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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E9 - Interacción Atmósfera-Superficie Continental
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:4951
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: Balance energético superficial
¿Cómo se reparte la radiación neta entre calor sensible, calor latente y almacenamiento en el suelo?
Grupo 2: Grupo 2: Control de la humedad del suelo
¿Cómo modifica la humedad del suelo el reparto entre calor latente y sensible y la temperatura del aire?
Grupo 3: Grupo 3: Precipitación orográfica y föhn
¿Cómo redistribuye una cadena montañosa la humedad, la precipitación y la temperatura entre barlovento y sotavento?
Grupo 4: Grupo 4: Convergencias locales y disparo convectivo
¿Cómo disparan la brisa marina y los bordes de vegetación la convergencia y el ascenso?
Grupo 5: Grupo 5: Retroalimentación suelo-humedad-precipitación
¿Cómo realimenta la humedad del suelo la evapotranspiración, convección y precipitación?
Grupo 6: Grupo 6: Penman-Monteith y evapotranspiración potencial
¿Cómo integran energía, déficit de presión de vapor y resistencias la evapotranspiración potencial?
ID:1802
Grupo 1: Grupo 1: Balance energético superficial
Descripción
¿Cómo se reparte la radiación neta entre calor sensible, calor latente y almacenamiento en el suelo?
Pregunta clave: ¿Cómo se reparte la radiación neta entre calor sensible, calor latente y almacenamiento en el suelo?
El balance energético superficial rige esa interacción: la radiación neta que la superficie absorbe se reparte entre tres destinos distintos, calor sensible que calienta directamente el aire, calor latente que se destina a evaporar agua, y calor que el propio suelo almacena. Qué fracción de esa radiación neta termina como calor latente en vez de como calor sensible depende críticamente de la humedad del suelo: un suelo seco no tiene agua que evaporar, así que le devuelve al aire, en forma de calor sensible, la energía que un suelo húmedo habría destinado a calor latente, y por eso un suelo seco calienta más al aire que tiene encima. Cuando el suelo está seco, en cambio, ocurre lo contrario: la falta de humedad inhibe la precipitación, y al mismo tiempo, como se explicó antes, potencia las temperaturas máximas porque toda la energía disponible se convierte en calor sensible en vez de calor latente, de modo que el mismo suelo seco que impidió la lluvia queda todavía más seco y más caliente que antes. Toda esta interacción entre la atmósfera y la superficie continental —el reparto de la radiación neta, el efecto de la orografía, los mecanismos locales de convergencia, la retroalimentación entre el suelo y la precipitación— converge en una sola cantidad que la ecuación de Penman-Monteith permite calcular: la evapotranspiración potencial, la cantidad de agua que la superficie podría evaporar si tuviera toda el agua que necesitara.
ID:3968
Grupo 2: Grupo 2: Control de la humedad del suelo
Descripción
¿Cómo modifica la humedad del suelo el reparto entre calor latente y sensible y la temperatura del aire?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica la humedad del suelo el reparto entre calor latente y sensible y la temperatura del aire?
Qué fracción de esa radiación neta termina como calor latente en vez de como calor sensible depende críticamente de la humedad del suelo: un suelo seco no tiene agua que evaporar, así que le devuelve al aire, en forma de calor sensible, la energía que un suelo húmedo habría destinado a calor latente, y por eso un suelo seco calienta más al aire que tiene encima. Cuando el suelo está seco, en cambio, ocurre lo contrario: la falta de humedad inhibe la precipitación, y al mismo tiempo, como se explicó antes, potencia las temperaturas máximas porque toda la energía disponible se convierte en calor sensible en vez de calor latente, de modo que el mismo suelo seco que impidió la lluvia queda todavía más seco y más caliente que antes. Además de la humedad del suelo, la orografía también influye dramáticamente en la distribución de la precipitación, y lo hace de dos maneras opuestas según de qué lado de una cadena montañosa se esté: el lado de barlovento recibe precipitación orográfica, porque el aire húmedo que choca contra la ladera se ve forzado a ascender y a condensar su vapor de agua; el lado de sotavento, en cambio, experimenta el efecto föhn, porque ese mismo aire, ya sin la humedad que dejó del otro lado, desciende por la ladera opuesta y se calienta por compresión adiabática en vez de enfriarse. Todos estos mecanismos que disparan la convección —la orografía, la brisa marina, los bordes de vegetación— determinan dónde cae la lluvia, pero es la propia humedad del suelo la que decide si esa lluvia, una vez caída, tiende a repetirse o a no repetirse: esta es la retroalimentación suelo-humedad-precipitación.
ID:3969
Grupo 3: Grupo 3: Precipitación orográfica y föhn
Descripción
¿Cómo redistribuye una cadena montañosa la humedad, la precipitación y la temperatura entre barlovento y sotavento?
Pregunta clave: ¿Cómo redistribuye una cadena montañosa la humedad, la precipitación y la temperatura entre barlovento y sotavento?
Además de la humedad del suelo, la orografía también influye dramáticamente en la distribución de la precipitación, y lo hace de dos maneras opuestas según de qué lado de una cadena montañosa se esté: el lado de barlovento recibe precipitación orográfica, porque el aire húmedo que choca contra la ladera se ve forzado a ascender y a condensar su vapor de agua; el lado de sotavento, en cambio, experimenta el efecto föhn, porque ese mismo aire, ya sin la humedad que dejó del otro lado, desciende por la ladera opuesta y se calienta por compresión adiabática en vez de enfriarse. Cuando el suelo está húmedo, la evapotranspiración es alta, esa humedad extra en el aire alimenta una convección más activa, esa convección más activa produce más precipitación, y esa precipitación adicional vuelve a humedecer el mismo suelo que la originó, cerrando un lazo que amplifica la humedad. Qué fracción de esa radiación neta termina como calor latente en vez de como calor sensible depende críticamente de la humedad del suelo: un suelo seco no tiene agua que evaporar, así que le devuelve al aire, en forma de calor sensible, la energía que un suelo húmedo habría destinado a calor latente, y por eso un suelo seco calienta más al aire que tiene encima. Esta ecuación describe esa evapotranspiración potencial como una función de tres cosas: la energía neta que queda disponible después de descontar lo que el suelo almacena, el déficit de presión de vapor del aire, es decir, cuán lejos está el aire de saturarse de humedad, y las resistencias que oponen tanto el aire como el propio dosel vegetal al paso del vapor de agua.
ID:3970
Grupo 4: Grupo 4: Convergencias locales y disparo convectivo
Descripción
¿Cómo disparan la brisa marina y los bordes de vegetación la convergencia y el ascenso?
Pregunta clave: ¿Cómo disparan la brisa marina y los bordes de vegetación la convergencia y el ascenso?
Más allá de la orografía, existen otros mecanismos locales capaces de disparar la convección: la convergencia que produce la brisa marina en las zonas costeras, cuando el aire que se calienta sobre la tierra y el aire más fresco que viene del mar se encuentran, y la convergencia que producen los propios bordes de la vegetación, cuando una superficie más cálida y desnuda se encuentra con una superficie más fresca y cubierta de plantas, generando una diferencia de calentamiento que también empuja al aire a converger y ascender. Todos estos mecanismos que disparan la convección —la orografía, la brisa marina, los bordes de vegetación— determinan dónde cae la lluvia, pero es la propia humedad del suelo la que decide si esa lluvia, una vez caída, tiende a repetirse o a no repetirse: esta es la retroalimentación suelo-humedad-precipitación. Toda esta interacción entre la atmósfera y la superficie continental —el reparto de la radiación neta, el efecto de la orografía, los mecanismos locales de convergencia, la retroalimentación entre el suelo y la precipitación— converge en una sola cantidad que la ecuación de Penman-Monteith permite calcular: la evapotranspiración potencial, la cantidad de agua que la superficie podría evaporar si tuviera toda el agua que necesitara. El balance energético superficial rige esa interacción: la radiación neta que la superficie absorbe se reparte entre tres destinos distintos, calor sensible que calienta directamente el aire, calor latente que se destina a evaporar agua, y calor que el propio suelo almacena.
ID:3971
Grupo 5: Grupo 5: Retroalimentación suelo-humedad-precipitación
Descripción
¿Cómo realimenta la humedad del suelo la evapotranspiración, convección y precipitación?
Pregunta clave: ¿Cómo realimenta la humedad del suelo la evapotranspiración, convección y precipitación?
Cuando el suelo está húmedo, la evapotranspiración es alta, esa humedad extra en el aire alimenta una convección más activa, esa convección más activa produce más precipitación, y esa precipitación adicional vuelve a humedecer el mismo suelo que la originó, cerrando un lazo que amplifica la humedad. Toda esta interacción entre la atmósfera y la superficie continental —el reparto de la radiación neta, el efecto de la orografía, los mecanismos locales de convergencia, la retroalimentación entre el suelo y la precipitación— converge en una sola cantidad que la ecuación de Penman-Monteith permite calcular: la evapotranspiración potencial, la cantidad de agua que la superficie podría evaporar si tuviera toda el agua que necesitara. Cuando el suelo está seco, en cambio, ocurre lo contrario: la falta de humedad inhibe la precipitación, y al mismo tiempo, como se explicó antes, potencia las temperaturas máximas porque toda la energía disponible se convierte en calor sensible en vez de calor latente, de modo que el mismo suelo seco que impidió la lluvia queda todavía más seco y más caliente que antes. Esta ecuación describe esa evapotranspiración potencial como una función de tres cosas: la energía neta que queda disponible después de descontar lo que el suelo almacena, el déficit de presión de vapor del aire, es decir, cuán lejos está el aire de saturarse de humedad, y las resistencias que oponen tanto el aire como el propio dosel vegetal al paso del vapor de agua.
ID:3972
Grupo 6: Grupo 6: Penman-Monteith y evapotranspiración potencial
Descripción
¿Cómo integran energía, déficit de presión de vapor y resistencias la evapotranspiración potencial?
Pregunta clave: ¿Cómo integran energía, déficit de presión de vapor y resistencias la evapotranspiración potencial?
Esta ecuación describe esa evapotranspiración potencial como una función de tres cosas: la energía neta que queda disponible después de descontar lo que el suelo almacena, el déficit de presión de vapor del aire, es decir, cuán lejos está el aire de saturarse de humedad, y las resistencias que oponen tanto el aire como el propio dosel vegetal al paso del vapor de agua. Toda esta interacción entre la atmósfera y la superficie continental —el reparto de la radiación neta, el efecto de la orografía, los mecanismos locales de convergencia, la retroalimentación entre el suelo y la precipitación— converge en una sola cantidad que la ecuación de Penman-Monteith permite calcular: la evapotranspiración potencial, la cantidad de agua que la superficie podría evaporar si tuviera toda el agua que necesitara. Así, la ecuación de Penman-Monteith unifica en una sola descripción la física de la transferencia de vapor a lo largo de todo el sistema suelo-planta-atmósfera con el que empieza y termina esta interacción entre la atmósfera y la superficie continental. Qué fracción de esa radiación neta termina como calor latente en vez de como calor sensible depende críticamente de la humedad del suelo: un suelo seco no tiene agua que evaporar, así que le devuelve al aire, en forma de calor sensible, la energía que un suelo húmedo habría destinado a calor latente, y por eso un suelo seco calienta más al aire que tiene encima.
ID:3973