Modelos climáticos globales: tipos, ventajas y desventajas

Conceptos de un modelo científico

¿Has jugado alguna vez con un avión de juguete cuando eras niño? Tal vez hayas visto un modelo de volcán en una exhibición de museo que mostró cómo funcionan o una demostración en el aula con un frasco sobre cómo se produce una nube. Estos diferentes tipos de modelos son representaciones físicas que simulan cómo se comportaría una situación del mundo real. Estos modelos se denominan modelos físicos .

Un modelo utiliza ideas que se prueban mediante algún tipo de mecanismo. Luego, las ideas se comparan con los fenómenos del mundo real para ver si son válidas. A menudo se construyen matemáticamente utilizando programas de computadora, que pueden ser complejos. Estos tipos de modelos se denominan modelos matemáticos o informáticos . Cuando se utilizan modelos informáticos para predecir el clima, se denominan modelos climáticos globales .

Tipos de modelos climáticos globales

Si ha leído en un periódico o escuchado en la televisión sobre el debate sobre el cambio climático o el calentamiento global, es posible que se haya encontrado con el hallazgo de que los científicos predicen un calentamiento de dos a seis grados Fahrenheit durante el próximo siglo. El calentamiento global describe el calentamiento que ha ocurrido durante el último siglo de casi un grado Fahrenheit.

Para hacer predicciones climáticas como la temperatura futura de la Tierra, los científicos utilizan estos tipos de modelos climáticos globales: Modelos de equilibrio terrestre (EBM) , Modelos terrestres de complejidad intermedia (EMIC) y Modelos climáticos generales (GCM) .

Modelos de equilibrio terrestre

Las MBE representan el tipo de modelo climático más antiguo y simple. Consideran un equilibrio de energía que entra y sale de un sistema (es decir, la Tierra). Luego, se utilizan ecuaciones de equilibrio de energía para calcular la temperatura de la superficie utilizando variables conocidas, como la temperatura de la superficie zonal y cada zona de latitud.

Estos modelos son unidimensionales en la dirección de solo la latitud de la Tierra. Por tanto, no son modelos globales sino modelos zonales o latitudinales. Esto significa que el flujo de energía se considera de una latitud a la siguiente y no en otros lugares más pequeños del mundo. Esto es una desventaja porque cada cálculo de la temperatura superficial solo considera variables como el albedo superficial o su reflejo superficial de la radiación solar que es constante para toda la zona latitudinal. La ventaja de estos modelos es que pueden calcular la energía de la Tierra en detalle. También son lo suficientemente simples como para usarse en el aula como herramientas de enseñanza.

Procesos físicos involucrados en Modelos de Balance de la Tierra (EBM)

Modelos terrestres de complejidad intermedia

Los EMIC son de complejidad media en comparación con los otros dos modelos. Son tridimensionales en el sentido de que representan procesos físicos en tres dimensiones, incluida la atmósfera, los océanos, la tierra y la criosfera , o el hielo marino y los glaciares terrestres.

En comparación con los otros tipos, estos modelos pueden predecir el clima en escalas de tiempo más largas de varios 10,000 años o años glaciales. La desventaja es que solo consideran el sistema natural de la Tierra y no la interacción entre los humanos y la naturaleza. También tienen una resolución aproximada.

Modelos climáticos generales

Los GCM son modelos tridimensionales y tienen en cuenta muchos procesos importantes del sistema de la Tierra y tienen una mejor resolución que los otros tipos. En estos modelos, ahora hay variaciones que incluyen el acoplamiento de la atmósfera al océano, que se denominan modelos climáticos globales atmósfera-océano o AOGCM.

Los GCM separan la Tierra en cuadrículas tridimensionales. Luego se ejecutan para resolver ecuaciones matemáticas complejas en cada una de estas cuadrículas. Se ejecutan desde el tiempo presente y luego hacia el pasado. Luego, uno de los parámetros de salida, como la temperatura de la superficie, se compara con observaciones conocidas para probar la validez de los valores simulados. Si los valores predichos son lo suficientemente buenos, se corre hacia el futuro. Así es como los científicos predicen el clima futuro.

Procesos físicos y sistema de cuadrícula de modelos terrestres de complejidad intermedia (EMIC) y modelos climáticos globales (GCM)

Recientemente, estos modelos se han mejorado y ahora se denominan Modelos del sistema terrestre (ESM). Además, consideran los procesos de la química atmosférica como el ciclo del carbono o el intercambio de carbono entre la atmósfera y el ecosistema. Esta es una ventaja sobre los otros modelos climáticos.

Las desventajas de los GCM son que requieren grandes cantidades de energía y recursos informáticos, son complejos de instalar en un aula para el aprendizaje y aún tienen limitaciones para predecir con precisión actividades como huracanes y tornados.

Resumen de la lección

Para probar una hipótesis, los modelos deben desarrollarse en forma de modelos físicos o modelos informáticos .

Los modelos informáticos que resuelven ecuaciones matemáticas para predecir el futuro del clima de la Tierra se denominan modelos climáticos y constan de tres tipos principales: Modelos de equilibrio terrestre (EBM) , Modelos terrestres de complejidad intermedia (EMIC) y Modelos de circulación general (GCM) . Cada uno tiene sus propias características, ventajas, desventajas y procesos para predecir el clima de la Tierra.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador