TEMA 3

NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LA INVESTIGACIÓN DEL MEDIO

AMBIENTE

IES Licenciado Francisco Cascales ( Murcia)Departamento de Ciencias Naturales Francisco Javier Zamora García

INTRODUCCIÓNSi aumenta la tecnología, aumenta la explotación de los recursos y por tanto aumentan los impactos ambientales.

En los últimos años la informática ha dado lugar a una gran revolución en las costumbres sociales.

El acceso a internet, la telefonía móvil, los satélites espaciales han permitido grandes avances, entre ellos la posibilidad de entender mejor todo lo relativo al funcionamiento del medio ambiente

Las principales tecnologías empleadas en los estudios medioambientales son: sistemas informáticos, teledetección, los GPS, los SIG y otros sistemas telemáticos.

1. 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.

2. FUNDAMENTOSLos satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) describen órbitas a gran altura sobre la Tierra en ubicaciones precisas. Permiten que el usuario de un receptor de GPS determine de forma exacta su latitud, longitud y altitud. El receptor mide el tiempo que tardan en llegar las señales enviadas desde los diferentes satélites (A, B y C). A partir de esos datos, el receptor triangula la posición exacta. En todo momento, cada punto de la Tierra recibe cobertura de varios satélites.

Se necesitan tres satélites para determinar la latitud y la longitud, mientras que un cuarto satélite (D) es necesario para determinar la altitud.

2. APLICACIONES DEL SPS:Control de tráfico, navegación, tráfico aéreo, rescate de personas, coordinación en extinción de incendios, realización de mapas, localización de animales, bosques, hábitats, explotaciones minerales, etc.

DISTINTOS SPS

GPS. Americano. 24 satélitesGLONASS. Ruso. 24 satélitesGALILEO. Europa. 30 satélites.

3. SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN

• Detección remota a través de sensores.

• Teledetección: técnica que permite la detección, observación a distancia y la obtención de imágenes de la superficie de objetos, mediante el análisis de la radiación electromagnética que emiten o reflejan recibida por sensores en aviones o satélites

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEDETECCIÓN

• SENSOR: Cámaras situadas en aviones o satélites (+800km.)

• En función de la ENERGÍA DETECTADA:- Pasivos: Capta energía externo al sensor, del sol o emitida por elementos terrestres.- Activos: Emite energía y capta el reflejo producido por la superficie terrestre.

• CENTRO DE RECEPCIÓN: Se transmite información digital a la tierra. Se corrige imperfecciones y se destacan algunos elementos.

• SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN:

EMPLEO DE LA TELEDETECCIÓN.Aporta datos sobre el territorio de manera exacta, rápida y fiable.

Se obtienen gran cantidad de imágenes de amplias zonas terrestres.

Permite la observación periódica y la comparación.

Actualmente se emplea para observar la dinámica de los hielos o desiertos, el cambio climático, el agujero de ozono, el fenómeno de El Niño, usos del suelo, evaluaciones de daños en cultivos, para predecir cosechas y sequías, para detectar impactos de obras, mareas negras, para localizar fracturas, etc.

RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS

• La atmósfera es un filtro para las radiaciones.Sólo se utilizan aquellas radiaciones que atraviesan la

atmósfera : ventanas atmosféricas

Radiaciones utilizadas en teledetección• Zona visible (V) región central. Fotos aéreas

- 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.

FOTOGRAFÍAS AÉREAS

• Utiliza la reflexión natural de los rayos solares y se obtiene normalmente, desde un avión. Las fotografías aéreas convencionales aportan imágenes fácilmente interpretables, al corresponder con la visión ocular normal. La fotografía, además del espectro visible, puede recoger radiaciones ultravioletas e infrarrojas cercanas, si se emplean películas y filtros adecuados.

FOTOGRAFÍAS AÉREAS• Las fotografías mas utilizadas son las verticales, pues

permiten visión estereoscópica (se ven tridimensionales si se superponen dos fotografías adyacentes que tengan al menos un 60% de recubrimiento); por su parte, las fotografías oblicuas son bastante usadas para obtener imágenes de edificios y ciudades. Las fotografías aéreas verticales consisten en sobrevolar el territorio con un avión y tomar fotografías de eje vertical recubriendo el territorio con fotogramas que se solapen tanto longitudinal como transversalmente, obteniéndose el recubrimiento necesario para verlas en el estereoscopio.

• Imágenes estereoscópicas: son dos imágenes realizadas del mismo punto, desde diferentes puntos. Se ve una imagen tridimensional.

SATELITES METEOROLÓGICOS Y DE INFORMACIÓN MEDIOAMBIENTAL

SATELITES METEOROLÓGICOS Y DE INFORMACIÓN MEDIOAMBIENTAL

No son fotografías aéreas, las imágenes de satélite representan una forma de captura indirecta (reciben las ondas electromagnéticas que se reflejan o que emiten los objetos, captando radiaciones recibidas fuera del espectro visible) y se almacenan como matrices numéricas. Mediante 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.

Ver tabla 3.2 pag. 72

Ejercicio 5 pag. 72

Imágenes Landsat TM. ¿Cual es la resolución espacial sabiendo que representa una superficie de 15x15 km.? (pixel de 30x30m.) ¿Número de píxeles?

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…

Mecanismos de la teledetección• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

IMAGEN DE TELEDETECCION SATELITE LANDSAT

Sistemas DE Información Geográfica (SIG)

• 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.

Caseta meteorológica

Sistema informático que graba, almacena y analiza la información sobre los elementos que componen la superficie de la Tierra. Un SIG puede generar imágenes de un área en dos o tres dimensiones, representando elementos naturales como colinas o ríos, junto a elementos artificiales como carreteras, tendidos eléctricos, núcleos urbanos o estaciones de metro mediante puntos, líneas, figuras geométricas u otras. Los expertos utilizan las imágenes del SIG como modelos, realizan mediciones precisas, recogen datos y corroboran sus teorías con la ayuda del ordenador o computadora.

Proyecto Corine

http://dataservice.eea.europa.eu/atlas/default.asp?refid=2D511360-4CD0-4F20-A817-B3A882ACE323

IMAGEN DEL NOAA-11

5. RADIOMETRÍA Y SUS USOS

Una disciplina complementaria de la teledetección es la radiometría, de radio (radiación) y metría (medición), que comprende un conjunto de métodos, basados en los fundamentos físicos de la radiación electromagnética, que permiten obtener información de los objetos o fenómenos estudiados. Sus usos son los vistos en teledetección: estudios de vegetación, contaminación, meteorología…

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

6. SISTEMAS INFORMÁTICOS Y SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL

• WORLD-2: • Desarrollado por Jay Forrester en el MIT.• Modelo cuyas variables para determinar el

comportamiento del mundo son cinco: población, recursos naturales no renovables, alimentos producidos, contaminación y capital invertido.

• La simulación de su comportamiento futuro se expuso en el informe ”Los límites de crecimiento” (El club de Roma 1972).

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

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.

CONCLUSIONES DE WORD-3: Informe más allá de los límites de crecimiento.

• Si se continua con la tendencia actual:– Crecimiento de la población.– Industrialización.– Contaminación.– Producción de alimentos– Consumo de recursos.

Los límites del planeta se alcanzarán 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 2º alternativa mayores posibilidades de éxito.

Críticas a este modelo:

Modelo Maltusiano, que culpa al incremento de la población de todos los problemas ambientales (Penaliza a los países del “Sur”).

Visión simplificada de la realidad que representa tendencias y no la realidad.

Aportaciones.

Precursor de los indicadores PER

Estos modelos han sido la base de otrosmuchos estudios de temas relacionados