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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)
•Sistemas de información geográfica (SIG)
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.
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
Los valores de partida fueron los datos reales del año 1900
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
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.
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.
Ejemplos de escenarios simulados por World 3
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.
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).
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).
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.
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
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN
- Fuente de energía
- Sistema de recepción
- Superficie terrestre
- Intérprete
- Sistema sensor
- Usuario final
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).
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.
RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS
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…).
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
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
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.
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…
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.
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.
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.
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.
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…
Ikonos Sur de Manhattan antes y después del 11 de Septiembre de 2001, 15/9/2001
Cortesía: spaceimaging.com
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.
Imagen radar del Envisat del derrame de crudo del
Prestige
Imagen radar del volcán Pinatubo la sensación de color se logra
combinando 3 señales recogidas (total, vertical y horizontal) y
asignándoles 3 colores.
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.
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.
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.
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.
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)
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_GEOGRAFI
CO/Teledeteccion/htm
Otras páginas:
http://recursos.gabrielortiz.com/
http://www.allmetsat.com/
http://www.landsat.org/