La precipitación intensa vista desde la criticalidad auto-organizanda y las transiciones de fase continuas: un nuevo enfoque de estudio

Abstract

Manuscrito recibido el 18 de abril de 2012. Aceptado, tras revisión, el 17 de junio de 2012. ResumenLa criticalidad auto-organizada, en inglés Self-Organized Criticality (SOC) es un modelo teórico reciente que describe a los sistemas complejo y ocurre generalmente cerca de las transiciones de fase continuas. Según esta teoría, un parámetro de orden se incrementa siguiendo una ley de potencia cuando un parámetro de sintonización pasa por un valor crítico; al acoplarse estos parámetros, el punto crítico se convierte en un atractor y resulta una SOC. Asimismo, la escala del parámetro de orden diverge. Aunque este concepto ha sido aplicado a campos muy diversos, que van desde la geofísica hasta la economía, los fenómenos climáticos aún se siguen considerando como sistemas caóticos cuyo comportamiento, marcado por el cuasi-equilibrio de Arakawa y Schubert (1974), está lejos de la auto-organización. Bajo este contexto, la presente revisión busca dar un formulismo efectivo a los fenómenos que involucran las precipitaciones intensas, utilizando la teoría de la SOC y las transiciones de fase. Así, se argumenta que al llegar a un valor crítico de vapor de agua (el parámetro de sintonización) se genera una transición de fase continua fuera del equilibrio hacia un régimen de convección y precipitación intensas (el parámetro de orden), con regiones de correlación con magnitudes de decenas a cientos de kilómetros (Peters y Neelin, 2006b). Así se logra una relación de potencia entre la precipitación intensa y los datos el vapor de agua. Palabras claves:Criticalidad auto-organizada, transiciones de fase continuas, precipitación intensa. AbstractThe self-organized criticality (SOC) is a recent proposed theoretical model for complex systems. Critical phenomena occur near phase transitions. According to this theory, when an ordered parameter increases as a power law, a tuning parameter crosses a critical value. When these parameters couple, the critical point becomes an attractor and the result is a SOC phenomenon. As a characteristic, their scale diverge. Although this concept has been applied in many different processes, ranging from geophysics to economy; in meteorology the physical process is still being considered as chaotic systems. In this case the behavior, marked by the quasi-equilibrium (Arakawa y Schubert, 1974) is far from being self-organized, with uncertainties that grow exponentially. In this context, the present review aims to propose an effective formalism to intense precipitation phenomena using SOC and continuous phase transitions theory. We suggested that the achievement of a critical value of water vapor (parameter tuning) generates a continuous phase transition that yields into a regime of strong convection and precipitation (the order parameter), with correlated regions of hundreds of kilometers (Peters y Neelin, 2006b) that follow a power law relation between intense precipitation and water vapor data.