Tema 1: Medioambiente y dinámica de sistemas

1. El medioambiente

Conjunto de disciplinas que estudian los componentes de la Tierra, organizados en sistemas terrestres (atmósfera, hidrosfera, biosfera y geosfera) las relaciones que existen entre ellos y las relaciones que establecen con el ser humano.

Su objetivo es encontrar soluciones a los problemas mediombientales.

2. El medioambiente

“Conjunto de componentes físicos, químicos, biológicos y sociales capaces de causar efectos directos o indirectos, en un plazo corto o largo, sobre los seres vivos y las actividades humanas.”

(Conferencia Naciones Unidas para el Medio Ambiente Humano, Estocolmo, 1972)

2. El medioambiente

• Componentes físico-químicos atmósfera, hidrosfera y geosfera.

• Biológicos seres vivos (biosfera)

• Sociales humanidad (antroposfera)

Todos estos componentes interaccionan entre sí y lo que ocurre en un uno tiene repercusión en los otros, sobre todo en los seres vivos y las actividades humanas.

2. El medioambienteMedio natural

Atmósfera

Biosfera Geosfera

Hidrosfera

Antroposfera

Todos los componentes del medioambiente están interrelacionados de forma que cualquier intervención en el entorno, por puntual que sea, provoca un efecto dominó.

2. El medioambiente

Ejemplos:

¿Qué ocurriría si aumentamos el consumo de combustibles fósiles?

¿Qué consecuencias tiene la tala de árboles?

2. El medioambienteEl estudio del medio ambiente es interdisciplinar:

Medioambiente

EconomíaEcología

Medicina

Sociología

Derecho

Biología

Física

Geología

Química

Arquitectura

Ingeniería Matemáticas

Geografía

3. Los sistemas y la teoría general de sistemas

Sistema: conjunto de componentes que funcionan como un todo y entre los que se producen estrechas relaciones de interacción.

Ejemplos de sistemas: el cuerpo de un ser vivo, una fábrica, un ecosistema, etc.


Teoría general de sistemas: analiza el funcionamiento global de un sistema considerándolo como un conjunto de elementos que interaccionan.

Es muy adecuado para el estudio de la Tierra y el medioambiente.

• Dinámica de sistemas:

Estudia las relaciones causa-efecto que se establecen entre dos o más componentes de un sistema (variables).

Pueden ser de dos tipos


Simples

Complejas

• Dinámica de sistemas



Simples:

a) Directas o positivas: “el aumento de A, causa un aumento de B” y “una disminución de A causa una disminución de B”. Se indican con un signo + encima de la flecha.



Simples:

b) Inversas o negativas: “el aumento de A, causa una disminución de B” y “una disminución de A causa un aumento de B”. Se indican con un signo - sobre la flecha.



Simples

c) Encadenadas: formadas por más de dos variables unidas mediante flechas. Para interpretar la información hay que leerlas dos a dos.

Podemos reducirlas a una sola relación contando el número de relaciones negativas que haya:✓Si el número es par (el 0 es par) la relación resultante

será positiva.✓Si el número es impar la relación será negativa.



Simples:

c) Encadenadas:


Dinámica de sistemas



Complejas:

a) Bucles de realimentación positiva: “al aumentar A, aumenta B y al aumentar B, aumenta A”

Se establecen en cadenas cerradas que tienen un número par de relaciones negativas.

Se indican con un signo + en el centro de un círculo.


• Tipos de sistemas:

Atendiendo a los intercambios de materia y energía del sistema con su entorno, éstos pueden ser:

AisladosCerradosAbiertos



✓Abiertos: en ellos se producen entradas y salidas de materia y energía.



✓Cerrados: en ellos no hay intercambio de materia pero sí de energía.



✓Aislados: en ellos no hay intercambio de materia ni de energía.


• Modelos de sistemas:

Son representaciones simplificadas que simulan los fenómenos del mundo real.

✓Tienen que ser sencillos y manejables.

✓Tienen que representar la realidad con la máxima fidelidad posible.


• Modelos de sistemas:

Se distinguen dos tipos de modelos:

Caja negra: se analizan las entradas y salidas de materia y energía pero no los elementos constitutivos, sus relaciones, ni sus interacciones.

Caja blanca: Además de las entradas y salidas de materia y energía, se analizan sus elementos constitutivos, sus relaciones e interacciones se analiza el funcionamiento del sistema.


La Tierra como sistema de caja negra:

✓Se puede considerar la Tierra como un sistema cerrado:

• Entra y sale energía. La energía que entra es radiación electromagnética procedente del sol y la que sale es la radiación reflejada y la infrarroja procedente de la superficie.

• No hay intercambio de materia (la entrada por meteoritos es despreciable)


La Tierra como sistema de caja blanca:

✓La maquinaria climática es el sistema de caja blanca que controla el clima terrestre y que está formado por una serie de subsistemas interrelacionados:

• Atmósfera (A)

• Hidrosfera (H)

• Geosfera (G)

• Biosfera (B)

• Criosfera



El efecto invernadero y su incremento

• Se origina en los 12 primeros km de la atmósfera por la presencia de

CO2, CH4, N2O y vapor de agua, principalmente.

• Son transparentes a la radiación solar, que los atraviesa, pero no a la

radiación infrarroja, procedente de la superficie de la Tierra calentada

por el sol. Retienen este calor incrementando la temperatura de la

atmósfera.


La Tierra como sistema de caja blanca


• El efecto invernadero permite que haya una temperatura media en la

Tierra de 15ºC, ideal para la vida.

• La concentración de estos gases no es constante varía con el ciclo del

agua y el ciclo del carbono.

• No hay que confundirlo con el incremento del efecto invernadero,

que supone un desmesurado aumento de los gases de efecto

invernadero como resultado de las actividades humanas

(combustibles, deforestación, incendios, etc.)



El efecto albedo

✓El albedo es el porcentaje de radiación solar reflejada por la Tierra del total que recibimos del Sol.

✓Cuanto más claras son las superficies, mayor es el efecto albedo y por tanto, menor su temperatura.

✓Al aumentar la superficie helada, disminuye la temperatura y por tanto aumentará dicha superficie.



El efecto albedo



El efecto albedo

Como consecuencia del efecto invernadero han mermado mucho los glaciares

¿Qué consecuencia tiene eso sobre el albedo? ¿Y sobre el clima global?



Las nubes

✓Las nubes tienen una doble acción sobre el clima:

1. Incrementan el albedo, reflejando radiación solar.

2. Devuelven a la superficie radiación infrarroja, incrementando el efecto invernadero.

✓El tipo de efecto predominante dependerá de donde están las nubes, si las nubes están bajas aumentará el albedo, si la nube está alta, aumentará el efecto invernadero.



Volcanes

✓ Las erupciones volcánicas tienen un doble efecto sobre el clima, depende de los productos emitidos y la altura alcanzada por estos.

1. Descenso de la temperatura: si liberan a la atmósfera gran cantidad de polvo o abundante SO2.

• El polvo impide la entrada de radiación y el SO2 reacciona con el agua y forma unas espesas brumas de H2SO4 que actúan como pantalla solar.

• El efecto será mayor cuanto mayor altitud hayan alcanzado las emisiones, ya que su permanencia en la atmósfera será mayor (cenizas unos dos años; H2SO4 más tiempo)



Volcanes

2. Aumento de la temperatura: por aumento del efecto invernadero consecuencia de las emisiones de CO2. Este efecto se manifiesta cuando desaparece el primero y es mucho más duradero.

Ejemplo: Krakatoa (1883) descendió temepratura terrestre 0,8º durante 7 años y luego aumentó 0,4º hasta 1940.



Las influencia de la biosfera

✓La Tierra es un planeta homeostático, su temperatura se regula por las interacciones de los distintos subsistemas, incluida la biosfera rebaja la concentración de CO2 atmosférico.




Al comienzo de la historia de la Tierra la concentración de CO2 era muy elevada (cerca del 20%) efecto invernadero muy elevado temperatura similar a la actual aunque el Sol emitía menos energía.



Las influencia de la biosferaLa disminución del CO2 atmosférico• La que se observa entre los 4000 y 300

años se debe a que se disuelve fácilmente en agua.

• Posteriormente la disminución de hace unos 3000 millones de años se debe a la aparición de los primeros organismos fotosintéticos, las cianobacterias.


La Tierra como sistema de caja abierta


La aparición de los organismos fotosintéticos tuvo las siguientes consecuencias:

1. Reducción de los niveles de CO2 atmosférico. Este CO2 está almacenado en forma de biomasa (materia orgánica que constituyen los seres vivos) y combustibles fósiles.



2. Aparición de O2 atmosférico .

• Se produce en la fotosíntesis al romperse una molécula de agua para obtener poder reductor.

• Al principio el oxígeno permanecía en el agua formando óxidos de hierro y azufre.

• Hace unos 2000 millones de años, el agua se saturó y comenzó a liberarse a la atmósfera

• La concentración ha ido aumento hasta el 21% ha provocado la aparición de más organismos aerobios, que utilizan este gas para la respiración.




3. Aparición de la capa de ozono.

• La abundancia de oxígeno atmosférico permitió la aparición de la capa de ozono (O3 ) que nos protege de los rayos del Sol, hace unos 600 m.a.

• Permitió la expansión de los seres vivos sobre los continentes.


La Tierra se originó hace unos 4600 millones de años.

Cambios en la atmósfera:

• Atmósfera primaria: gases de la nebulosa: He, H, CO2 y CO.

• Atmósfera secundaria: CO2, NH3, CH4, N, H2O, H derivada de una intensa actividad volcánica.

• Atmósfera terciaria disminuye el CO2 y aumenta mucho el O2 consecuencia de la actividad cianobacteriana.

4. Cambios ambientales en la historia de la Tierra

Cambios en la hidrosfera:

• Ha habido ascensos del nivel el mar (transgresiones), alternadas con descensos (regresiones).

• También ha cambiado su composición por aporte de sal de los continentes, actividad biológica, erupciones volcánicas, etc.


Cambios en la geosfera:

• Los primeros continentes aparecieron hace unos 4100 m.a por enfriamiento de la superficie terrestre.

• A partir de ese momento muchos cambios en la posición de los contintntes.

• El último supercontinente Pangea, se fragmento en el Mesozoico (250 m.a) y fueron moviéndose hasta la posición actual.

• Por los movimientos de continentes, se alternan periodos orogénicos (formación de cordilleras) con otros de tranquilidad. Hay 3 orogenias importantes: Caledoniana y Hercínica en el Paleozoico y la Alpina en el Cenozoico.


Cambios en el clima:

• Las glaciaciones se han ido alternando con periodos cálidos.

• Causas internas de los cambios climáticos:✓Volcanes

✓Cambios en la distribución de océnos y continentes.

✓Efecto invernadero natural.

✓Aumento del albedo por nubes y hielo.

✓Disminución del calor interno.

✓Ser humano.


Cambios en el clima:

• Causas externas de los cambios climáticos:✓Variaciones de la radiación solar.

✓Cambios de la posición y el movimiento de la Tierra en el espacio.

✓Impactos de meteoritos y cometas.


Cambios en la biosfera:

Mirar esquema de la página 15


• Las relación del ser humano con la naturaleza está determinada por la extracción de los recursos naturales.

Mirar esquema página 16 y 17

5. Relaciones de la humanidad y la naturaleza

El ser humano extrae de la naturaleza recursos de su extracción y uso genera residuos y se generan impactos ambientales y de todo esto se derivan situaciones potencialmente peligrosos –> riesgos

6. Uso y alteración del medioambiente

Recursos naturales: bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa(materias primas, minerales, alimentos) o indirectas (servicios ecológicos indispensables para la continuidad de la vida en el planeta).


Los recursos naturales se dividen en:

• No renovables: son los que existen en cantidades fijas en la corteza terrestre y se “gastan”. Ej: combustibles fósiles, minerales, etc.

• Renovables: Por más que se utilicen no se agotan. Ej: energía solar, viento, olas, etc.

• Potencialmente renovables: son aquellos que aunque se consumen, se renuevan en periodos cortos de tiempo. Se dice “potencialmente” porque si se consumen a mayor ritmo que se producen corren el riesgo de agotarse. Ej: peces, bosques, agua de los ríos, etc.


Residuos: productos de desecho o formas de energía generados por las actividades humanas de producción, transformación, uso y consumo.

Generan problemas al descargarlos sobre el medioambiente.

En función de la actividad antrópica que los genera, hay tres tipos de residuos: primarios, secundarios y terciarios.


• Primarios: se originan en procesos de obtención de alimentos y materias primas. Son residuos forestales, agropecuarios y mineros.

• Secundarios: se producen durante el proceso de transformación de las materias primas, consecuencia de la actividad industrial.

• Terciarios: se originan en los núcleos de población. Son los residuos sanitarios y los residuos sólidos urbanos (RSU).


Impactos ambientales: alteración o modificación del medio como consecuencia de cualquier acción que el ser humano ejerce en él.

Causas:

• Cambios en los usos del suelo: agricultura, ganadería, industria, deforestación, construcción, etc.

• Contaminación: a la atmósfera, al agua, al suelo, ruidos, radiaciones, etc.

• Cambios en la biodiversidad: introducción de especies, caza y pesca abusivas.

• Sobreexplotación: sobrepastoreo, extracciones masivas de recursos naturales, caza y pesca abusivas.

• Abandono de actividades humanas: minas y campos de cultivo abandonados.


Los impactos pueden clasificarse según el territorio al que afectan en locales, regionales o globales:

• Locales: afectan a un área muy delimitada. ¿ejemplos?

• Regionales: afectan a áreas más grandes que pueden ser varios países. ¿Ejemplos?

• Globales: afectan a todo el planeta. ¿Ejemplos?


Los impactos pueden clasificarse según el territorio al que afectan en locales, regionales o globales:

• Locales: afectan a un área muy delimitada. Contaminación de una ciudad, de un río, eutrofización de un lago, etc.

• Regionales: afectan a áreas más grandes que pueden ser varios países.Lluviaácida.

• Globales: afectan a todo el planeta. Pérdida de biodiversidad, calentamiento global y agujero de capa de ozono.


Riesgos: situaciones, procesos o sucesos que pueden generar daños económicos y ambientales, individuales o sociales.

Hace referencia a la probabilidad de que un suceso ocurra y cause daños o pérdidas.

Según su origen se clasifican en antrópicos, naturales o mixtos.


Antrópicos: causados por actividades humanas

• Del uso normal de maquinaria

• Del uso de productos químicos (Ej: concentración en agua de pesticidas de la agricultura)

• Fallos humanos (Ej: mareas negras, escapes radiactivos)

• Debidos a modos de vida peligrosos: drogadicción, alcoholismo, accidentes de tráfico…


Naturales: su origen son los procesos naturales.

• Biológicos: enfermedades o muerte causadas por microorganismos, parásitos, animales, etc. (Ej: SIDA, malaria, plagas de langostas, etc)

• Químicos: productos químicos peligrosos naturales contenidos en el aire, agua, suelo..

• Físicos: • Climáticos: tornados, huracanes, gota fría, tormentas, sequías, olas de frío o calor…

• Geológicos: pueden ser de origen interno como volcanes o terremotos o externo como inundaciones, movimientos de ladera, etc.

• Cósmicos: meteoritos, variación de la radiación incidente…


Mixtos: riesgos naturales intensificados como consecuencia de las actividades humanas.


A la hora de estudiar un riesgo hay que tener en cuenta tres factores:

✓Peligrosidad

✓Vulnerabilidad

✓Exposición


Peligrosidad (P): probabilidad de que ocurra un fenómeno dañino en un lugar determinado y dentro de un intervalo de tiempo específico.

Vulnerabilidad (V): representa el grado de daño expresado en tanto por uno de pérdidas (muertes, pérdidas económicas o ecológicas) respecto al total expuesto a un determinado evento. Se expresa en forma de probabilidad: 1 = pérdida total y 0 =ausencia de daño.

La vulnerabilidad decrece al aumentar la riqueza, la tecnología, la educación y la información. Ç

Exposición (E): representa el total de personas o bienes expuestos a un determinado riesgo.


Técnicas útiles para el estudio del mediambiente permiten analizar sistemas complejos, realizar predicciones…

7.1 Teledetección:

• Consiste en detectar radiación infrarroja emitida mediante sensores en satélites.

• Los sensores envían la información a centros de recepción que la procesan y generan imágnes.

7. Fuentes de información ambiental

7.2 Sistemas de posicionamiento global por satélite:

• Sirven para fijar de forma muy precisa la posición de cualquier punto del planeta sistema GPS.

• Se emplea para rutas, estudios de campo, movimientos de placas tectónicas, localización de recursos naturales, excursionismo, navegación, aviación, etc.


7.2 Sistemas de posicionamiento global por satélite:


7.2 Sistemas de información geográfica (SIG)

• Conjunto de aplicaciones y programas informáticos que mediante datos geográficos del territorio (población, usos del suelo, vías de comunicación, geología, etc) realizan una representación gráfica mediante capas superpuestas.

• Aplicaciones medioambientales: usos del suelo, localización espacial de enclaves, inventarios, gestión de recursos, etc.


7.2 Sistemas de información geográfica (SIG)


7.2 Programas informáticos de simulación mediomabiental

• Programas que aprovechan la capacidad de cálculo de los ordenadores para el estudio de problemas medioambientales.

• Programas pioneros World-2 y World-3.

• Con estos programas se predijo el peligro de la desestabilización del planeta de continuar con el ritmo de crecimiento, el consumo de recursos y el nivel de contaminación.


7.2 Programas telemáticos de cooperación internacional:

• Se basan en el intercambio de información entre países a través de la interconexión entre ordenadores.

• Hay dos: GLOBE y CORINE.

• GLOBE: implicado en el cambio climático. Tiene un carácter educativo y se basa en la colaboración de estudiantes de todo el mundo. Patrocinado por la UNESCO.

• CORINE: creado por la Agencia Europea del Medioambiente (AEMA) y pretende conocer y estudiar la situación del medioambiente europeo.


Tema 1: Medioambiente y dinámica de sistemas · 2017. 11. 6. · 1. El medioambiente Conjunto de...

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