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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M6 - Congelación y Metamorfismo (Crecimiento de Hielo, Sinterización, Estructuras Crióticas)
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:4828
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: Metamorfismo por gradiente térmico
gradiente térmico y transporte de vapor
Grupo 2: Grupo 2: Regímenes de forma de grano
morfología de los granos de nieve
Grupo 3: Grupo 3: Sinterización y densificación del firn
densidad y sinterización del firn
Grupo 4: Grupo 4: Cierre de poros y diferencia de edad
sellado de burbujas de aire
Grupo 5: Grupo 5: Tipos y alimentación de pingos
agua presurizada bajo permafrost
Grupo 6: Grupo 6: Congelación centrípeta y concentración de agua
talik y frente de congelación
Grupo 7: Grupo 7: Presurización y levantamiento del pingo
presión de agua y domo del pingo
ID:1761
Grupo 1: Grupo 1: Metamorfismo por gradiente térmico
Descripción
gradiente térmico y transporte de vapor
Pregunta clave: ¿Cómo los gradientes térmicos redistribuyen vapor y transforman la forma de los granos?
gradiente térmico y transporte de vapor El metamorfismo del manto de nieve empieza en el mismo momento en que la nieve se deposita y no se detiene después: los gradientes de temperatura que existen dentro del manto de nieve crean gradientes de presión de vapor, y esos gradientes de presión de vapor empujan al vapor de agua desde las regiones más calientes del manto de nieve hacia las regiones más frías, donde ese vapor se deposita sobre los granos de hielo ya existentes. El modo de congelación y metamorfismo describe cómo se transforma la microestructura del hielo y de la nieve con el tiempo: el crecimiento de los granos que la componen, la recristalización de esos mismos granos, la sinterización que los une entre sí por difusión de vapor, y la formación de estructuras crióticas más grandes y visibles a simple vista, como los pingos y las palsas. Para que un pingo se forme, hace falta primero una zona de suelo descongelado dentro del permafrost, y esa zona de suelo descongelado se va congelando progresivamente desde sus bordes hacia el centro; a medida que esa congelación avanza hacia el centro, va concentrando cada vez más agua en el espacio que todavía queda descongelado, esa agua concentrada eleva la presión dentro de ese espacio, y esa presión creciente termina levantando la superficie del suelo en el domo característico de un pingo, cerrando así el conjunto de transformaciones del hielo y de la nieve, desde el grano microscópico hasta la colina visible, con el que empezó esta descripción.
ID:6174
Grupo 2: Grupo 2: Regímenes de forma de grano
Descripción
morfología de los granos de nieve
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la morfología de los cristales bajo gradientes moderados o fuertes?
morfología de los granos de nieve Cuando este proceso avanza bajo gradientes moderados, transforma los cristales frescos y ramificados de la nieve recién caída en granos redondeados; pero cuando avanza bajo gradientes de temperatura mucho más fuertes, produce en cambio granos angulosos de escarcha de profundidad. El modo de congelación y metamorfismo describe cómo se transforma la microestructura del hielo y de la nieve con el tiempo: el crecimiento de los granos que la componen, la recristalización de esos mismos granos, la sinterización que los une entre sí por difusión de vapor, y la formación de estructuras crióticas más grandes y visibles a simple vista, como los pingos y las palsas. El metamorfismo del manto de nieve empieza en el mismo momento en que la nieve se deposita y no se detiene después: los gradientes de temperatura que existen dentro del manto de nieve crean gradientes de presión de vapor, y esos gradientes de presión de vapor empujan al vapor de agua desde las regiones más calientes del manto de nieve hacia las regiones más frías, donde ese vapor se deposita sobre los granos de hielo ya existentes.
ID:6175
Grupo 3: Grupo 3: Sinterización y densificación del firn
Descripción
densidad y sinterización del firn
Pregunta clave: ¿Cómo el peso y la difusión sólida transforman nieve/firn en hielo glaciar?
densidad y sinterización del firn La sinterización del firn es la transformación gradual de la nieve, primero en firn y después en hielo glaciar propiamente dicho, impulsada por el peso de las capas que se acumulan encima y por la difusión de las moléculas de agua dentro del propio hielo sólido. Durante esta sinterización, la densidad aumenta desde apenas entre trescientos y cuatrocientos kilogramos por metro cúbico en el firn más superficial hasta cerca de ochocientos treinta kilogramos por metro cúbico en el límite donde el firn ya se ha convertido en hielo glaciar, y la tasa a la que esa densidad aumenta es máxima justo en la parte alta del firn y se hace cada vez más lenta a medida que la sinterización avanza hacia mayor profundidad. La profundidad a la que las burbujas de aire quedan finalmente selladas dentro del hielo, cuando la densidad del firn alcanza esos mismos ochocientos treinta kilogramos por metro cúbico, determina que el aire atrapado dentro de cada burbuja sea siempre más joven que el hielo sólido que rodea a esa misma burbuja, una diferencia de edad crítica a la hora de interpretar correctamente un núcleo de hielo.
ID:6176
Grupo 4: Grupo 4: Cierre de poros y diferencia de edad
Descripción
sellado de burbujas de aire
Pregunta clave: ¿Cómo el cierre de burbujas determina la relación entre edad del aire y edad del hielo?
sellado de burbujas de aire La profundidad a la que las burbujas de aire quedan finalmente selladas dentro del hielo, cuando la densidad del firn alcanza esos mismos ochocientos treinta kilogramos por metro cúbico, determina que el aire atrapado dentro de cada burbuja sea siempre más joven que el hielo sólido que rodea a esa misma burbuja, una diferencia de edad crítica a la hora de interpretar correctamente un núcleo de hielo. El modo de congelación y metamorfismo describe cómo se transforma la microestructura del hielo y de la nieve con el tiempo: el crecimiento de los granos que la componen, la recristalización de esos mismos granos, la sinterización que los une entre sí por difusión de vapor, y la formación de estructuras crióticas más grandes y visibles a simple vista, como los pingos y las palsas. El metamorfismo del manto de nieve empieza en el mismo momento en que la nieve se deposita y no se detiene después: los gradientes de temperatura que existen dentro del manto de nieve crean gradientes de presión de vapor, y esos gradientes de presión de vapor empujan al vapor de agua desde las regiones más calientes del manto de nieve hacia las regiones más frías, donde ese vapor se deposita sobre los granos de hielo ya existentes.
ID:6177
Grupo 5: Grupo 5: Tipos y alimentación de pingos
Descripción
agua presurizada bajo permafrost
Pregunta clave: ¿Qué condiciones hidrológicas distinguen pingos abiertos y cerrados?
agua presurizada bajo permafrost Los pingos son colinas de hielo masivo que se forman cuando el agua a presión se congela bajo un suelo de permafrost, y existen dos tipos de pingos: los pingos de sistema abierto, que se forman por la intrusión de agua bajo el suelo descongelado que queda tras drenarse un lago, y los pingos de sistema cerrado, que se forman en zonas donde el agua subterránea ya se encuentra bajo presión artesiana. Para que un pingo se forme, hace falta primero una zona de suelo descongelado dentro del permafrost, y esa zona de suelo descongelado se va congelando progresivamente desde sus bordes hacia el centro; a medida que esa congelación avanza hacia el centro, va concentrando cada vez más agua en el espacio que todavía queda descongelado, esa agua concentrada eleva la presión dentro de ese espacio, y esa presión creciente termina levantando la superficie del suelo en el domo característico de un pingo, cerrando así el conjunto de transformaciones del hielo y de la nieve, desde el grano microscópico hasta la colina visible, con el que empezó esta descripción. El modo de congelación y metamorfismo describe cómo se transforma la microestructura del hielo y de la nieve con el tiempo: el crecimiento de los granos que la componen, la recristalización de esos mismos granos, la sinterización que los une entre sí por difusión de vapor, y la formación de estructuras crióticas más grandes y visibles a simple vista, como los pingos y las palsas.
ID:6178
Grupo 6: Grupo 6: Congelación centrípeta y concentración de agua
Descripción
talik y frente de congelación
Pregunta clave: ¿Cómo una zona descongelada se congela desde los bordes y concentra agua?
talik y frente de congelación Para que un pingo se forme, hace falta primero una zona de suelo descongelado dentro del permafrost, y esa zona de suelo descongelado se va congelando progresivamente desde sus bordes hacia el centro; a medida que esa congelación avanza hacia el centro, va concentrando cada vez más agua en el espacio que todavía queda descongelado, esa agua concentrada eleva la presión dentro de ese espacio, y esa presión creciente termina levantando la superficie del suelo en el domo característico de un pingo, cerrando así el conjunto de transformaciones del hielo y de la nieve, desde el grano microscópico hasta la colina visible, con el que empezó esta descripción. Los pingos son colinas de hielo masivo que se forman cuando el agua a presión se congela bajo un suelo de permafrost, y existen dos tipos de pingos: los pingos de sistema abierto, que se forman por la intrusión de agua bajo el suelo descongelado que queda tras drenarse un lago, y los pingos de sistema cerrado, que se forman en zonas donde el agua subterránea ya se encuentra bajo presión artesiana.
ID:6179
Grupo 7: Grupo 7: Presurización y levantamiento del pingo
Descripción
presión de agua y domo del pingo
Pregunta clave: ¿Cómo el agua concentrada genera presión y levanta el terreno?
presión de agua y domo del pingo Para que un pingo se forme, hace falta primero una zona de suelo descongelado dentro del permafrost, y esa zona de suelo descongelado se va congelando progresivamente desde sus bordes hacia el centro; a medida que esa congelación avanza hacia el centro, va concentrando cada vez más agua en el espacio que todavía queda descongelado, esa agua concentrada eleva la presión dentro de ese espacio, y esa presión creciente termina levantando la superficie del suelo en el domo característico de un pingo, cerrando así el conjunto de transformaciones del hielo y de la nieve, desde el grano microscópico hasta la colina visible, con el que empezó esta descripción. Los pingos son colinas de hielo masivo que se forman cuando el agua a presión se congela bajo un suelo de permafrost, y existen dos tipos de pingos: los pingos de sistema abierto, que se forman por la intrusión de agua bajo el suelo descongelado que queda tras drenarse un lago, y los pingos de sistema cerrado, que se forman en zonas donde el agua subterránea ya se encuentra bajo presión artesiana.
ID:6180