Medio Ambiente y Dinámica de sistemas
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Medio ambiente
http://www.youtube.com/watch?v=gQk0mOXyS5w&feature=related
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Medio ambiente•Clase 1
•Clase 2
•Clase 3
•Clase 4
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“ El medio ambiente humano es el conjunto de componentes físicos químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo sobre los seres vivos y las actividades humanas” ( Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente Humano, Estocolmo) “
Medio ambiente
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Método científico para su estudio
• Se trata de un estudio interdisciplinar que necesita de un enfoque Holístico frente a un enfoque Reduccionista. En este enfoque holístico se ponen de manifiesto las propiedades emergentes.
HOLÍSTICO
SINTÉTIC O
REDUCCIONISTA
ANALÍTICO
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Método de estudio: Teoría de sistemas dinámicos o teoría de sistemas
• Sistema es un conjunto de partes operativamente interrelacionadas, es decir un conjunto en el que unas partes actúan sobre otras y del que interesa considerar fundamentalmente el comportamiento global.
UN EJEMPLO ES EL CLIMA
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Uso de Modelos El modelo es una versión simplificada de la realidad en la cual se estudian las variables o componentes más significativos.
Tipos de modelos:
•Modelos mentales
•Modelos formales o matemáticos
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Uso de Modelos El medio ambiente como realidad muy compleja necesita de modelos. En Medio ambiente distinguimos los modelos de caja negra y los modelos de caja blanca
Entradas SalidasCaja negra
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Modelos de sistemas de caja negra
Entradas Salidas
Tipos de sistemas de caja negra
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La energía en los sistemasPrimera ley de la termodinámica
La energía entrante= La energía almacenada + la energía saliente
Segunda ley de la termodinámica: la entropía
La energía potencial cuando se transmite libremente de unos sistemas a otros es menor en su estado final que en su estado inicial.
Máximo desorden.
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Modelos de sistema caja blanca
Se representa el interior de la caja mediante variables que se unen con flechas que las relacionen entre sí y que representan las interacciones. Estas relaciones forman un diagrama causal y se denominan relaciones causales (causa-efecto)
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Relaciones causales simples
Tipos de relaciones simplesDirectas- Si A aumenta entonces B también.
A + B
Inversas- Si A aumenta entonces B disminuye.
A _ B
Encadenadas – Si A aumenta , B aumenta y si B aumenta entonces C disminuye.
A + B _ C
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Relaciones complejas o Bucles de realimentación
Retroalimentación positiva- Cadenas cerradas que tienen un número par o cero de relaciones negativas o inversas. Representan un incremento desbocado.
Un ejemplo de este tipo de relación es el que se da en el estudio del crecimiento de una población entre el número de nacimientos y el número de individuos de la población:
Nt+1 =Nt +Nt *TN.
BA +
+
+
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Retroalimentación negativa u homeostáticos: Cadenas cerradas siempre que el número de relaciones negativas sea impar. Este tipo de bucles tienden a estabilizar los sistemas.
+
´_A B
_
Un ejemplo de este tipo de relación se da entre el crecimiento de una población y el número de defunciones:
Nt+1 =Nt +Nt *TD.
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Crecimiento de una población
N t+1 = Nt + Nt (TN – TM)
r = potencial biótico
r > 0 la población crece
r = 0 la población se estabiliza.
r < 0 la población decrece.
Límite de carga
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Problema 6
500
1000
1500
2000
2500
Nt+1= Nt (1+ r)
Primer año: r = TN- TM= 2-0,5= 1,5
Segundo año: r = TN- TM= 1,5
Nt+1 = 30(1+ 1,5)= 75
Nt+1 = 75(1+ 1,5)= 187,5
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Tercer año : r = TN- TM= 1,5
Nt+1 = 187,5 (1+ 1,5)= 468,75
Cuarto año : r = TN- TM= 1,5
Nt+1 = 468,75 (1+ 1,5)= 1171,87
Quinto y sexto año : r = TN- TM= 0,3
Quinto año = 1523,4 Sexto año = 1980, 46
Séptimo año : r = TN- TM= 0
A partir de este año la población se mantiene en unos 1980 ratones por lo que decimos que ha alcanzado el límite de carga
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La Tierra como sistema de caja negra
• La tierra la podemos considerar como un sistema cerrado en el que lo único que entra y sale es la energía. Cumple todas las leyes de la termodinámica
Radiación incidente
Radiación reflejada
Radiación infrarroja
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2. La Tierra como sistema de caja blanca: la máquina climática
• Formada a su vez por varios subsistemas:– Atmósfera (A)
– Hidrosfera(H)
– Geosfera (G)
– Biosfera (B)
– Criosfera ( C)
S = A U H U G U B U C
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El efecto invernadero y su incremento
• El efecto invernadero se debe a los gases de efecto invernadero que absorben la radiación infrarroja impidiendo que se escape a la atmósfera y devolviendola a la Tierra.
• Este efecto mantiene la temperatura Terrestre en torno a los 15º y es beneficioso.
•El problema es el incremento del efecto invernadero debido a la contaminación
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El efecto albedo•El efecto albedo se debe a que el 30º de la radiación que incide sobre la Tierra es reflejada y por lo tanto no calienta su superficie.
•Si el albedo aumenta la temperatura de la Tierra disminuye.
•El albedo aumenta con el hielo, la nieve, superficies claras, etc.
El albedo y el efecto invernadero Tienen efectos contrarios sobre la temperatura.
Albedo TemperaturaEfecto
invernadero_ +
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Las nubes y la temperatura
Si las nubes son bajas producen más efecto albedo y si son altas más efecto invernadero
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El polvo atmosférico
Polvo
+ El polvo proviene :
•De la contaminación.
•Incendios.
•Meteoritos.
•Volcanes
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Efecto de los volcanes sobre el clima
Las erupciones volcánicas emiten gases y polvo a la atmosfera:
o El aumento del polvo y del SO2 ( que origina unas espesas brumas en combinación con el agua), generan un aumento del efecto albedo y por lo tanto una disminución de la temperatura. Este efecto de disminución de la temperatura es inmediato y es poco duradero.
o El aumento de gases invernadero ( CO2 y metano) produce un aumento de la temperatura. Este efecto tarda en notarse, pero es mucho más duradero.
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VARIACIONES DEL CLIMA A LO LARGO DE LA HISTORIA
GEOLÓGICA
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Variaciones de la luz solar incidenteVariaciones periódicas de la temperatura
terrestre o ciclos de Milankovich
• Son variaciones ciclicas de la cantidad de energía solar que llega a la Tierra. Se cree que a estos ciclos se deben las glaciaciones (activación del factor hielo-albedo). son el resultado de tres factores:
1. la excentricidad de la orbita terrestre.
2. la inclinación del eje.
3. Variaciones del perihelio.
Variaciones graduales: Nuestra estrella a medida que envejece va aumentando la cantidad de energía. Antes de la aparición de la vida en la Tierra la temperatura del Sol era de un 30% menos que la actual.
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VARIACIONES DEL EJE
•Varía su inclinacion entre 21,5 º y 24,5 grados y sus efectos se notan en que las estaciones son más extremas en los dos hemisferios
• Varía a lo largo de un periodo de 41000 años.
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VARIACIONES DE LA ÓRBITA
•Varía la excentricidad de la órbita.
• Cuanto más alargada más corta será la época calida.
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VARIACIONES DEL PERIHELIO (Precesión)
•El eje terrestre al girar describe un cono cada 23.000 años. La inclinación de la tierra y su correspondencia con efelios y perihelios va a ir variando.
•Si el perihelio coincide con el verano se extreman las temperaturas cálidas
•Si el afelio coincide con el invierno se extreman las temperaturas frías
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VARIACIONES DEL PERIHELIO (Precesión)
•El eje terrestre al girar describe un cono cada 23.000 años. La inclinación de la tierra y su correspondencia con efelios y perihelios va a ir variando.
•Si el perihelio coincide con el verano se extreman las temperaturas cálidas
•Si el afelio coincide con el invierno se extreman las temperaturas frías
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Influencia de la biosfera