del suelo y daño biológico
estado térmico del suelo superficial
Grupo 7: Grupo 7: Sensibilidad a condiciones iniciales y daños
condiciones iniciales del frente de hielo
ID:1745
Grupo 1: Grupo 1: Anomalía atmosférica y depósito de hielo
Descripción
estructura térmica atmosférica
Pregunta clave: ¿Cómo las condiciones atmosféricas anómalas originan un evento de congelación extrema?
estructura térmica atmosférica Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene. La velocidad con la que la lluvia engelante acumula hielo sobre una superficie depende de tres factores: cuánta masa de agua líquida sigue impactando esa superficie por unidad de tiempo, cuán fría está la propia superficie que recibe el impacto, y cómo está estructurado el perfil de temperatura de la atmósfera por encima de esa superficie, en particular cuando una capa de aire relativamente cálido en altura se asienta sobre una capa de aire frío pegada al suelo. El comportamiento esperado de un evento de congelación extrema, ya sea que tome la forma de lluvia engelante o de un atasco de hielo fluvial, es altamente errático y depende de manera muy sensible de las condiciones iniciales del frente de hielo que se está formando, de modo que pequeñas diferencias en esas condiciones iniciales pueden producir, en apenas unas pocas horas, el mismo tipo de daño enorme a la infraestructura, a la agricultura y a los ecosistemas con el que empezó esta descripción.
ID:6222
Grupo 2: Grupo 2: Lluvia engelante y superenfriamiento
Descripción
gotas de agua superenfriadas
Pregunta clave: ¿Cómo se mantienen líquidas gotas bajo 0 °C y qué dispara su congelación?
gotas de agua superenfriadas La lluvia engelante se forma a partir de gotas de agua que permanecen líquidas incluso por debajo de los cero grados, en un estado inestable que se mantiene solo hasta que esas gotas de agua tocan una superficie; al tocar esa superficie, las gotas de agua se congelan de inmediato y liberan el calor latente que habían mantenido almacenado mientras seguían líquidas. Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene. La velocidad con la que la lluvia engelante acumula hielo sobre una superficie depende de tres factores: cuánta masa de agua líquida sigue impactando esa superficie por unidad de tiempo, cuán fría está la propia superficie que recibe el impacto, y cómo está estructurado el perfil de temperatura de la atmósfera por encima de esa superficie, en particular cuando una capa de aire relativamente cálido en altura se asienta sobre una capa de aire frío pegada al suelo.
ID:6223
Grupo 3: Grupo 3: Acumulación de hielo sobre superficies
Descripción
tasa de acumulación de hielo
Pregunta clave: ¿Qué controla la velocidad de acumulación de hielo por lluvia engelante?
tasa de acumulación de hielo Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene. La velocidad con la que la lluvia engelante acumula hielo sobre una superficie depende de tres factores: cuánta masa de agua líquida sigue impactando esa superficie por unidad de tiempo, cuán fría está la propia superficie que recibe el impacto, y cómo está estructurado el perfil de temperatura de la atmósfera por encima de esa superficie, en particular cuando una capa de aire relativamente cálido en altura se asienta sobre una capa de aire frío pegada al suelo. Un modelo de equilibrio de fuerzas dentro del propio atasco de hielo fluvial determina si esa acumulación de bloques de hielo permanece estable conteniendo el agua detrás de ella, o si en cambio cede de golpe y libera una ruptura catastrófica del atasco de hielo fluvial hacia aguas abajo.
ID:6224
Grupo 4: Grupo 4: Formación y estabilidad del atasco fluvial
Descripción
atasco de hielo fluvial
Pregunta clave: ¿Cómo la acumulación de bloques de hielo genera presión y estabilidad o falla?
atasco de hielo fluvial El atasco de hielo fluvial se forma cuando bloques de hielo que un río arrastra en su cauce se acumulan aguas arriba de un obstáculo, y esa acumulación de bloques de hielo genera una presión hidrostática que puede superar ampliamente a la que produce una crecida ordinaria del mismo río. Un modelo de equilibrio de fuerzas dentro del propio atasco de hielo fluvial determina si esa acumulación de bloques de hielo permanece estable conteniendo el agua detrás de ella, o si en cambio cede de golpe y libera una ruptura catastrófica del atasco de hielo fluvial hacia aguas abajo. Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene.
ID:6225
Grupo 5: Grupo 5: Inundación y ruptura del atasco
Descripción
nivel y descarga del río
Pregunta clave: ¿Cómo el bloqueo o su ruptura produce respuestas hidráulicas súbitas?
nivel y descarga del río Un modelo de equilibrio de fuerzas dentro del propio atasco de hielo fluvial determina si esa acumulación de bloques de hielo permanece estable conteniendo el agua detrás de ella, o si en cambio cede de golpe y libera una ruptura catastrófica del atasco de hielo fluvial hacia aguas abajo. Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene. El atasco de hielo fluvial se forma cuando bloques de hielo que un río arrastra en su cauce se acumulan aguas arriba de un obstáculo, y esa acumulación de bloques de hielo genera una presión hidrostática que puede superar ampliamente a la que produce una crecida ordinaria del mismo río.
ID:6226
Grupo 6: Grupo 6: Congelación superficial del suelo y daño biológico
Descripción
estado térmico del suelo superficial
Pregunta clave: ¿Cómo la congelación inusual del suelo se transmite a ecosistemas y cultivos?
estado térmico del suelo superficial Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene. La velocidad con la que la lluvia engelante acumula hielo sobre una superficie depende de tres factores: cuánta masa de agua líquida sigue impactando esa superficie por unidad de tiempo, cuán fría está la propia superficie que recibe el impacto, y cómo está estructurado el perfil de temperatura de la atmósfera por encima de esa superficie, en particular cuando una capa de aire relativamente cálido en altura se asienta sobre una capa de aire frío pegada al suelo. El comportamiento esperado de un evento de congelación extrema, ya sea que tome la forma de lluvia engelante o de un atasco de hielo fluvial, es altamente errático y depende de manera muy sensible de las condiciones iniciales del frente de hielo que se está formando, de modo que pequeñas diferencias en esas condiciones iniciales pueden producir, en apenas unas pocas horas, el mismo tipo de daño enorme a la infraestructura, a la agricultura y a los ecosistemas con el que empezó esta descripción.
ID:6227
Grupo 7: Grupo 7: Sensibilidad a condiciones iniciales y daños
Descripción
condiciones iniciales del frente de hielo
Pregunta clave: ¿Por qué pequeñas diferencias iniciales producen resultados muy distintos y daños rápidos?
condiciones iniciales del frente de hielo El comportamiento esperado de un evento de congelación extrema, ya sea que tome la forma de lluvia engelante o de un atasco de hielo fluvial, es altamente errático y depende de manera muy sensible de las condiciones iniciales del frente de hielo que se está formando, de modo que pequeñas diferencias en esas condiciones iniciales pueden producir, en apenas unas pocas horas, el mismo tipo de daño enorme a la infraestructura, a la agricultura y a los ecosistemas con el que empezó esta descripción. Un evento de congelación extrema, en cualquiera de sus tres formas, puede causar daños enormes a la infraestructura, a la agricultura y a los ecosistemas en apenas unas pocas horas. Un evento de congelación extrema ocurre cuando una anomalía en las condiciones atmosféricas produce un depósito masivo de hielo sobre la superficie, y ese depósito masivo de hielo puede tomar tres formas distintas: la lluvia engelante, que se congela al contacto con superficies frías y las recubre con una capa de hielo compacto; el atasco de hielo fluvial, que bloquea el cauce de un río y provoca inundaciones súbitas aguas arriba del bloqueo; y la congelación inusual del suelo superficial, que daña a los ecosistemas y a los cultivos que ese mismo suelo sostiene.
ID:6228