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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M1 - Circulación General Atmosférica
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:4906
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: Desequilibrio radiativo y motor energético
El desequilibrio radiativo latitudinal es el motor fundamental de la circulación general: los trópicos absorben más energía solar de la que emiten al espacio, mientras los polos emiten más de la que reciben. Esa diferencia crea la necesidad de un transporte neto de energía desde bajas hacia altas latitudes. El storyboard cuantifica el transporte desde los trópicos hacia latitudes medias en aproximadamente 5–6 PW. Esta energía transportada cruza hacia los grupos de circulación meridional y transporte por remolinos; no se entrega una ley funcional completa que relacione el déficit/exceso radiativo con el flujo energético.
Grupo 2: Grupo 2: Organización en tres células meridionales
La respuesta atmosférica al desequilibrio radiativo se organiza en tres franjas de circulación meridional: Hadley en los trópicos, Ferrel en latitudes medias y polar en las latitudes más altas. La célula de Hadley constituye además un mecanismo explícito de transporte medio de energía y domina ese transporte dentro de los trópicos. Las otras dos células forman parte de la organización media global, aunque el storyboard no asigna una contribución energética cuantitativa separada a Ferrel o a la célula polar. La célula de Hadley cruza además hacia el grupo que determina su borde latitudinal.
Grupo 3: Grupo 3: Transporte energético por Hadley y remolinos baroclínicos
El transporte de aproximadamente 5–6 PW no recae en un único mecanismo. Dentro de los trópicos domina la circulación media de Hadley; una vez que el calor sale de la franja tropical, dominan los remolinos baroclínicos de latitudes medias. Por tanto, la contribución relativa de ambos mecanismos cambia con la latitud y existe una transición de dominio entre transporte medio tropical y transporte turbulento/extratropical. Los remolinos baroclínicos son una variable puente porque también transportan momento y participan en el sostenimiento de los chorros.
Grupo 4: Grupo 4: Gradiente térmico, remolinos y chorros de latitudes medias
Los chorros de latitudes medias dependen del gradiente meridional de temperatura y del transporte meridional de momento producido por los remolinos baroclínicos. La relación del viento térmico establece una dependencia monotónica positiva: cuanto mayor es el gradiente térmico trópico–polo, más fuerte es el chorro que se desarrolla. Los remolinos baroclínicos, alimentados por ese gradiente, aportan el transporte de momento que participa en el balance que fija la velocidad del chorro. El storyboard no entrega coeficientes ni una ecuación cuantitativa del balance.
Grupo 5: Grupo 5: Estabilidad y borde de la célula de Hadley
La extensión latitudinal de la célula de Hadley está limitada por un criterio de estabilidad del viento en altura, cerca de la tropopausa. Ese criterio fija la latitud hasta la cual puede extenderse la célula antes de volverse inestable. Bajo calentamiento climático se proyecta que el límite de estabilidad se desplace hacia latitudes más altas y que el borde de Hadley se desplace con él, produciendo expansión de la célula. La dependencia descrita es direccional/monotónica, pero no se proporciona umbral numérico ni forma funcional.
Grupo 6: Grupo 6: Calentamiento diferencial y modificación del gradiente térmico
El calentamiento climático no tiene por qué ser igual en todas las latitudes. Cuando el polo se calienta de manera distinta al resto de la atmósfera, cambia la diferencia térmica trópico–polo y, por tanto, el gradiente meridional de temperatura. Este gradiente modificado es una variable puente que realimenta el mecanismo del viento térmico y determina si el chorro resulta más fuerte o más débil que antes. El storyboard especifica la dirección causal pero no una sensibilidad cuantitativa entre calentamiento diferencial y gradiente.
Grupo 7: Grupo 7: Respuesta climática integrada de Hadley y chorros
El calentamiento climático produce dos respuestas integradas destacadas en la circulación general. Por una rama, desplaza hacia latitudes más altas el límite de estabilidad y expande la célula de Hadley; por otra, el calentamiento diferencial modifica el gradiente térmico y, mediante la relación del viento térmico, modifica la intensidad de los chorros. La intensificación del chorro es por tanto indirecta y está mediada explícitamente por el gradiente meridional de temperatura. Este grupo conserva ambas salidas observables sin colapsar los mecanismos intermedios que las generan.
ID:1787
Grupo 1: Grupo 1: Desequilibrio radiativo y motor energético
Descripción
El desequilibrio radiativo latitudinal es el motor fundamental de la circulación general: los trópicos absorben más energía solar de la que emiten al espacio, mientras los polos emiten más de la que reciben. Esa diferencia crea la necesidad de un transporte neto de energía desde bajas hacia altas latitudes. El storyboard cuantifica el transporte desde los trópicos hacia latitudes medias en aproximadamente 5–6 PW. Esta energía transportada cruza hacia los grupos de circulación meridional y transporte por remolinos; no se entrega una ley funcional completa que relacione el déficit/exceso radiativo con el flujo energético.
Pregunta clave: ¿Qué desequilibrio energético pone en marcha la circulación?
El desequilibrio radiativo latitudinal es el motor fundamental de la circulación general: los trópicos absorben más energía solar de la que emiten al espacio, mientras los polos emiten más de la que reciben. Esa diferencia crea la necesidad de un transporte neto de energía desde bajas hacia altas latitudes. El storyboard cuantifica el transporte desde los trópicos hacia latitudes medias en aproximadamente 5–6 PW. El motor fundamental que pone en marcha toda esta circulación general atmosférica es, precisamente, ese desequilibrio radiativo latitudinal: los trópicos absorben más energía solar de la que emiten de vuelta al espacio, mientras que los polos emiten más energía de la que reciben del sol. Este transporte le sirve a la atmósfera para responder al desequilibrio radiativo que existe entre unas latitudes y otras, un desequilibrio que hace que la circulación general atmosférica se organice en tres franjas de circulación meridional distintas: la célula de Hadley, que ocupa los trópicos; la célula de Ferrel, que ocupa las latitudes medias; y la célula polar, que ocupa las latitudes más altas de todas. Esta diferencia hace que la atmósfera tenga que transportar, de los trópicos hacia las latitudes medias, una cantidad de energía de entre cinco y seis petavatios, un transporte que no recae en un único mecanismo sino que se reparte entre dos: la propia circulación media de la célula de Hadley, que domina ese transporte dentro de los trópicos, y los remolinos baroclínicos que se forman en las latitudes medias, que son los que dominan el transporte una vez que ese calor sale de la franja tropical.
ID:10578
Grupo 2: Grupo 2: Organización en tres células meridionales
Descripción
La respuesta atmosférica al desequilibrio radiativo se organiza en tres franjas de circulación meridional: Hadley en los trópicos, Ferrel en latitudes medias y polar en las latitudes más altas. La célula de Hadley constituye además un mecanismo explícito de transporte medio de energía y domina ese transporte dentro de los trópicos. Las otras dos células forman parte de la organización media global, aunque el storyboard no asigna una contribución energética cuantitativa separada a Ferrel o a la célula polar. La célula de Hadley cruza además hacia el grupo que determina su borde latitudinal.
Pregunta clave: ¿Cómo se organiza la circulación media meridional?
La respuesta atmosférica al desequilibrio radiativo se organiza en tres franjas de circulación meridional: Hadley en los trópicos, Ferrel en latitudes medias y polar en las latitudes más altas. La célula de Hadley constituye además un mecanismo explícito de transporte medio de energía y domina ese transporte dentro de los trópicos. La célula de Hadley cruza además hacia el grupo que determina su borde latitudinal. Este transporte le sirve a la atmósfera para responder al desequilibrio radiativo que existe entre unas latitudes y otras, un desequilibrio que hace que la circulación general atmosférica se organice en tres franjas de circulación meridional distintas: la célula de Hadley, que ocupa los trópicos; la célula de Ferrel, que ocupa las latitudes medias; y la célula polar, que ocupa las latitudes más altas de todas. Así, desde el desequilibrio radiativo que enciende el motor de la circulación general atmosférica, pasando por las tres células meridionales que ese motor organiza y por los chorros que el gradiente de temperatura sostiene entre ellas, hasta el desplazamiento del borde de la célula de Hadley y la intensificación de los chorros bajo el calentamiento climático, toda la circulación general atmosférica queda gobernada por una misma cadena, en la que la diferencia de calentamiento entre los trópicos y los polos es la que hace que el aire de todo el planeta se mueva, y siga moviéndose, del modo en que lo hace. Esta diferencia hace que la atmósfera tenga que transportar, de los trópicos hacia las latitudes medias, una cantidad de energía de entre cinco y seis petavatios, un transporte que no recae en un único mecanismo sino que se reparte entre dos: la propia circulación media de la célula de Hadley, que domina ese transporte dentro de los trópicos, y los remolinos baroclínicos que se forman en las latitudes medias, que son los que dominan el transporte una vez que ese calor sale de la franja tropical.
ID:10579
Grupo 3: Grupo 3: Transporte energético por Hadley y remolinos baroclínicos
Descripción
El transporte de aproximadamente 5–6 PW no recae en un único mecanismo. Dentro de los trópicos domina la circulación media de Hadley; una vez que el calor sale de la franja tropical, dominan los remolinos baroclínicos de latitudes medias. Por tanto, la contribución relativa de ambos mecanismos cambia con la latitud y existe una transición de dominio entre transporte medio tropical y transporte turbulento/extratropical. Los remolinos baroclínicos son una variable puente porque también transportan momento y participan en el sostenimiento de los chorros.
Pregunta clave: ¿Cómo se reparte el transporte energético entre trópicos y latitudes medias?
El transporte de aproximadamente 5–6 PW no recae en un único mecanismo. Dentro de los trópicos domina la circulación media de Hadley; una vez que el calor sale de la franja tropical, dominan los remolinos baroclínicos de latitudes medias. Por tanto, la contribución relativa de ambos mecanismos cambia con la latitud y existe una transición de dominio entre transporte medio tropical y transporte turbulento/extratropical. Los remolinos baroclínicos son una variable puente porque también transportan momento y participan en el sostenimiento de los chorros. Esta diferencia hace que la atmósfera tenga que transportar, de los trópicos hacia las latitudes medias, una cantidad de energía de entre cinco y seis petavatios, un transporte que no recae en un único mecanismo sino que se reparte entre dos: la propia circulación media de la célula de Hadley, que domina ese transporte dentro de los trópicos, y los remolinos baroclínicos que se forman en las latitudes medias, que son los que dominan el transporte una vez que ese calor sale de la franja tropical. Esos mismos remolinos baroclínicos de latitudes medias son también los responsables, junto con el gradiente de temperatura, de sostener a los chorros de viento que serpentean por esas mismas latitudes: la velocidad de un chorro resulta del balance entre el transporte meridional de momento que producen los remolinos baroclínicos y el propio gradiente meridional de temperatura que los alimenta. Este transporte le sirve a la atmósfera para responder al desequilibrio radiativo que existe entre unas latitudes y otras, un desequilibrio que hace que la circulación general atmosférica se organice en tres franjas de circulación meridional distintas: la célula de Hadley, que ocupa los trópicos; la célula de Ferrel, que ocupa las latitudes medias; y la célula polar, que ocupa las latitudes más altas de todas.
ID:10580
Grupo 4: Grupo 4: Gradiente térmico, remolinos y chorros de latitudes medias
Descripción
Los chorros de latitudes medias dependen del gradiente meridional de temperatura y del transporte meridional de momento producido por los remolinos baroclínicos. La relación del viento térmico establece una dependencia monotónica positiva: cuanto mayor es el gradiente térmico trópico–polo, más fuerte es el chorro que se desarrolla. Los remolinos baroclínicos, alimentados por ese gradiente, aportan el transporte de momento que participa en el balance que fija la velocidad del chorro. El storyboard no entrega coeficientes ni una ecuación cuantitativa del balance.
Pregunta clave: ¿Cómo sostienen el gradiente térmico y los remolinos a los chorros?
Los chorros de latitudes medias dependen del gradiente meridional de temperatura y del transporte meridional de momento producido por los remolinos baroclínicos. La relación del viento térmico establece una dependencia monotónica positiva: cuanto mayor es el gradiente térmico trópico–polo, más fuerte es el chorro que se desarrolla. Los remolinos baroclínicos, alimentados por ese gradiente, aportan el transporte de momento que participa en el balance que fija la velocidad del chorro. Esos mismos remolinos baroclínicos de latitudes medias son también los responsables, junto con el gradiente de temperatura, de sostener a los chorros de viento que serpentean por esas mismas latitudes: la velocidad de un chorro resulta del balance entre el transporte meridional de momento que producen los remolinos baroclínicos y el propio gradiente meridional de temperatura que los alimenta. Cuando el calentamiento no es igual de intenso en todas las latitudes —cuando el polo se calienta de una manera distinta al resto de la atmósfera—, esa diferencia hace que el gradiente meridional de temperatura se modifique, y ese gradiente modificado es, otra vez por la relación del viento térmico, el que determina si el chorro que sostiene termina siendo más fuerte o más débil que antes. Esta dependencia sigue lo que se conoce como la relación del viento térmico: cuanto mayor es el gradiente meridional de temperatura entre los trópicos y los polos, más fuerte es el chorro que ese mismo gradiente hace que se desarrolle.
ID:10581
Grupo 5: Grupo 5: Estabilidad y borde de la célula de Hadley
Descripción
La extensión latitudinal de la célula de Hadley está limitada por un criterio de estabilidad del viento en altura, cerca de la tropopausa. Ese criterio fija la latitud hasta la cual puede extenderse la célula antes de volverse inestable. Bajo calentamiento climático se proyecta que el límite de estabilidad se desplace hacia latitudes más altas y que el borde de Hadley se desplace con él, produciendo expansión de la célula. La dependencia descrita es direccional/monotónica, pero no se proporciona umbral numérico ni forma funcional.
Pregunta clave: ¿Qué limita la extensión latitudinal de Hadley?
La extensión latitudinal de la célula de Hadley está limitada por un criterio de estabilidad del viento en altura, cerca de la tropopausa. Ese criterio fija la latitud hasta la cual puede extenderse la célula antes de volverse inestable. Bajo calentamiento climático se proyecta que el límite de estabilidad se desplace hacia latitudes más altas y que el borde de Hadley se desplace con él, produciendo expansión de la célula. Mientras los chorros de latitudes medias dependen así del gradiente de temperatura, el borde hasta donde se extiende la célula de Hadley depende de otra condición distinta: un criterio de estabilidad del viento en altura, cerca de donde termina la troposfera, que fija hasta qué latitud puede llegar esa célula antes de volverse inestable. Se proyecta que, a medida que el planeta se calienta, ese límite de estabilidad se desplace hacia latitudes más altas, lo que hace que la célula de Hadley se expanda en consecuencia, empujando su borde más lejos de los trópicos de lo que llega hoy. Así, desde el desequilibrio radiativo que enciende el motor de la circulación general atmosférica, pasando por las tres células meridionales que ese motor organiza y por los chorros que el gradiente de temperatura sostiene entre ellas, hasta el desplazamiento del borde de la célula de Hadley y la intensificación de los chorros bajo el calentamiento climático, toda la circulación general atmosférica queda gobernada por una misma cadena, en la que la diferencia de calentamiento entre los trópicos y los polos es la que hace que el aire de todo el planeta se mueva, y siga moviéndose, del modo en que lo hace.
ID:10582
Grupo 6: Grupo 6: Calentamiento diferencial y modificación del gradiente térmico
Descripción
El calentamiento climático no tiene por qué ser igual en todas las latitudes. Cuando el polo se calienta de manera distinta al resto de la atmósfera, cambia la diferencia térmica trópico–polo y, por tanto, el gradiente meridional de temperatura. Este gradiente modificado es una variable puente que realimenta el mecanismo del viento térmico y determina si el chorro resulta más fuerte o más débil que antes. El storyboard especifica la dirección causal pero no una sensibilidad cuantitativa entre calentamiento diferencial y gradiente.
Pregunta clave: ¿Cómo modifica el calentamiento diferencial el gradiente térmico?
El calentamiento climático no tiene por qué ser igual en todas las latitudes. Cuando el polo se calienta de manera distinta al resto de la atmósfera, cambia la diferencia térmica trópico–polo y, por tanto, el gradiente meridional de temperatura. Este gradiente modificado es una variable puente que realimenta el mecanismo del viento térmico y determina si el chorro resulta más fuerte o más débil que antes. El storyboard especifica la dirección causal pero no una sensibilidad cuantitativa entre calentamiento diferencial y gradiente. Cuando el calentamiento no es igual de intenso en todas las latitudes —cuando el polo se calienta de una manera distinta al resto de la atmósfera—, esa diferencia hace que el gradiente meridional de temperatura se modifique, y ese gradiente modificado es, otra vez por la relación del viento térmico, el que determina si el chorro que sostiene termina siendo más fuerte o más débil que antes. El calentamiento climático no solo desplaza el borde de la célula de Hadley: también se espera que intensifique a los chorros de latitudes medias, y lo hace de un modo indirecto, a través del mismo gradiente meridional de temperatura del que esos chorros dependen. Así, desde el desequilibrio radiativo que enciende el motor de la circulación general atmosférica, pasando por las tres células meridionales que ese motor organiza y por los chorros que el gradiente de temperatura sostiene entre ellas, hasta el desplazamiento del borde de la célula de Hadley y la intensificación de los chorros bajo el calentamiento climático, toda la circulación general atmosférica queda gobernada por una misma cadena, en la que la diferencia de calentamiento entre los trópicos y los polos es la que hace que el aire de todo el planeta se mueva, y siga moviéndose, del modo en que lo hace.
ID:10583
Grupo 7: Grupo 7: Respuesta climática integrada de Hadley y chorros
Descripción
El calentamiento climático produce dos respuestas integradas destacadas en la circulación general. Por una rama, desplaza hacia latitudes más altas el límite de estabilidad y expande la célula de Hadley; por otra, el calentamiento diferencial modifica el gradiente térmico y, mediante la relación del viento térmico, modifica la intensidad de los chorros. La intensificación del chorro es por tanto indirecta y está mediada explícitamente por el gradiente meridional de temperatura. Este grupo conserva ambas salidas observables sin colapsar los mecanismos intermedios que las generan.
Pregunta clave: ¿Cómo responden Hadley y los chorros al calentamiento climático?
El calentamiento climático produce dos respuestas integradas destacadas en la circulación general. Por una rama, desplaza hacia latitudes más altas el límite de estabilidad y expande la célula de Hadley; por otra, el calentamiento diferencial modifica el gradiente térmico y, mediante la relación del viento térmico, modifica la intensidad de los chorros. La intensificación del chorro es por tanto indirecta y está mediada explícitamente por el gradiente meridional de temperatura. Este grupo conserva ambas salidas observables sin colapsar los mecanismos intermedios que las generan. Así, desde el desequilibrio radiativo que enciende el motor de la circulación general atmosférica, pasando por las tres células meridionales que ese motor organiza y por los chorros que el gradiente de temperatura sostiene entre ellas, hasta el desplazamiento del borde de la célula de Hadley y la intensificación de los chorros bajo el calentamiento climático, toda la circulación general atmosférica queda gobernada por una misma cadena, en la que la diferencia de calentamiento entre los trópicos y los polos es la que hace que el aire de todo el planeta se mueva, y siga moviéndose, del modo en que lo hace. Mientras los chorros de latitudes medias dependen así del gradiente de temperatura, el borde hasta donde se extiende la célula de Hadley depende de otra condición distinta: un criterio de estabilidad del viento en altura, cerca de donde termina la troposfera, que fija hasta qué latitud puede llegar esa célula antes de volverse inestable. El calentamiento climático no solo desplaza el borde de la célula de Hadley: también se espera que intensifique a los chorros de latitudes medias, y lo hace de un modo indirecto, a través del mismo gradiente meridional de temperatura del que esos chorros dependen.
ID:10584