TEMA 3. LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA

INVESTIGACIÓN DEL MEDIOAMBIENTE

1. IntroducciónEn los últimos 30 años el ordenador se ha convertido en una herramienta de gran aplicación en los estudios medioambientales:- Usos informáticos- Usos telemáticos o de comunicación a distancia:•Trabajo en red•Internet•Telefonía móvil•Satélites espaciales•Aplicaciones multimedia (videoconferencias)Todo ha contribuido a una mejora en la cooperación internacional y la creación de comunidades virtuales de trabajo, aunque el 79 % de los usuarios de internet se concentra en las grandes ciudades de los países industrializados (14 % de la población mundial).

2. Sistemas informáticos y simulación medioambientalEl Club de Roma, fundado en 1968, encargó la realización

de sistemas o modelos informáticos con aplicación medioambiental con objeto de explicar de forma global el

funcionamiento del mundo.Se obtuvieron dos modelos de simulación:

a)World-2 Desarrollado por Jay Forrester en el MIT. Cinco variables determinan el comportamiento del

mundo:PoblaciónRecursos naturales (no renovables)Alimentos producidosContaminaciónCapital invertido

La simulación de su comportamiento futuro se expuso en el informe ”Los límites de crecimiento”(El club de Roma).

Conclusión: no podemos mantener por un tiempo indefinido nuestro actual ritmo de crecimiento (poblacional y económico).

Son necesarias una serie de reducciones de todos los parámetros iniciales:• Un 50 % en la tasa de natalidad• Un 75 % en la tasa de consumo de recursos naturales• Un 25 % en la cantidad de alimentos producidos• Un 50 % en la tasa de contaminación• Un 40 % en la tasa de inversión de capital

b)WORLD-3Desarrollado 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 en el informe Más allá de los límites del crecimiento (1991):1.-Si se continúa con la tendencia actual de crecimiento de la población mundial, la industrialización, la contaminación, la producción de alimentos y el consumo de recursos, los límites del planeta se alcanzarán dentro de los próximos cien años. El resultado sería un declive súbito de población y de capacidad industrial. Si se modifican las variables el sistema puede llegar a estabilizarse.

2.- Es posible modificar las tendencias de crecimiento y establecer unas normas de estabilidad ecológica y económica que pueden ser mantenidas por mucho tiempo en el futuro.

3.-Si los pueblos de la Tierra se deciden por esta segunda alternativa, cuanto antes se empiece a trabajar a favor de ella mayores serán sus posibilidades de éxito.

Las críticas a los modelos:•Son maltusianos: culpa al aumento de población de todos los problemas ambientales y con ello a los países del Sur que son, por otra parte, los que menos recursos consumen.

•Se trata de modelos, es decir, de versiones simplificadas de la realidad y representan tendencias posibles no evolución real.

3. Sistemas de teledetecciónEs la técnica que permite la observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie terrestre desde sensores instalados en aviones o en satélites artificiales.

a )Componentes de un sistema de teledetecciónSensor. Capta, codifica y transmite las imágenes de la superficie terrestre. Este sesituaría en un avión o satélite que actúa de plataforma.

Flujo de energía detectada por los sensores. Según sea externa o interna los clasifica en:

o Sensores pasivos. Recogen energía que procede del Sol y se refleja en la superficie terrestre o bien energía procedentes de los elementos situados en la superficie.o Sensores activos. Emiten un tipo de radiación y captan el reflejo de la misma por parte de la superficie terrestre

Centro de recepción. La imagen formada por los sensores se convierte en una información digital que se recoge con ayuda de antenas situadas en el radio de acción de algún satélite. Aquí se procesa y se corrige la información digital, se destacan los elementos de mayor interés para facilitar su interpretación y se distribuye a los interesados tanto en formato digital, como analógico o visual.

Sistema de distribución. Suele ser de tipo telemático para facilitar el acceso a la información recogida para su estudio e interpretación de cara a extraer conclusiones y/o tomar decisiones.

3.b Empleo de la teledetecciónComienza a emplearse a mediados del siglo XIX con las primeras fotografías aéreas tomadas desde un globo.Se desarrolla para usos militares durante el siglo XX y se mejora con el uso de satélites espaciales.La teledetección aporta datos sobre el territorio de una forma más exacta, rápida y fiable que los métodos tradicionales, abarca grandes áreas de la superficie terrestre, incluso las más inaccesibles y permite la comparación a lo largo del tiempo.

Se emplea en el estudio de:•Avance y retroceso de los hielos o de los desiertos•Cambio climático•Agujero de ozono•Fenómeno del Niño•Usos, evaluación y deterioro del suelo•Daños en la agricultura por plagas o fenómenos atmosféricos

•Riesgos de sequía o de incendios•Impactos de las explotaciones mineras o presas•Mareas negras•Riesgos de volcanes o terremotos

Ventajas y aplicaciones de la teledetección espacial •Cobertura global y sinóptica•Observación sistemática y actualización continua de datos•Homogeneidad de los datos•Formato digital de la información

c) radiaciones utilizadasLa atmósfera es un filtro para las radiaciones.Sólo se utilizan aquellas radiaciones que atraviesan la atmósfera : ventanas atmosféricas que se dividen en tres regiones diferentes:

1.-Zona visible (V) región central.El ojo sólo percibe

- Azul: (de 0,4-0,5) – B- Verde: (0,5-0,6) – G- Rojo: (0,6-0,7) – R

Se emplean en fotografías convencionales pancromáticas (b/n) o en color

2.-Infrarrojo (IR)- (IRP) infrarrojo próximo(0,7-1,3) Detecta masas

vegetales- (IRM) infrarrojo medio (1,3-8). Recoge el calor

emitido por los objetos o medios cuando contienen 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.

d) .- imágenes de teledetecciónCaracterísticas de las imágenes: Están divididas en pequeños recuadros o unidades mínimas de informción : pixel y es la superficie mínima detectada. Tiene asociado un valor, cifra o dígito que corresponde a un tono de gris concreto

Resolución de un sensor: Es la medida de su capacidad para discriminar los detalles. Varios tipos: • Resolución espacial. Tamaño del píxel y representa el área menor que puede distinguirse de su entorno.

•Resolución temporal. Frecuencia con que se actualizan los datos o lo que es lo mismo el tiempo que transcurre desde que el sensor toma una imagen hasta que toma otra imagen en la misma zona de la superficie terrestre • Resolución radiométrica. Capacidad para discriminar las variaciones de intensidad y se mide por el número de tonos de gris que posee una imagen.(6 bits por pixel –> 26=64 niveles gris)

Resolución espectral. Longitudes de onda o bandas de detección que es capaz de medir. La mayoría de los satélites poseen sensores que operan más de una banda del espectro y se denominan multibanda.

Obtención de imágenes en color:Cámaras compuestas por sensores digitales que son sensibles a diferentes bandas o longitudes de onda.Combinando tres de esas bandas y asignándolas un color a cada una: - Color natural o RGB=321Cada pixel de imagen resultante tendrá un color que va a depender de la combinación de los tres anteriores - Falso color o RGB=432Muy útiles cuando se trata de realzar los detalles, para la detección de masas vegetales (mayor canto más intenso sea el rojo) , de los recursos mineros, de las zonas ocupadas por el agua (color negro) y de los espacios urbanizados - Otras como RGB=754, RGB=742 …Existen también imágenes térmicas obtenidas empleando película sensible a la radiación infrarroja emitida por las nubes y por todos los objetos situados sobre la superficie terrestre.

e) Mecanismos de la teledetección1.-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. Útiles para el estudio de fenómenos globales. - Órbita polar: El satélite rota de forma circular pasando por los polos a baja altura. abarcan una zona más pequeña pero con más detalle

2.-Sensores de barrido multiespectral:

Los sensores hacen un barrido 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.

4.-Imágenes estereoscópicas: Desde aviones o satélites y empleando imágenes de sensores multibanda y sensores deradar simultáneamente son dos imágenes realizadas del mismo punto, desde diferentes puntos. Se ve una imagen tridimensional.5.-Radarmetría: Los sensores radar nos dan información sobre la altitud del terreno Hace una representación topográfica del terreno a base de bandas coloreadas a intervalos regulares.

3.-Sensores de microondas: - Pasivos : captan la radiación emitida por nieve o hielo (cuerpos fríos) - Activos: RADAR. Se emite el pulso de microondas y se recoge.

La señal de microondas se distorsiona por la diferente reflexión de la cubiertas terrestres.

Los sensores de radar son útiles:En el estudio del relieveCuando el cielo está cubierto o es de nochePara detectar movimiento en la superficie del mar o en la tierraPara comprobar el vigor de la vegetación, crecimiento de cosechas, estado de bosquesValoración del alcance de mareas negras

4.-Imágenes anaglíficas: Imágenes estereoscopicas generadas por una imagen roja y otra azul.

5.-Interferometría: se basa en la realización de dos imágenes distintas de un mismo lugar tomadas por sensores de interferometría de radar en dos pasadas realizadas en días diferentes

6.- sensores lídar

Su funcionamiento se basa en que el sensor emite un pulso de láser , en ondas visibles o en infrarrojos que choca contra los contaminantes o el polvo atmosférico, dispersándose y retornando de nuevo al sensor

3.f Aplicaciones multidisciplinares En la actualidad hay alrededor de 45 satélites en órbita provistos de gran variedad de sensores que proporcionan gran cantidad de información sobre numerosos parámetros geofísicos y fenómenos que permiten conocer cada vez mejor el funcionamiento del sistema Tierra.Las disciplinas que más datos obtienen son:Meteorología. Predicción, evolución de fenómenos, etc.Agricultura. Identificación, seguimiento, gestión, etc. de cultivosGeología. Identificación de estructuras y recursos mineralesHidrología. Cartografía de zonas afectadas por inundaciones, zonas vulnerables, calidad de aguas, explotación de acuíferos, etc.Biogeografía. Inventario de recursos forestales, cartografía de zonas afectadas por incendios, plagas, desertización, etc.

Gestión de zonas costeras. Cambios en la línea de costa, vertidos, dinámica litoral, etc.Oceanografía. Bancos de pesca, corrientes, anomalías térmicas, cartografía de los fondos, contaminación marina, etc.

4.- SISTEMAS GLOBALES DE NAVEGACIÓN POR SATÉLITE

Son conjuntos de satélites artificiales lanzados al espacio con el objetivo de determinar las coordenadas geográficas de un punto cualquiera del planeta , las 24 horas y sean cuales sean las condiciones climáticas

Útiles para:•Navegación terrestre y marítima•Rescate de personas•Seguimiento de animales en estudio•Localización de incendios, mareas negras, bosques•Coordinación de trabajos de extinción•Realización de mapas

El GPS es un Sistema formado por unos pequeños aparatos que captan señales emitidas por satélites diseñados con este fin.Existen 27 satélites GPS situados a 20.200 km de altitud.Cada aparato, según su posición, recibe señales de al menos 3 satélites y por triangulación, cada 15 segundos, nos permite conocer datos sobre la posición (latitud, longitud y altitud) de cualquier punto geográfico con exactitud de +- 1 m

Pueden informar sobre la velocidad y dirección con la que un objeto se mueve.

El GlONASS designa la sistema ruso que consta de 24 satélites dispuestos en tres órbitas de 8 satélites cada una

En 2005 la Unión europea inicio el lanzamiento de un sistema global de navegación por satélite llamado Galileo que consta de 30 satélites

5. Sistemas telemáticos apoyados en la teledetección5.a Los SIG (Sistemas de Información Geográfica)Programa de ordenador que contiene un conjunto de datos espaciales de la misma porción de un territorio, dividido en celdillas o teselas, y organizados de forma geográfica, en capas superpuestas en las que se describen:•Topografía, pendientes•Hidrografía•Litología•Vegetación•Localidades•Infraestructuras, etc.Datos obtenidos a partir de

fotografías de satélites o de mapas.

Están destinados a:Almacenar, representar gráficamente, manipular y gestionar una información sobre el territorio que se guarda en formato digital y se actualiza continuamente.Realizar simulaciones si se modificara algún parámetro de alguna de las capas.Facilitar estudios de medio ambiente como prevención de riesgos, gestión de recursos y detección de impactos.

5.b Sistemas telemáticos de cooperación internacionalWMO (World Meteorological Organization, 1950)Uno de los más importantes es el basado en la información meteorológica. Existe un sistema de Vigilancia Meteorológica Mundial desde 1968 que cuenta con equipos de teledetección, estaciones terrestres y marinas por todo el planeta, un sistema de telecomunicaciones que pone en conexión todos los Centros Meteorológicos Nacionales.

Los satélites meteorológicos realizan un barrido multiespectral que opera en bandas visibles y también en infrarrojo de modo que pueden estudiar el estado de la atmósfera y también los tipos de nubes y la evolución de los huracanes.

Programa CORINE (Coordination of Information on the Environment)Proyecto dirigido por la Agencia Europea del Medio Ambiente (AEMA) para recopilar datos, coordinar y homogeneizar la información sobre el estado del medio ambiente y los recursos naturales en la Unión Europea.Incluye varios programas centrados en distintos sistemas (Corine-Land cover, Corine-aire, etc.)Cuenta con datos recogidos por satélites como LANDSAT y SPOT.

Así, en el primero de los programas se ha llegado a la conclusión de que la desertización en España está siendo menor de lo que se pensaba para estos 10 años porque la reforestación está compensandoen parte la pérdida de masa forestal por incendios.

Programa GLOBE (Global Learning and Observations to Benedit the Environment)Es un programa eminentemente educativo de carácter internacional, práctico y científico.Comenzó en 1995 en Estados Unidos y hoy participan en él más de 15.000 centros de Primaria y Secundaria de casi cien países, también en España.Consiste en el registro de datos relativos a un buen número de parámetros ambientales en cuatro apartados (atmósfera, hidrología, suelo y vegetación). Los datos se toman en el centro y en el entorno más cercano y se ponen en común enPretende aumentar el grado de concienciación de los estudiantes de todo el mundo sobre los problemas ambientales.