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LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE. SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL. Las principales tecnologías empleadas en los estudios de Medio Ambiente son: SISTEMAS INFORMÁTICOS TELEDETECCIÓN Fotografía radiometría Sistemas de posicionamiento (GPS)

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LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

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  1. LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

  2. SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL Las principales tecnologías empleadas en los estudios de Medio Ambiente son: • SISTEMAS INFORMÁTICOS • TELEDETECCIÓN • Fotografía • radiometría • Sistemas de posicionamiento (GPS) • Sistemas de información geográfica (SIG)

  3. Sistemas Informáticos de Simulación La disponibilidad de potentes computadoras y de programas informáticos muy sofisticados ha hecho posible la elaboración de modelos de simulación. Los primeros modelos de simulación aplicados a las ciencias ambientales son el World–2 y World–3 que analizaban el futuro que le aguardaba al planeta considerando diferentes escenarios de actuación.

  4. Sistemas Informáticos de Simulación WORD-2: Modelo desarrollado por Jay Forrester en el MIT (Instituto Tecnológico de Massachusset) que plantea cinco variables para determinar el comportamiento del mundo. • Población • Recursos naturales no renovables • Alimentos producidos • Contaminación • Capital invertido

  5. Los valores de partida fueron los datos reales del año 1900

  6. La simulación de su comportamiento futuro se expuso en el informe “Los límites de crecimiento” en El club de Roma. (1972). La conclusión fue que no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento (poblacional y económico) pero se podría conseguir la estabilización 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 contaminación • 40% en la tasa de inversión de capital

  7. Sistemas Informáticos de Simulación WORLD-3: Desarrollado por D.L.Meadows y D.H.Meadows. . Intentaron mejorar el modelo anterior. Se simulan diferentes escenarios en función de decisiones políticas respecto al consumo de recursos naturales.

  8. Las conclusiones de WORD-3 se expusieron en el informe: “Más allá de los límites de crecimiento” (1991). Si se continua con la tendencia actual: • Crecimiento de la población. • Industrialización. • Contaminación. • Producción de alimentos • Consumo de recursos 1ª conclusión (W3): Los límites del planeta se alcanzarían dentro de los próximos cien años tras lo cual sucederá un declive súbito e incontrolable.

  9. Ejemplos de escenarios simulados por World 3

  10. 2ª conclusión (W3): Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica y económica, que pueden ser mantenidas por mucho tiempo de cara al futuro. 3ª conclusión(W3): Cuanto antes se empiece a trabajar por esta alternativa mayores posibilidades de éxito ofrece el modelo.

  11. Críticas a este modelo: Se basa en un modelo Maltusiano, que culpa al incremento de la población de todos los problemas ambientales con lo que penaliza a los países del “Sur” en su propio desarrollo demográfico y económico. Visión simplificada de la realidad que representa tendencias y no la realidad (aplicable a cualquier modelo por el hecho de serlo).

  12. Actualmente, se aplican programas de simulación basados en la teoría de sistemas (y teorías del caos) para multitud de aspectos como la calidad del aire, el estado de los bosques, la evolución del suelo…pero sobre todo en meteorología, lo que permite predecir el tiempo para intervalos de 3 o 4 días. (En ellos se apoya la predicción del tiempo).

  13. SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN TELEDETECCIÓN: (tele=distancia: detectar a distancia). (del inglés remote sensing, percepcion remota) Técnica que permite la adquisición de información o la medida de ciertas propiedades de un objeto o fenómeno sin contacto físico con el objeto o fenómeno.

  14. La teledetección pretende la captación de una perturbación (radiación electromagnética, ondas sísmicas, magnetismo, electricidad...) en el objeto o fenómeno a estudiar; dicha perturbación es registrada por medio de diferentes procedimientos para ser medida e interpretada. http://www.dielmo.com/productos/imagenes_satelite.html

  15. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN • Fuente de energía - Sistema de recepción • Superficie terrestre - Intérprete • Sistema sensor - Usuario final

  16. PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA TELEDETECCIÓN Para que exista una percepción remota se debe generar algún tipo de interacción entre el sensor (receptor) y el objeto a ser estudiado, por ejemplo el ojo humano el cual descifra la información que se le envía desde un objeto en determinadas condiciones. Existen tres formas de adquirir información a través de sensores remotos: • Reflexión: Es la energía que reflejan los objetos proveniente de la luz solar. • Emisión: Energía emitida por los propios objetos • Reflexión-Emisión: El sensor emite y luego capta la reflexión como en el caso de sensores activos (radar).

  17. En cualquiera de estos casos lo que le llega al sensor es una forma de energía electromagnética, la cual se mide por dos parámetros frecuencia y longitud de onda. Cuando la longitud de onda es mayor (La frecuencia es menor) el contenido de energía de la onda electromagnética es menor y esto se hace mas difícil de detectar con sensores comunes.

  18. RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

  19. Cuanto mas rápido vibran las ondas (más frecuencia) más energía poseen, por eso las de mayor frecuencia (ultravioleta, rayos X y gamma) son radiaciones muy dañinas, alterando los átomos (por eso se llaman radiaciones ionizantes, pudiendo dejar los átomos ionizados, es decir con carga eléctrica al alterar su número de electrones). Cuanto menos frecuencia tienen las ondas, mayor es su longitud de onda, lo que les permite recorrer grandes distancias con menor pérdida de energía (ondas de radio, televisión, móviles…).

  20. Aplicaciones de la teledetección • Información general: ilustraciones, análisis visual de imágenes • Cartografía: planimetría, generación de MDT, mapas topográficos y temáticos • Evaluación y seguimiento ambiental: seguimiento de crecimientos urbanos, vertidos peligrosos… • Agricultura: análisis de tipos de cultivos, prácticas agrícolas, estimación de estado vegetativo, productividad… • Explotación de recursos no renovables: cartografía de tipos de rocas, localización de estructuras geológicas ..asociadas a determinados recursos • Recursos naturales renovables: tipos de cubierta vegetal, seguimiento de talas, seguimiento de áreas quemadas, estimación de biomasa, localización y seguimiento de humedales… • Meteorología • Detección y seguimiento del cambio global • Vigilancia y reconocimiento militar • Obtención de evidencias legales

  21. Información medioambiental suministrada por la teledetección • Atmósfera: aerosoles; humedad atmosférica; temperatura atmosférica; vientos atmosféricos; tipo de nube, cantidad y temperatura del techo de la nube; propiedades y perfil de partículas nubosas; agua líquida y precipitación; ozono; radiación y gases trazadores • Tierra: Albedo y reflectividad; topografía; humedad del suelo; vegetación; temperatura superficie terrestre • Océano: color y biología; topografía del océano y corrientes; viento de la superficie del mar; temperatura superficial del mar; altura y espectro del oleaje. • Nieve/hielo: topografía de la capa del hielo; límite, cubierta y profundidad de la nieve; límite y espesor del hielo oceánico

  22. La fotografía las cámaras fotográficas son el medio más utilizado en teledetección. En la actualidad la película fotográfica ha sido desplazada por el formato digital. Fotografías aéreas: Utiliza la reflexión natural de los rayos solares y se obtiene normalmente, desde un avión. La fotografía, además del espectro visible, puede recoger radiaciones ultravioletas e infrarrojas cercanas, si se emplean películas y filtros adecuados.

  23. Las fotografías aéreas convencionales aportan imágenes fácilmente interpretables, al corresponder con la visión ocular normal. En el laboratorio se observará mediante un estereoscopio de espejos dos fotografías aéreas verticales que fueron tomadas consecutivas y tienen un recubrimiento en torno a 2/3, esto hará que las imágenes que se vean reflejen el relieve real (se ven tridimensionales) formas del relieve, ríos, usos del suelo (cultivos, minería…), carreteras…

  24. Tipos de ondas de deteción Zona visible (V) región central. - Azul: (de 0,4-0,5) – B - Verde: (0,5-0,6) – G - Rojo: (0,6-0,7) – R Infrarrojo (IR) - (IRP) infrarrojo próximo(0,7-1,3) Detecta masas vegetales - (IRM) infrarrojo medio (1,3-8) detecta humedad. - (IRT) infrarrojo lejano o térmico (8-14) detecta calor producido por el Sol, seres vivos, incendios. Microondas (1mm-1m.) - Utilizadas para tomar imágenes sin iluminación o con nubes.

  25. radiometría Una disciplina complementaria de la teledetección es la radiometría, (radiación-medición), que comprende un conjunto de métodos, basados en losfundamentos físicos de la radiación electromagnética, que permiten obtener información de los objetos o fenómenos estudiados. La radiometría se ejecuta desde radares fijos, móviles aerotransportados o bien a través de la instalación en satélites. Los sensores digitales actuales son sensibles a diferentes bandas o longitudes de onda y su combinación da lugar a la captación de información de diferente tipo.

  26. Sensores de barrido multiespectral: - Los sensores hacen un barrido fundamentalmente en el visible e I.R. de la superficie de forma perpendicular al movimiento del satélite. - Las radiaciones son separadas según su longitud de onda y convertidas en una señal digital. Sensores de microondas: - Pasivos : Radiómetro: captan la radiación emitida por la superficie terrestre incluso nieve o hielo (cuerpos fríos) - Activos: RADAR. Se emite el pulso de microondas y se recoge. Se mide la variación y el tiempo de retorno. La señal de microondas se distorsiona por la diferente reflexión de la cubiertas terrestres.

  27. Satélites meteorológicos y de información medioambiental: No ejecutan fotografías aéreas sino que trabajan con radiaciones recibidas fuera del espectro visible y se almacenan como matrices numéricas interpretadas por diversos programas informáticos. Estos valores numéricos pueden visualizarse en forma de imágenes, ya sea en escala de grises, en color verdadero o en falso color. Los satélites meteorológicos recogen datos de la atmósfera, la superficie terrestre y el mar, con los que elaboran la información meteorológica y predicciones climáticas.

  28. Los principales satélites meteorológicos son las series TIROS y GOES estadounidenses y la serie METEOSAT europea. Los satélites medioambientales recogen observaciones de gran cantidad de variables físicas y químicas de la superficie terrestre y su atmósfera, incluyendo el estado de la vegetación, los recursos y la contaminación. Los principales son la serie LANDSAT y los satélites TERRA y EO–1 que vigilan aerosoles, temperatura, glaciares, contaminación, vegetación, incendios… y los satélites europeos ENVISAT y ERS en estudios oceánicos, meteorológicos, medioambientales (NOx, O3, O2…), exploraciones arqueológicas, análisis de desastres naturales, vigilancia de icebergs…

  29. Ikonos Sur de Manhattan antes y después del 11 de Septiembre de 2001, 15/9/2001 Cortesía: spaceimaging.com

  30. Órbitas de los satélites: Geoestacionaria: El satélite está situado a gran altitud, siempre sobre el mismo punto, moviéndose de forma sincronizada con la rotación de la Tierra. Órbita polar: El satélite rota de forma circular pasando por los polos a baja altura.

  31. Imagen radar del Envisat del derrame de crudo del Prestige

  32. Imagen radar del volcán Pinatubo la sensación de color se logra combinando 3 señales recogidas (total, vertical y horizontal) y asignándoles 3 colores.

  33. GPS : Sistema de posicionamiento global Sistema formado por unos aparatos que nos permiten conocer nuestra posición exacta sobre la superficie terrestre, gracias a la triangulación de las señales emitidas por satélites.

  34. El sistema de posicionamiento global (GPS) desarrollado por EEUU con fines militares es ahora ampliamente utilizado con fines civiles. Consiste en 24 satélites que se pueden comunicar con uno aparatos llamados receptores GPS que te permiten medir la posición (longitud, latitud y altitud) en cualquier instante.

  35. SIG : sistemas de información geográfica. Para satisfacer la necesidad de tratar la información georreferenciable (es decir, susceptible de ser localizada sobre la superficie terrestre) surgen los denominados Sistemas de Información Geográfica (SIG), como sistemas de procesamiento de datos capaces de tratar, de manera integrada, información de naturaleza geográfica (situación espacial de los elementos) y alfanumérica (descripción de dichos elementos). Este procesamiento incluye la captura, almacenamiento, edición, análisis y representación de los datos.

  36. Son programas informáticos que contienen una gran cantidad de datos de una zona organizados en capas. Base de datos con información geográfica. Se puede gestionar fácilmente toda la información sobre un territorio.

  37. Proyecto Corine El proyecto CORINE Land Cover (CLC), tiene como objetivo fundamental la captura de datos de tipo numérico y geográfico para la creación de una base de datos europea a escala 1:100.000 sobre la Cobertura y/o Uso del Territorio (Ocupación del suelo). El proyecto se engloba dentro del Programa CORINE (Coordination of Information of the Environment), el cual se inicia El 27 de junio de 1985 en virtud de una decisión del Consejo de ministros de la Unión Europea (CE/338/85). El programa CORINE pasa en 1995 a ser responsabilidad de la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA)

  38. Páginas WEB interesantes • Instituto Nacional de Meteorología: • http://www.inm.es/ http://www.inm.es/web/infmet/satel/meteose.html http://www.inm.es/web/infmet/radar/radar.html • Página de búsqueda imágenes de cualquier lugar del mundo: http://earth.google.com/ • Agencia europea del medio ambiente: http://www.eea.eu.int/main_html • Instituto Geográfico Nacional http://www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Teledeteccion/htm • Otras páginas: http://recursos.gabrielortiz.com/ http://www.allmetsat.com/ http://www.landsat.org/

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