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Modelo Matemático
Descripción
Modelo E12 - Composición y Estructura Vertical
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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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: Perfil térmico vertical
Describe cómo la temperatura cambia con la altura y separa troposfera, estratosfera y mesosfera. La troposfera y mesosfera presentan gradiente térmico negativo, mientras la estratosfera se calienta con la altura por absorción UV del ozono. Las alturas de transición funcionan como fronteras del perfil vertical. El perfil térmico es el descriptor estructural que conecta composición radiativamente activa con estratificación.
Grupo 2: Grupo 2: Tropopausa y balance latitudinal
Describe la altura variable de la tropopausa. La convección profunda y el aire cálido tropical elevan la tropopausa, mientras el aire polar frío y estable la mantiene más baja. Su posición responde al equilibrio radiativo-dinámico y por ello cambia con la latitud. La altura de tropopausa sirve como variable puente entre estructura térmica y dinámica.
Grupo 3: Grupo 3: Circulación Brewer-Dobson
Describe la célula meridional estratosférica: ascenso tropical, transporte hacia los polos y descenso en latitudes altas. Las ondas planetarias procedentes de la troposfera depositan momento en la estratosfera y fuerzan esta circulación. El transporte redistribuye ozono y gases traza y modifica su columna regional. El depósito de momento es la variable puente entre ondas y circulación.
Grupo 4: Grupo 4: Calentamiento súbito y vórtice polar
Describe la respuesta extrema de la estratosfera polar cuando aumenta la intensidad de las ondas planetarias. El forzamiento puede producir un calentamiento súbito de 50–60 °C en pocos días, debilitando o incluso invirtiendo el vórtice polar. La intensidad del vórtice actúa como estado intermedio entre el calentamiento estratosférico y la respuesta troposférica posterior.
Grupo 5: Grupo 5: Acoplamiento estratosfera-troposfera
Describe el acoplamiento vertical bidireccional. Las ondas nacidas en la troposfera fuerzan la estratosfera hacia arriba, mientras una alteración del vórtice polar desciende semanas después y modifica los patrones de presión del Atlántico Norte y el Ártico. Esos cambios aumentan la frecuencia de episodios de frío extremo en latitudes medias. El retardo de semanas es parte explícita del mecanismo.
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