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LAS NUEVAS TECNOLOGAS EN LA INVESTIGACIN DEL MEDIO AMBIENTE

Claudia Yanes Castilla N20 2A Bach.

Temas:1.Introduccin -1.1Qu es el medio ambiente? -1.2.Problemas ambientales2.Tecnologas empleadas en el estudio del medio ambiente:3.Sistemas informticos de simulacin -3.1.Word-2 -3.2. Word-34.Teledeteccin -4.1. Fotografas areas -4.2.Imgenes por satlite -4.3.Radiometra5.Satlites meteorolgicos -5.1. rbita geoestacionaria -5.2. rbita polar6.GPS -6.1.Sistema Galileo7.Programas telemticos de cooperacin internacional en la investigacin ambiental -7.1. Sistemas de informacin geogrfica. SIG -7.2. El programa GLOBE

1.1.Qu es el medio ambiente?El medio ambiente es un sistema formado por elementos naturales y artificiales que estn interrelacionados y que son modificados por la accin humana. Se trata del entorno que condiciona la forma de vida de la sociedad y que incluye valores naturales, sociales y culturales que existen en un lugar y momento determinado.

1.2. Problemas ambientalesLos problemas ambientales se refieren a situaciones ocasionadas por actividades, procesos o comportamientos humanos, econmicos, sociales, culturales y polticos, entre otros; que trastornan el entorno y ocasionan impactos negativos sobre el ambiente, la economa y la sociedad.

la globalizacin y la industrializacin del ser humano, ha repercutido enormemente en el cambio climtico y en el impacto ambiental.

Algunos ejemplos son: la destruccin de la capa de ozono, la deforestacin, contaminacin, Destruccin del hbitat, Uso descuidado de los recursos naturales, entre otros.

2. tecnologas empleadas en el estudio del medio ambienteHoy en da con los avances tecnolgicos de la ltima dcada, podemos predecir algunos problemas en el medio ambiente casi al instante en cualquier lugar de la Tierra.

Imagen area de la deforestacin en el Amazonas

3.Sistemas informticos de simulacinLa disponibilidad de potentes ordenadores y de programas informticos muy sofisticados ha hecho posible la elaboracin de modelos de simulacin.

Los primeros modelos de simulacin aplicados a las ciencias ambientales son el World2 y World3 que analizaban el futuro que le aguardaba al planeta considerando diferentes escenarios de actuacin.

3.1. Word- 2Modelo desarrollado por Jay Forrester en el MIT (Instituto Tecnolgico de Massachusset) que plantea cinco variables para determinar el comportamiento del mundo: -Poblacin -Recursos naturales no renovables -Alimentos producidos -Contaminacin -Capital invertido

La simulacin de su comportamiento futuro se expuso en el informe Los lmites de crecimiento en El club de Roma. (1972).

La conclusin fue que no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento (poblacional y econmico) pero se podra conseguir la estabilizacin con las siguientes reducciones:-50% de la tasa de natalidad-75% en la tasa de consumo de recursos naturales-25% en la cantidad de alimento producidos-50% en la tasa de contaminacin-40% en la tasa de inversin de capital

3.2. Word-3Desarrollado por D.L.Meadows y D.H.Meadows. . Intentaron mejorar el modelo anterior.Se simulan diferentes escenarios en funcin de decisiones polticas respecto al consumo de recursos naturales.

Las conclusiones de WORD-3 se expusieron en el informe: Ms all de los lmites de crecimiento (1991).

Si se continua con la tendencia actual: Crecimiento de la poblacin, Industrializacin, Contaminacin, Produccin de alimentos, Consumo de recursos.

1 conclusin (W3): Los lmites del planeta se alcanzaran dentro de los prximos cien aos tras lo cual suceder un declive sbito e incontrolable.

2 conclusin (W3): Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecolgica y econmica, que pueden ser mantenidas por mucho tiempo de cara al futuro.

3 conclusin(W3): Cuanto antes se empiece a trabajar por esta alternativa mayores posibilidades de xito ofrece el modelo.

4. TeledeteccinDeteccin a distancia de informaciones que se producen en la superficie de la Tierra y sobre otros astros solares y que se realiza mediante satlites y sondas artificiales.

Algunas de las aplicaciones de la Teledeteccin ms destacadas son: Estudio de la erosin de playas y arenales, cartografa geolgica para la explotacin de recursos minerales y petroleros, seguimiento del movimiento de icebergs en zonas polares etc.

La teledeteccin se inici con fotografas areas desde globos, palomas mensajeras y aviones.

Para que exista una percepcin remota se debe generar algn tipo de interaccin entre el sensor (receptor) y el objeto a ser estudiado, el cual descifra la informacin que se le enva desde un objeto en determinadas condiciones.

Existen tres formas de adquirir informacin a travs de sensores remotos:

-Reflexin: Es la energa que reflejan los objetos proveniente de la luz solar.-Emisin: Energa emitida por los propios objetos-Reflexin-Emisin: El sensor emite y luego capta la reflexin como en el caso de sensores activos (radar).

En cualquiera de estos casos lo que le llega al sensor es una forma de energa electromagntica, la cual se mide por dos parmetros frecuencia y longitud de onda.

Cuando la longitud de onda es mayor (La frecuencia es menor) el contenido de energa de la onda electromagntica es menor y esto se hace mas difcil de detectar con sensores comunes.

4.1. Fotografas areas Utiliza la reflexin natural de los rayos solares y se obtiene normalmente, desde un avin. La fotografa, adems del espectro visible, puede recoger radiaciones ultravioletas e infrarrojas cercanas, si se emplean pelculas y filtros adecuados.

Visin estereoscpica: Se realizan dos tomas del mismo territorio, en dos pasadas distintas y con diferente ngulo de incidencia, de forma similar a las imgenes tomadas por cada uno de nuestros ojos. Las dos imgenes del par tienen un recubrimiento de 2/3. La observacin se realiza con un estereoscopio y las imgenes que se ven reflejan el relieve real.

Imagen area de ZaragozaImagen area del Himalaya

4.2. Imgenes por satliteUna imagen satlite est compuesta por una matriz de puntos elementales (pxeles) generados por los captadores de los instrumentos de teledeteccin. Estos sensores miden la radiacin reflejada por unidad de superficie para unas longitudes de onda determinadas (bandas).

La intensidad de cada pxel corresponde al brillo promedio medido electrnicamente sobre el rea del terreno que corresponde a cada pxel. Normalmente un pxel contiene informacin en un rango de 128 o 256 valores de gris por lo que se puede tener as una imagen monocroma.

Conjunto de pxeles de una imagen en escala de grises.

Valores numricos correspondientes al nivel de gris en la escala 0-255 de la imagen de al lado.

La obtencin de imgenes en color, resultan de la combinacin en un programa informtico de las imgenes tomadas en tres bandas espectrales. A cada banda se le hace corresponder un color pudiendo obtener imgenes en color natural o en falso color.

4.3. RadiometraComprende un conjunto de mtodos, basados en los fundamentos fsicos de la radiacin electromagntica, que permiten obtener informacin de los objetos o fenmenos estudiados.

La radiometra se ejecuta desde radares fijos, mviles aerotransportados o bien a travs de la instalacin en satlites.

Los sensores digitales actuales son sensibles a diferentes bandas o longitudes de onda y su combinacin da lugar a la captacin de informacin de diferente tipo.

5.Satlites meteorolgicosLos satlites meteorolgicos recogen datos de la atmsfera, la superficie terrestre y el mar, con los que elaboran la informacin meteorolgica y predicciones climticas.

No ejecutan fotografas areas sino que trabajan con radiaciones recibidas fuera del espectro visible y se almacenan como matrices numricas interpretadas por diversos programas informticos. Estos valores numricos pueden visualizarse en forma de imgenes, ya sea en escala de grises, en color verdadero o en falso color.

Los satlites meteorolgicos realizan una rbita geoestacionarias o polar (satlites de informacin medioambiental).

5.1.rbita geoestacionariaEste grupo de satlites producen cada media hora imgenes actualizadas de toda la superficie terrestre, exceptuando las regiones polares.Actualmente estn operativos cinco satlites geoestacionarios idnticos dispuestos en rbita geoestacionaria alrededor del Ecuador: -GOES E (Este) y GOES W (Oeste) (EE.UU) -GMS (Japn) -GOMS (Rusia) -INSAT (India) -METEOSAT de la Agencia Espacial Europea.

Sus caractersticas comunes son: -Alta resolucin temporal: 30 minutos. -Baja resolucin espacial: 2.5 a 5 km/pxel -Captan las bandas: visible, Infrarrojo trmico y vapor de agua. -Sus movimientos estn sincronizados con el de rotacin de la Tierra

Imagen del satlite METEOSAT

5.2. rbita polarEn vez de girar alrededor de la tierra en sentido de los paralelos, lo hacen pasando por los polos.

Como a su vez la tierra tambin gira se produce un barrido total de la superficie alternando los sentidos N-S y S-N en el mismo da, dependiendo en que porcin de su rbita se encuentre el satlite. Las pasadas se producen a una altura comprendida entre los 800 y 1200 Km.

Las imgenes que transmite un satlite no son en color, sino que provienen de la combinacin de varias imgenes de distintas longitud de onda.

Una imagen visual presenta las aguas oscuras, la tierra gris y las nubes blancas. Una imagen en infrarrojos slo muestra la diferencia de temperaturas, lo caliente se ve oscuro y lo fro, claro. Los detalles terrestres slo se ven si hay diferencias de temperaturas.

rbita polarrbita geoestacionaria

6. GPS. Sistema de posicionamiento globalLos sistemas GPS estn formados por un conjunto de satlites lanzados al espacio con el objetivo de determinar las coordenadas geogrficas (latitud y longitud) de un punto cualquiera del planeta, las 24 horas del da, en cualquier condicin climtica.

Existen varios de estos sistemas. El ms conocido es el GPS (Global Position System) de EEUU, formado por 27 satlites que orbitan alrededor dela tierra a 20.200 Km de altitud. Se dise para fines militares, pero su uso se ha generalizado enormemente. El GLONASS es el sistema ruso formado por 24 satlites dispuestos en tres rbitas de 8 satlites cada una, situados a 19.100 Km de altitud. El sistema chino es el Compass.

Este sistema est constituido por tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento del usuario. La Fuerza Area de los Estados Unidos desarrolla, mantiene y opera los segmentos espacial y de control.

Cada aparato receptor, llamado GPS (navegador o receptor) capta las seales procedentes de al menos tres satlites y por triangulacin permite conocer su posicin geogrfica con una precisin de +/- 1 m, cada 15 segundos. Tambin son capaces de determinar la velocidad y direccin en que nos movemos, as como la altitud del punto geogrfico (para esto hace faltan los datos de un cuarto satlite).

6.1. Sistema GalileoEn 2005, la Unin Europea inici el lanzamiento de su propio sistema, denominado Galileo, que cuando se complete estar formado por 30 satlites situados en tres rbitas circulares a 23.000 Km de altitud. Galileo brinda ubicacin en el espacio en tiempo real con una precisin del orden de 1 metro para el sistema gratuito, y de hasta 1 cm en el de pago.

7. Programas telemticos de cooperacin internacional en la investigacin ambiental Son sistemas telemticos que se basan en la interconexin entre muchos ordenadores mediante una red de intercambio de informacin, con un objetivo comn.

Los datos se toman a travs de sensores o con instrumentos de medida convencionales, se digitaliza la informacin y se manda almacena y transmite a travs de la red.

7.1. Sistema de Informacin Geogrfica (SIG)Es una integracin organizada de hardware, software y datos geogrficos diseada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la informacin geogrficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificacin y de gestin.

El SIG funciona como una base de datos con informacin geogrfica (datos alfanumricos) que se encuentra asociada por un identificador comn a los objetos grficos de un mapa digital. De esta forma, sealando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localizacin en la cartografa.

El mtodo ms utilizado es la digitalizacin, donde a partir de un mapa impreso o con informacin tomada en campo se transfiere a un medio digital por el empleo de un programa de Diseo Asistido por Ordenador (DAO o CAD) con capacidades de georreferenciacin.

Los datos SIG representan los objetos del mundo real (carreteras, el uso del suelo, altitudes). Los objetos del mundo real se pueden dividir en dos abstracciones: objetos discretos (una casa) y continuos (cantidad de lluvia cada, una elevacin). Existen dos formas de almacenar los datos en un SIG: raster y vectorial.

7.2. El programa GLOBEPrograma Mundial de Aprendizaje y Observaciones Globales para el Beneficio del Medio Ambiente (GLOBE) coordinado en Espaa por el Centro de Investigacin y Documentacin Educativa (CIDE).Este proyecto educativo contribuye a desarrollar el aprendizaje cientfico de los estudiantes de primaria y secundaria a partir de la observacin y medicin permanente de los diferentes factores medio ambientales que los rodeanSe inicio en 1995 en la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) de Estados Unidos.Espaa se uni al programa en 1998. Cuenta en la actualidad con 275 centros escolares integrados en el programa.

Los colegios que participan en GLOBE proporcionan a sus estudiantes una oportunidad nica para desarrollar hbitos de observacin y anlisis del medio que les rodea y adquirir una formacin prctica y dinmica sobre diferentes metodologas cientficas.Les facilita, a travs del trabajo de campo y sus propias observaciones, la compresin y aprendizaje de las materias escolares relacionadas con esta rea.