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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E11 - Suelos Congelados y Permafrost Superficial
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:4675
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: Estado térmico y extensión del permafrost
¿Qué define el permafrost y cuál es su dominio espacial?
Grupo 2: Grupo 2: Ciclo estacional de la capa activa
¿Cómo alternan el deshielo estival y la recongelación invernal?
Grupo 3: Grupo 3: Impermeabilidad y respuesta hidrológica
¿Cómo cambia la congelación la permeabilidad y la escorrentía?
Grupo 4: Grupo 4: Frente de helada y balance térmico
¿Qué controla la profundidad del frente de congelación?
Grupo 5: Grupo 5: Calentamiento y deshielo del permafrost
¿Cómo impulsa el calentamiento el avance del deshielo?
Grupo 6: Grupo 6: Liberación de carbono y pérdida de estabilidad
¿Qué libera y desestabiliza el permafrost al descongelarse?
Grupo 7: Grupo 7: Reorganización hidrológica y respuesta regional
¿Cómo altera el deshielo ríos, lagos y el sistema regional?
ID:1710
Grupo 1: Grupo 1: Estado térmico y extensión del permafrost
Descripción
¿Qué define el permafrost y cuál es su dominio espacial?
Pregunta clave: ¿Qué define el permafrost y cuál es su dominio espacial?
El permafrost es el suelo o la roca cuya temperatura se mantiene en cero grados Celsius o por debajo de ese valor durante al menos dos años consecutivos, sin importar si ese suelo o esa roca contienen hielo o no; cubre, aproximadamente, el veinticinco por ciento de toda la superficie terrestre del hemisferio norte. La capa activa es la franja más superficial de todo ese permafrost, la que se descongela cada verano y vuelve a congelarse cada invierno; su espesor varía enormemente, desde apenas unos centímetros en la alta montaña ártica hasta varios metros en el permafrost discontinuo de las zonas boreales. El calentamiento climático está acelerando el deshielo de este mismo permafrost, con consecuencias críticas que ocurren en paralelo: la descomposición de la materia orgánica que antes permanecía congelada libera dióxido de carbono y metano, un gas de efecto invernadero especialmente potente; la subsidencia del suelo, del mismo tipo que ya se describió en otro documento, destruye la infraestructura construida sobre este permafrost; y los cambios hidrológicos que trae consigo el deshielo alteran el régimen de los ríos y de los lagos árticos. Así, desde la definición térmica con la que arranca este documento hasta ese avance del frente de descongelación con la que termina, pasando por la capa activa, la impermeabilidad del suelo congelado y la ecuación de Stefan, el permafrost hace que un suelo que durante milenios permaneció congelado y estable empiece, ahora, a liberar el carbono, el agua y la estabilidad estructural que había mantenido guardados todo ese tiempo.
ID:3519
Grupo 2: Grupo 2: Ciclo estacional de la capa activa
Descripción
¿Cómo alternan el deshielo estival y la recongelación invernal?
Pregunta clave: ¿Cómo alternan el deshielo estival y la recongelación invernal?
El permafrost es el suelo o la roca cuya temperatura se mantiene en cero grados Celsius o por debajo de ese valor durante al menos dos años consecutivos, sin importar si ese suelo o esa roca contienen hielo o no; cubre, aproximadamente, el veinticinco por ciento de toda la superficie terrestre del hemisferio norte. La capa activa es la franja más superficial de todo ese permafrost, la que se descongela cada verano y vuelve a congelarse cada invierno; su espesor varía enormemente, desde apenas unos centímetros en la alta montaña ártica hasta varios metros en el permafrost discontinuo de las zonas boreales. El calentamiento climático está acelerando el deshielo de este mismo permafrost, con consecuencias críticas que ocurren en paralelo: la descomposición de la materia orgánica que antes permanecía congelada libera dióxido de carbono y metano, un gas de efecto invernadero especialmente potente; la subsidencia del suelo, del mismo tipo que ya se describió en otro documento, destruye la infraestructura construida sobre este permafrost; y los cambios hidrológicos que trae consigo el deshielo alteran el régimen de los ríos y de los lagos árticos. Así, desde la definición térmica con la que arranca este documento hasta ese avance del frente de descongelación con la que termina, pasando por la capa activa, la impermeabilidad del suelo congelado y la ecuación de Stefan, el permafrost hace que un suelo que durante milenios permaneció congelado y estable empiece, ahora, a liberar el carbono, el agua y la estabilidad estructural que había mantenido guardados todo ese tiempo.
ID:3520
Grupo 3: Grupo 3: Impermeabilidad y respuesta hidrológica
Descripción
¿Cómo cambia la congelación la permeabilidad y la escorrentía?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la congelación la permeabilidad y la escorrentía?
La congelación y la descongelación de este suelo modifican profundamente sus propiedades hidrológicas: el suelo congelado se comporta como si fuera impermeable, porque el hielo prácticamente no deja pasar el agua a través de él, y es precisamente esa impermeabilidad la que hace que la escorrentía superficial aumente de manera drástica durante el deshielo de cada primavera. Así, desde la definición térmica con la que arranca este documento hasta ese avance del frente de descongelación con la que termina, pasando por la capa activa, la impermeabilidad del suelo congelado y la ecuación de Stefan, el permafrost hace que un suelo que durante milenios permaneció congelado y estable empiece, ahora, a liberar el carbono, el agua y la estabilidad estructural que había mantenido guardados todo ese tiempo.
ID:3521
Grupo 4: Grupo 4: Frente de helada y balance térmico
Descripción
¿Qué controla la profundidad del frente de congelación?
Pregunta clave: ¿Qué controla la profundidad del frente de congelación?
La formación del frente de la helada sigue la ecuación de Stefan, según la cual la profundidad de ese frente de congelación escala con la raíz cuadrada de los grados-día de frío que se han ido acumulando; el calor latente de fusión del agua contenida en el suelo, de trescientos treinta y cuatro mil julios por kilogramo, es el término principal dentro del balance térmico de todo este suelo congelado. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye un frente de descongelación que avanza a tasas de entre cinco décimas de metro y dos metros por década, bajo el escenario de calentamiento actual. Así, desde la definición térmica con la que arranca este documento hasta ese avance del frente de descongelación con la que termina, pasando por la capa activa, la impermeabilidad del suelo congelado y la ecuación de Stefan, el permafrost hace que un suelo que durante milenios permaneció congelado y estable empiece, ahora, a liberar el carbono, el agua y la estabilidad estructural que había mantenido guardados todo ese tiempo.
ID:3522
Grupo 5: Grupo 5: Calentamiento y deshielo del permafrost
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¿Cómo impulsa el calentamiento el avance del deshielo?
Pregunta clave: ¿Cómo impulsa el calentamiento el avance del deshielo?
El permafrost es el suelo o la roca cuya temperatura se mantiene en cero grados Celsius o por debajo de ese valor durante al menos dos años consecutivos, sin importar si ese suelo o esa roca contienen hielo o no; cubre, aproximadamente, el veinticinco por ciento de toda la superficie terrestre del hemisferio norte. La capa activa es la franja más superficial de todo ese permafrost, la que se descongela cada verano y vuelve a congelarse cada invierno; su espesor varía enormemente, desde apenas unos centímetros en la alta montaña ártica hasta varios metros en el permafrost discontinuo de las zonas boreales. El calentamiento climático está acelerando el deshielo de este mismo permafrost, con consecuencias críticas que ocurren en paralelo: la descomposición de la materia orgánica que antes permanecía congelada libera dióxido de carbono y metano, un gas de efecto invernadero especialmente potente; la subsidencia del suelo, del mismo tipo que ya se describió en otro documento, destruye la infraestructura construida sobre este permafrost; y los cambios hidrológicos que trae consigo el deshielo alteran el régimen de los ríos y de los lagos árticos. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye un frente de descongelación que avanza a tasas de entre cinco décimas de metro y dos metros por década, bajo el escenario de calentamiento actual.
ID:3523
Grupo 6: Grupo 6: Liberación de carbono y pérdida de estabilidad
Descripción
¿Qué libera y desestabiliza el permafrost al descongelarse?
Pregunta clave: ¿Qué libera y desestabiliza el permafrost al descongelarse?
El permafrost es el suelo o la roca cuya temperatura se mantiene en cero grados Celsius o por debajo de ese valor durante al menos dos años consecutivos, sin importar si ese suelo o esa roca contienen hielo o no; cubre, aproximadamente, el veinticinco por ciento de toda la superficie terrestre del hemisferio norte. La capa activa es la franja más superficial de todo ese permafrost, la que se descongela cada verano y vuelve a congelarse cada invierno; su espesor varía enormemente, desde apenas unos centímetros en la alta montaña ártica hasta varios metros en el permafrost discontinuo de las zonas boreales. El calentamiento climático está acelerando el deshielo de este mismo permafrost, con consecuencias críticas que ocurren en paralelo: la descomposición de la materia orgánica que antes permanecía congelada libera dióxido de carbono y metano, un gas de efecto invernadero especialmente potente; la subsidencia del suelo, del mismo tipo que ya se describió en otro documento, destruye la infraestructura construida sobre este permafrost; y los cambios hidrológicos que trae consigo el deshielo alteran el régimen de los ríos y de los lagos árticos. Así, desde la definición térmica con la que arranca este documento hasta ese avance del frente de descongelación con la que termina, pasando por la capa activa, la impermeabilidad del suelo congelado y la ecuación de Stefan, el permafrost hace que un suelo que durante milenios permaneció congelado y estable empiece, ahora, a liberar el carbono, el agua y la estabilidad estructural que había mantenido guardados todo ese tiempo.
ID:3524
Grupo 7: Grupo 7: Reorganización hidrológica y respuesta regional
Descripción
¿Cómo altera el deshielo ríos, lagos y el sistema regional?
Pregunta clave: ¿Cómo altera el deshielo ríos, lagos y el sistema regional?
La congelación y la descongelación de este suelo modifican profundamente sus propiedades hidrológicas: el suelo congelado se comporta como si fuera impermeable, porque el hielo prácticamente no deja pasar el agua a través de él, y es precisamente esa impermeabilidad la que hace que la escorrentía superficial aumente de manera drástica durante el deshielo de cada primavera. La formación del frente de la helada sigue la ecuación de Stefan, según la cual la profundidad de ese frente de congelación escala con la raíz cuadrada de los grados-día de frío que se han ido acumulando; el calor latente de fusión del agua contenida en el suelo, de trescientos treinta y cuatro mil julios por kilogramo, es el término principal dentro del balance térmico de todo este suelo congelado. El calentamiento climático está acelerando el deshielo de este mismo permafrost, con consecuencias críticas que ocurren en paralelo: la descomposición de la materia orgánica que antes permanecía congelada libera dióxido de carbono y metano, un gas de efecto invernadero especialmente potente; la subsidencia del suelo, del mismo tipo que ya se describió en otro documento, destruye la infraestructura construida sobre este permafrost; y los cambios hidrológicos que trae consigo el deshielo alteran el régimen de los ríos y de los lagos árticos.
ID:3525