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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo Método D8 - Modelado Numérico Geológico
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:4558
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: Modelado numérico geológico integrado
¿Cómo se convierten procesos geológicos físicos en problemas numéricos explorables?
Grupo 2: Grupo 2: Discretización y métodos numéricos
¿Cómo se representa y resuelve espacialmente el dominio geológico?
Grupo 3: Grupo 3: Flujo viscoso del manto
¿Cómo se modela el flujo del manto en régimen reptante?
Grupo 4: Grupo 4: Ruptura sísmica dinámica
¿Cómo evoluciona la ruptura y la fricción durante un terremoto?
Grupo 5: Grupo 5: Transporte sedimentario y paisaje
¿Cómo evolucionan erosión, laderas, depósito y paisaje?
Grupo 6: Grupo 6: Aprendizaje automático geológico
¿Cómo se detectan y clasifican patrones geológicos automáticamente?
ID:1672
Grupo 1: Grupo 1: Modelado numérico geológico integrado
Descripción
¿Cómo se convierten procesos geológicos físicos en problemas numéricos explorables?
Pregunta clave: ¿Cómo se convierten procesos geológicos físicos en problemas numéricos explorables?
El modelado numérico geológico es el único método capaz de integrar la complejidad geométrica real de la Tierra con la física no lineal de sus procesos internos, y permite explorar todo un espacio de parámetros posibles y poner a prueba hipótesis que de otro modo no podrían verificarse de forma directa. El modelado numérico geológico resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan los procesos físicos de la Tierra sólida, sobre una malla que divide el dominio espacial en un gran número de elementos discretos, usando el método de elementos finitos, el método de diferencias finitas o el método de elementos de contorno según convenga a cada problema. El aprendizaje automático, mediante redes neuronales convolucionales y redes neuronales de tipo transformador, se aplica hoy tanto a la detección de fases sísmicas dentro de sismogramas continuos, con una precisión que supera a la humana, como a la clasificación litológica automática de imágenes de núcleos de roca, completando así, junto con los modelos de flujo del manto, de ruptura sísmica y de transporte sedimentario descritos antes, el conjunto de herramientas con las que el modelado numérico geológico explora hipótesis que de otro modo serían imposibles de verificar, con el que empezó esta descripción. El modelado de ruptura sísmica dinámica resuelve las ecuaciones de onda elástica dentro del medio rocoso junto con una ley constitutiva de fricción sobre el propio plano de falla, una ley que hace depender la fricción de la falla de la velocidad de deslizamiento y del estado interno de esa falla, o alternativamente una ley en la que la fricción disminuye a medida que el deslizamiento avanza; cualquiera de las dos leyes determina cómo evoluciona la fricción de la falla mientras esa falla se desliza durante el terremoto.
ID:3601
Grupo 2: Grupo 2: Discretización y métodos numéricos
Descripción
¿Cómo se representa y resuelve espacialmente el dominio geológico?
Pregunta clave: ¿Cómo se representa y resuelve espacialmente el dominio geológico?
El modelado numérico geológico resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan los procesos físicos de la Tierra sólida, sobre una malla que divide el dominio espacial en un gran número de elementos discretos, usando el método de elementos finitos, el método de diferencias finitas o el método de elementos de contorno según convenga a cada problema. El modelado numérico geológico es el único método capaz de integrar la complejidad geométrica real de la Tierra con la física no lineal de sus procesos internos, y permite explorar todo un espacio de parámetros posibles y poner a prueba hipótesis que de otro modo no podrían verificarse de forma directa. Un modelo de flujo del manto resuelve las mismas ecuaciones que gobiernan el flujo de un fluido viscoso incompresible, con una viscosidad que no es constante sino que depende de forma exponencial de la temperatura y de la presión en cada punto del manto. El modelado de ruptura sísmica dinámica resuelve las ecuaciones de onda elástica dentro del medio rocoso junto con una ley constitutiva de fricción sobre el propio plano de falla, una ley que hace depender la fricción de la falla de la velocidad de deslizamiento y del estado interno de esa falla, o alternativamente una ley en la que la fricción disminuye a medida que el deslizamiento avanza; cualquiera de las dos leyes determina cómo evoluciona la fricción de la falla mientras esa falla se desliza durante el terremoto.
ID:3602
Grupo 3: Grupo 3: Flujo viscoso del manto
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¿Cómo se modela el flujo del manto en régimen reptante?
Pregunta clave: ¿Cómo se modela el flujo del manto en régimen reptante?
Dentro de este tipo de modelo, el gradiente de presión en cada punto se equilibra con la resistencia viscosa que el propio manto opone al movimiento, mientras que la conservación de masa exige que el flujo de manto no comprima ni expanda el material en ningún punto de su recorrido. La escala de tiempo viscosa del manto terrestre es enormemente larga, del orden de mil millones a cien mil millones de años, tan larga que la inercia del propio manto resulta completamente irrelevante frente a esa resistencia viscosa; por eso el manto fluye en lo que se conoce como un régimen reptante, el mismo régimen en el que se mueve la miel fría cuando se vierte muy lentamente. Un modelo de flujo del manto resuelve las mismas ecuaciones que gobiernan el flujo de un fluido viscoso incompresible, con una viscosidad que no es constante sino que depende de forma exponencial de la temperatura y de la presión en cada punto del manto. El aprendizaje automático, mediante redes neuronales convolucionales y redes neuronales de tipo transformador, se aplica hoy tanto a la detección de fases sísmicas dentro de sismogramas continuos, con una precisión que supera a la humana, como a la clasificación litológica automática de imágenes de núcleos de roca, completando así, junto con los modelos de flujo del manto, de ruptura sísmica y de transporte sedimentario descritos antes, el conjunto de herramientas con las que el modelado numérico geológico explora hipótesis que de otro modo serían imposibles de verificar, con el que empezó esta descripción.
ID:3603
Grupo 4: Grupo 4: Ruptura sísmica dinámica
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¿Cómo evoluciona la ruptura y la fricción durante un terremoto?
Pregunta clave: ¿Cómo evoluciona la ruptura y la fricción durante un terremoto?
El modelado de ruptura sísmica dinámica resuelve las ecuaciones de onda elástica dentro del medio rocoso junto con una ley constitutiva de fricción sobre el propio plano de falla, una ley que hace depender la fricción de la falla de la velocidad de deslizamiento y del estado interno de esa falla, o alternativamente una ley en la que la fricción disminuye a medida que el deslizamiento avanza; cualquiera de las dos leyes determina cómo evoluciona la fricción de la falla mientras esa falla se desliza durante el terremoto. El aprendizaje automático, mediante redes neuronales convolucionales y redes neuronales de tipo transformador, se aplica hoy tanto a la detección de fases sísmicas dentro de sismogramas continuos, con una precisión que supera a la humana, como a la clasificación litológica automática de imágenes de núcleos de roca, completando así, junto con los modelos de flujo del manto, de ruptura sísmica y de transporte sedimentario descritos antes, el conjunto de herramientas con las que el modelado numérico geológico explora hipótesis que de otro modo serían imposibles de verificar, con el que empezó esta descripción. El modelado numérico geológico resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan los procesos físicos de la Tierra sólida, sobre una malla que divide el dominio espacial en un gran número de elementos discretos, usando el método de elementos finitos, el método de diferencias finitas o el método de elementos de contorno según convenga a cada problema. Un modelo de flujo del manto resuelve las mismas ecuaciones que gobiernan el flujo de un fluido viscoso incompresible, con una viscosidad que no es constante sino que depende de forma exponencial de la temperatura y de la presión en cada punto del manto.
ID:3604
Grupo 5: Grupo 5: Transporte sedimentario y paisaje
Descripción
¿Cómo evolucionan erosión, laderas, depósito y paisaje?
Pregunta clave: ¿Cómo evolucionan erosión, laderas, depósito y paisaje?
El modelado de transporte sedimentario usa una ley que relaciona la erosión fluvial con el caudal de agua y con la pendiente del cauce, junto con la difusión que suaviza las laderas con el tiempo y con modelos que describen cómo se deposita el sedimento dentro de una cuenca, para simular cómo evoluciona un paisaje entero a lo largo de millones de años. La escala de tiempo viscosa del manto terrestre es enormemente larga, del orden de mil millones a cien mil millones de años, tan larga que la inercia del propio manto resulta completamente irrelevante frente a esa resistencia viscosa; por eso el manto fluye en lo que se conoce como un régimen reptante, el mismo régimen en el que se mueve la miel fría cuando se vierte muy lentamente.
ID:3605
Grupo 6: Grupo 6: Aprendizaje automático geológico
Descripción
¿Cómo se detectan y clasifican patrones geológicos automáticamente?
Pregunta clave: ¿Cómo se detectan y clasifican patrones geológicos automáticamente?
El aprendizaje automático, mediante redes neuronales convolucionales y redes neuronales de tipo transformador, se aplica hoy tanto a la detección de fases sísmicas dentro de sismogramas continuos, con una precisión que supera a la humana, como a la clasificación litológica automática de imágenes de núcleos de roca, completando así, junto con los modelos de flujo del manto, de ruptura sísmica y de transporte sedimentario descritos antes, el conjunto de herramientas con las que el modelado numérico geológico explora hipótesis que de otro modo serían imposibles de verificar, con el que empezó esta descripción. El modelado numérico geológico es el único método capaz de integrar la complejidad geométrica real de la Tierra con la física no lineal de sus procesos internos, y permite explorar todo un espacio de parámetros posibles y poner a prueba hipótesis que de otro modo no podrían verificarse de forma directa. El modelado numérico geológico resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan los procesos físicos de la Tierra sólida, sobre una malla que divide el dominio espacial en un gran número de elementos discretos, usando el método de elementos finitos, el método de diferencias finitas o el método de elementos de contorno según convenga a cada problema. El modelado de ruptura sísmica dinámica resuelve las ecuaciones de onda elástica dentro del medio rocoso junto con una ley constitutiva de fricción sobre el propio plano de falla, una ley que hace depender la fricción de la falla de la velocidad de deslizamiento y del estado interno de esa falla, o alternativamente una ley en la que la fricción disminuye a medida que el deslizamiento avanza; cualquiera de las dos leyes determina cómo evoluciona la fricción de la falla mientras esa falla se desliza durante el terremoto.
ID:3606