Observaciones vs modelos

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #12 en: Miércoles 11 Agosto 2010 13:51:53 pm »
Vigilant, eso que indicas es correcto si la medida de la variable por un instrumento es Zmedida=Zreal+Zsistemático. Lógicamente desaparece el error sistemático si evalúas diferencias.

Pero si el error es otro, por ejemplo Zmedida=Zreal x Zsistemático las diferencias ya no las quitas con restas, sino con restas de logaritmos. Pero si son la suma de las dos, no hay forma, por ejemplo un termómetro casero sin calibrar.

Eso es (bueno, te falta añadir el error aleatorio). Pero con la multitud de modelos que hay en la gráfica que ha citado Patagon se puede analizar cuál es el error sistemáticco. Yo lo hice y es muy fácil de corregir. Para la precipitación es más complicado, pero también se puede hacer, estoy trabajando en ello.

Fijaos:



En la gráfica se aprecia bastante bien que la variación sí está bien representada... Aún suponiendo que el error sistemático es del tipo Zmedida=Zreal x Zsistemático + Zaleatorio, para nuestros datos globales de temperatura se puede comprobar que se puede aproximar a: Zmedida=Zreal + Z'sistemático + Zaleatorio, ya que en términos absolutos de temperatura (Kelvin), se comprueba que Zsistemático ≈ 1 + Xsistemático, donde Xsistemático << 1.

E incluso un termómetro casero es fácil de calibrar. Sólo basta con aplicar la corrección sistemática respecto a una referencia bien calibrada, aunque se trate de una función polinómica.

Saludos ;)
« Última modificación: Miércoles 11 Agosto 2010 14:00:57 pm por vigilant »

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #13 en: Miércoles 11 Agosto 2010 14:25:51 pm »
La cuestión es: ¿Qué aspecto concreto de la realidad intenta reproducir el modelo?
En este caso sería ¿La temperatura media (si alguien sabe qué significa eso, porque yo no)? ¿La tendencia de la temperatura? ¿qué?

Particularmente me hace dudar mucho que un modelo se ocupe de temperaturas medias absolutas, porque es un valor que no tiene ningún sentido físico desde el momento que la evolución del sistema modelado depende de las cuartas potencias de los valores absolutos de temperaturas locales.

Lo que no quita, que también tenga serias dudas.

Saludos.

Buena pregunta. Eso es un problema de termodinámica estadística. El asunto radica en la definición de temperatura.

Definición de temperatura
En física estadística, la temperatura es la magnitud física que relaciona la probabilidad de un estado y la energía de dicho estado:
http://es.wikipedia.org/wiki/Colectividad_can%C3%B3nica
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_estad%C3%ADstica

Recuperación de la termodinámica ordinaria
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cin%C3%A9tica
http://www.educaplus.org/gases/tcm.html

Demostración de la ley de Stefan-Boltzman
http://www.lfp.uba.ar/Ferro_Fontan/parte3.pdf

Lo que quiero decir es que "en teoría", la temperatura termométrica (medida con termómetros) y la temperatura radiométrica (medida con radiómetros) es la misma, pero sin embargo en realidad difieren en un factor conocido como "emisividad espectral", que se debe al hecho de que la materia no es un cuerpo negro perfecto debido a la cuantización de los enlaces electrónicos, etc.

Eso significa que, en teoría, se podría demostrar el valor de la emisividad espectral añadiendo la teoría cuántica de campos a la ya desarrollada termodinámica estadística.

En resumen: Sí tiene sentido hablar de temperatura media global, pero hay que conocer bien la emisividad, etc. Eso es el gran problema en el que aún están trabajando las universidades, como la de Valencia. De todos modos lo que está claro es que la variación de una variable suele tener menos error que el valor absoluto.

Saludos ;)

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #14 en: Miércoles 11 Agosto 2010 14:31:52 pm »
Se nos olvida al mirar la gráfica tener en cuenta la escala de temperaturas, si la hacemos mayor (centésimas de grado por ejemplo) nos daría una impresión distinta a si la redujéramos tanto que las líneas casi se juntaran. Tenemos que tener en cuenta que las diferencias de temperatura que se dan en cada modelo también pueden aparecer en diferentes puntos de una ciudad a la misma hora. Matemáticamente considero que el que distintos modelos sigan la misma tendencia es suficiente para valorar el modelo como correcto.

PD: una tendencia ascendente continua no se puede asemejar al caso del avión que he leído en un mensaje anterior, la pendiente constante implica más directamente velocidad continua, una gráfica exponencial si implicaría aceleración, por lo que ese ejemplo solo produce el mismo efecto que el de aumentar la escala de temperaturas.

Un Saludo.

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #15 en: Miércoles 11 Agosto 2010 15:45:46 pm »

Lo que quiero decir es que "en teoría", la temperatura termométrica (medida con termómetros) y la temperatura radiométrica (medida con radiómetros) es la misma, pero sin embargo en realidad difieren en un factor conocido como "emisividad espectral", que se debe al hecho de que la materia no es un cuerpo negro perfecto debido a la cuantización de los enlaces electrónicos, etc.

Eso significa que, en teoría, se podría demostrar el valor de la emisividad espectral añadiendo la teoría cuántica de campos a la ya desarrollada termodinámica estadística.


Me parece que te has liado. La diferencia que indicas es debida a la absorción de los gases principalmente y que el suelo no es homogéneo, presentando en el visible diferentes emisividades. 

La teoría cuántica es precisamente la que describe perfectamente la radiación del cuerpo negro,  su primer éxito y es debido precisamente a esa cuantización de las energías, sean átomos o moléculas*.  La teoría cuántica de campos es más para física de alta energía, ya que es la que describe la creación y aniquilación de partículas.


ref:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1strofe_ultravioleta.
Murcia

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #16 en: Miércoles 11 Agosto 2010 16:44:02 pm »

Lo que quiero decir es que "en teoría", la temperatura termométrica (medida con termómetros) y la temperatura radiométrica (medida con radiómetros) es la misma, pero sin embargo en realidad difieren en un factor conocido como "emisividad espectral", que se debe al hecho de que la materia no es un cuerpo negro perfecto debido a la cuantización de los enlaces electrónicos, etc.

Eso significa que, en teoría, se podría demostrar el valor de la emisividad espectral añadiendo la teoría cuántica de campos a la ya desarrollada termodinámica estadística.


Me parece que te has liado. La diferencia que indicas es debida a la absorción de los gases principalmente y que el suelo no es homogéneo, presentando en el visible diferentes emisividades.  

La teoría cuántica es precisamente la que describe perfectamente la radiación del cuerpo negro,  su primer éxito y es debido precisamente a esa cuantización de las energías, sean átomos o moléculas*.  La teoría cuántica de campos es más para física de alta energía, ya que es la que describe la creación y aniquilación de partículas.


ref:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1strofe_ultravioleta.

Fortuna, la cuantización de los enlaces y niveles electrónicos son los responsables de las bandas de emisión y absorción de los gases y demás materiales. La teoría cuántica, y más concretamente la teoría cuántica de campos, describe a la perfección prácticamente todo lo que hemos sido capaces de medir con suficiente precisión (a excepción de temas gravitatorios).

La cuántica de campos engloba a la mecánica cuántica y esta a su vez engloba a la ya clásica física cuántica. Esta teoría general explica por lo tanto la teoría del cuerpo negro así como teóricamente la existencia de la emisividad. Lo que ocurre es que la teoría del cuerpo negro es una simplificación "trivial" de la estadística cuántica, por eso decía.

Saludos

PD: Es un error decir que la teoría cuántica de campos sólo es para explicar las altas energías, pues en realidad lo engloba todo: las bajas y las altas energías. La física newtoniana es un límite de bajas energías DENTRO de la teoría cuántica de campos.
« Última modificación: Miércoles 11 Agosto 2010 16:48:51 pm por vigilant »

Desconectado Patagon

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #17 en: Miércoles 11 Agosto 2010 18:47:06 pm »
Vigilant, gracias por recordarnos in extensis las clases de BUP o de primero. Un error sistematico de 3 K cuando se pretende detectar una variacion de .02 a .06 no me parece aceptable. Insisto en que algo falla en el EB
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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #18 en: Miércoles 11 Agosto 2010 20:59:07 pm »
Buen topic.

Sobre la troposfera tropical, no está tan claro que haya una discrepancia significativa, ya salió un artículo de Santer y muchos otros autores que apuntaba a lo contrario. Lástima que no sea de acceso libre.


Consistency of modelled and observed temperature trends in the tropical troposphere


Sobre la precipitación (pagina anterior), realmente el ciclo del H2O es tan corto (si no recuerdo mal el tiempo medio de residencia de una molécula de agua en la atmósfera son 7 días) que para la simular correctamente la evolución de la humedad específica y su feedback positivo asociado no hace falta que la precipitación este bien. A nivel global el contenido de vapor depende de la capacidad del aire de retener humedad, y esto a su vez de la temperatura por medio de la ecuación de Clausius-Clapeyron. Un paper al respecto, casualmente también de Santer et al. (este si que está abierto)

Identification of human-induced changes in atmospheric moisture content

El verdadero problemón son las nubes, y en el trópico las nubes reflejan una cantidad ingente de radiación al espacio. Ademas muchas de ellas nubes convectivas asociadas a la ZCIT y a los monzones, fenómenos difíciles de simular bien. Las nubes no se simulan nada bien, y la incertidumbre acerca de como se comportarán en un escenario de calentamiento es grande... Este es el talón de aquiles de los modelos, y puede que tenga que ver con la discrepancia de la troposfera tropical, si es que existe.

Y conectando con lo que dice vigilant (que bien verte otra vez por aquí), si tenemos en este caso un feeback importante que no conocemos, y que introduce un error nada sistemático.

Además, en general los errores que han sido sistemáticos comparando con las observaciones del siglo XX no tienen porque serlo en el XXI, en condiciones diferentes. Eso hay que demostrarlo, hay que estudiar y entender esos errores y sus consecuencias en el sistema climático simplificado de las simulaciones, demasiadas veces esto se pasa por alto. Se está trabajando en ello, pero es complicado y hace falta tiempo.

En definitiva, creo que las proyecciones de temperatura global tienen motivos de sobra para llevar una horquilla de error bien grande...la sensibilidad climática a doblar el CO2 podría estar bien por debajo de los 3C del IPCC, no me sorprendería verla en 2 o 1.5, claro que también podría ocurrir lo contrario. Es por eso que estamos jugando con fuego...

Y por último, esto para Vaqueret, sobre el significado de la temperatura global:

http://www.drroyspencer.com/2010/05/in-defense-of-the-globally-averaged-temperature/

Saludos
« Última modificación: Miércoles 11 Agosto 2010 21:01:10 pm por Serantes »
¿Una luz al final del túnel? Open Source Ecology

Desconectado Fortuna

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #19 en: Miércoles 11 Agosto 2010 21:39:58 pm »

Lo que quiero decir es que "en teoría", la temperatura termométrica (medida con termómetros) y la temperatura radiométrica (medida con radiómetros) es la misma, pero sin embargo en realidad difieren en un factor conocido como "emisividad espectral", que se debe al hecho de que la materia no es un cuerpo negro perfecto debido a la cuantización de los enlaces electrónicos, etc.

Eso significa que, en teoría, se podría demostrar el valor de la emisividad espectral añadiendo la teoría cuántica de campos a la ya desarrollada termodinámica estadística.


Me parece que te has liado. La diferencia que indicas es debida a la absorción de los gases principalmente y que el suelo no es homogéneo, presentando en el visible diferentes emisividades.  

La teoría cuántica es precisamente la que describe perfectamente la radiación del cuerpo negro,  su primer éxito y es debido precisamente a esa cuantización de las energías, sean átomos o moléculas*.  La teoría cuántica de campos es más para física de alta energía, ya que es la que describe la creación y aniquilación de partículas.


ref:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1strofe_ultravioleta.

Fortuna, la cuantización de los enlaces y niveles electrónicos son los responsables de las bandas de emisión y absorción de los gases y demás materiales. La teoría cuántica, y más concretamente la teoría cuántica de campos, describe a la perfección prácticamente todo lo que hemos sido capaces de medir con suficiente precisión (a excepción de temas gravitatorios).

La cuántica de campos engloba a la mecánica cuántica y esta a su vez engloba a la ya clásica física cuántica. Esta teoría general explica por lo tanto la teoría del cuerpo negro así como teóricamente la existencia de la emisividad. Lo que ocurre es que la teoría del cuerpo negro es una simplificación "trivial" de la estadística cuántica, por eso decía.

Saludos

PD: Es un error decir que la teoría cuántica de campos sólo es para explicar las altas energías, pues en realidad lo engloba todo: las bajas y las altas energías. La física newtoniana es un límite de bajas energías DENTRO de la teoría cuántica de campos.


La teoría cuántica de campos (o QFT por Quantum Field Theory) es un marco teórico que aplica los principios de la mecánica cuántica a los sistemas clásicos de campos continuos, como por ejemplo el campo electromagnético. Mediante este formalismo puede describirse la evolución e interacciones de un sistema compuesto de partículas cuánticas cuyo número no es constante, esto es, que pueden crearse o destruirse.


Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica_de_campos

las moléculas se estudian con la mecánica cuántica, pero no hace falta meter campos. Se pone el potencial en el Hamiltoniano y se resuelve la ecuación de Schrödinger... (un poco más complicado que esto, pero por ahí van los tiros.)

Intentar meter la mecánica cuántica de campos en una molécula es como utilizar la relatividad general para calcular la trayectoria de un obús lanzado por un cañón, que se podrá hacer, pero que saldrá lo mismo que aplicando las sencillas ecuaciones de Newton.

El cuerpo negro se describe perfectamente con la ley de planck  http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Planck y las moléculas, ya te digo, se pueden calcular enteras, si no siempre hay solución analítica y a veces se resuelve con anális numérico, sin recurrir para nada a la teoría cuántica de campos.

EDITO.

Lo que calcula la MC son las funciones de onda y de ahí, los valores de la energía de cada estado. Las reglas de selección de espectroscopía indican las transiciones permitidas. Pero lo que creo que no se puede deducir es la intensidad de las transiciones, o lo que es lo mismo, la probabilidad de transición. De hecho el fotón es una partícula y en una emisión espontánea  o en una absorción se gana o pierde una de estas partículas, con lo que sí sería necesaria la teoría cuántica de campos para describir la interacción.
« Última modificación: Jueves 12 Agosto 2010 00:34:34 am por Fortuna »
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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #20 en: Jueves 12 Agosto 2010 14:35:26 pm »

Y por último, esto para Vaqueret, sobre el significado de la temperatura global:

http://www.drroyspencer.com/2010/05/in-defense-of-the-globally-averaged-temperature/

Saludos

Lo siento, pero estoy profundamente en desacuerdo con eso.

Mientras hayan polos y ecuador, en donde el efecto de una nubecilla sea totalmente diferente, el concepto de temperatura media global no tiene ningún significado físico práctico (no así teórico, claro está)

Lo que sí tiene un significado práctico evidente es la variación de temperatura media global (δTm), perfectamente extrapolable a medidas de variación de temperaturas medias concretas.

Y, de hecho, es lo que se hace.

Saludos.

   

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #21 en: Jueves 12 Agosto 2010 15:05:17 pm »
Serantes, el articulo de Santer que mencionas queda obsoleto ante los resultados del articulo de McKitrick que menciono en la pag anterior

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #22 en: Jueves 12 Agosto 2010 15:15:35 pm »
Vaqueret, estoy de acuerdo en que tiene más utilidad el valor relativo de las magnitudes físicas (calor, energía, temperatura), ya que siempre se necesita un sistema de referencia para evaluar una magnitud, y pocas veces (¿nunca?) hay un sistema de ereferencia absoluto. Sin embargo yo sí le veo (algo) utilidad al valor absoluto de la temperatura.

Fijamos. Si cogemos un boli y hacemos un punto sobre la mesa, podemos anotar supuestamente la temperatura, la emisividad y la radiancia de ese punto. Sin embargo, si nos aproximamos mucho con lupa, ese punto se convierte en una circumferencia irregular. No parece descabellado que haya diferencias de emisividad y radiancia espectral en función del ángulo dentro de un micro-poro de la mesa, sin embargo asumimos que hemos aproximado el trazo de un punto: medida puntual. Lo mismo ocurre con la Tierra. Si miramos nuestro planeta desde muy lejos, podemos decir que la Tierra se comporta como un punto (con atmósfera) en el espacio. Creo que sí se puede aplicar bien las ecuaciones de Stefan-Boltzman considerando la Tierra un punto, y los resultados son buenos.

En cualquier caso, lo dicho, creo que lo más importante es la variación relativa de las magnitudes.

Saludos ;)

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Re:Observaciones vs modelos
« Respuesta #23 en: Jueves 12 Agosto 2010 15:25:12 pm »
Serantes, el articulo de Santer que mencionas queda obsoleto ante los resultados del articulo de McKitrick que menciono en la pag anterior

Tienes toda la razón, parece que en el de Santer sólo usaron temperaturas hasta el año 2000. Ya veremos si responden al paper de McKitrick o si lo dan por bueno.
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