tema1.concepto de medio ambiente 2016

I Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato.

http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/

UNIDAD 1ª“CONCEPTO DE MEDIO

AMBIENTE Y DINÁMICA DE SISTEMAS”

Belén RuizIES Santa Clara.Dpto Biología y Geología

Medio ambiente (definición Conferencia de las Naciones Unidas/Estocolmo (1972)

Conjunto de componentes

Físico-químicos (atmósfera, hidrosfera y geosfera)

Biológicos (biosfera)

Sociales(Humanidad

o antroposfera)

causantes de efectos directos o indirectos sobre

Seres vivos Actividades humanas

El medio natural incluye todos los subsistemas del sistema Tierra. El medio ambiente incluye además el sistema socioeconómico (medio

humano y hombre).

FUNCIONES DEL MEDIO NATURAL

PROPORCIONA LAS CONDICIONES PARA LA VIDA; CONDICIONES FÍSICO-

QUÍMICAS DEL PLANETA QUE HACEN POSIBLE LA VIDA.

FUENTE DE RECURSOS: tanto materiales como energéticos, para el

mantenimiento de la sociedad; minerales, recursos forestales, energía solar,

carbón, petróleo, madera, etc..

RECEPTOR O SUMIDERO DE RESIDUOS E IMPACTOS: que generamos en el

proceso de producción y consumo; residuos sólidos, contaminación atmosférica,

contaminación de las aguas, etc

SOPORTE FÍSICO DE ACTIVIDADES HUMANAS y PROVEEDOR DE

SERVICIOS: emplazamientos urbanos, explotaciones agrícolas, navegación,

turismo de playa, etc.

INTERACCIONES DE LA HUMANIDAD CON EL MEDIO NATURAL

FUENTE DE RECURSOS: tanto materiales como energéticos, para el consumo

endosomático y exosomático; minerales, recursos forestales, energía

solar,alimentos, agua, aire que respiramos, carbón, petróleo, madera, etc..

IMPACTOS: que generamos en el proceso de producción y consumo. Pueden ser

inocuas, beneficiosas, o perjudiciales. Residuos sólidos, contaminación

atmosférica, contaminación de las aguas, etc

RIESGOS: Situaciones que pueden suponer un peligro para los intereses de la

humanidad. Pueden ser:

Riesgos naturales: erupciones volcánicas, terremotos, etc.

Riesgos antropogénicos: están causados por la actividad humana.

Contaminación atmosférica, aguas, riesgo nuclear.

EFECTO DOMINÓ

RECURSOS HÍDRICOS

FLORA

CO2ALTERACIONES

FAUNAALTERACIONES

FAUNA

EROSIÓN DEL SUELO

AGOTAMOS RECURSO

ALTERACIONESFAUNA

Las ciencias ambientales

Utilizan conocimientos procedentes de ciencias reduccionistas

Tienen un enfoque sistémico

Utilizan un método de trabajo interdisciplinar

Se basan en la teoría de sistemas

EL ESTUDIO DE MEDIO AMBIENTE ES INTERDISCIPLINAR

BIOLOGÍA

QUÍMICA

INFORMÁTICA

DERECHO

GEOGRAFÍA

GEOLOGÍA

MATEMÁTICAS …….

¿CÓMO SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS AMBIENTALES?

VISIÓNHOLÍSTICA EDUCACIÓN

AMBIENTAL

¿CÓMO ESTUDIAR LOS PROBLEMAS AMBIENTALES?

1º ENFOQUE REDUCCIONISTA (MÉTODO ANALÍTICO)(MÉTODO CIENTÍFICO) :”Consiste en dividir o fragmentar nuestro objeto de estudio en sus

componentes más simples y observarlos por separado”Se basa en la especialización.

Problema Ambiental:la fuga radiactiva de Chernobil.

Para estudiar las causas del accidente, controlar y aminorar los efectos de la radiactividad sobre las personas y el medio se precisa la intervención de numerosos especialistas: físicos, químicos, biólogos, ecólogos, radiólogos, meteorólogos, etc.

Cada especialista emitirá un dictamen según su punto de vista que en muchos casos será contradictorio con el de otros colegas.

Serán los políticos, tras asesorarse de todos ellos, quienes deban de tomar las decisiones pertinentes acerca de evacuación de la población, control de la contaminación, retirada de tierra fértil contaminada, seguimiento de la contaminación, etc.

A los políticos les gustaría que los distintos expertos y sectores implicados (agricultores, ganaderos, ciudadanos) facilitaran su tarea mostrando puntos de acuerdo importantes y no opiniones parciales y divergentes.

¿Hay alguna forma de hacerlo?

El desarrollo de la ciencia ha experimentado históricamente un proceso de especialización formándose diferentes disciplinas científicas y dentro de éstas, subdisciplinas, lo cual tiene aspectos positivos, como es el de formar a gente especialista que sabe mucho de una pequeña parcela, pero este tipo de saber también presenta aspectos negativos, se sabe muy poco de las cuestiones más generales.

EN PROCESOS COMPLEJOS EN QUE LAS PARTES INTERACTÚAN (UN ORGANISMO VIVO), EL ESTUDIO

DETALLADO DE CADA PIEZA NO SIRVE PARA COMPRENDER SU

FUNCIONAMIENTO COMO UN TODO.

2º ENFOQUE HOLÍSTICO (MÉTODO SINTÉTICO, GLOBAL) :“Trata de estudiar la globalidad y sus relaciones entres sus partes”

“No se detiene en los detalles”

Consecuencia

APARECEN PROPIEDADES EMERGENTES

Un equipo de baloncesto es un sistema; antes de fundarse el equipo, los jugadores no formaban parte de un conjunto,

únicamente poseían destrezas individuales, pero una vez formado, el conjunto adquiere nuevas destrezas,

mientras que algunas que poseían los individuos deben sacrificarse para mejorar el juego del equipo.

¿Qué es un sistema?En termodinámica se define sistema como una parte del Universo que deseamos separar del resto para

estudiarla.

Sistema cerrado Sistema abierto

Solo intercambia energía con su

entorno

Intercambia materia y energía

con su entorno

Energía

MateriaEnergía

EnergíaEnergía

Materia

Interpenetración

Límite difuso

Medio ambiente de los sistemas 1 y 2

Sistema 1

Sistema 2

Subsistemas

TEORÍA GENERAL DE SITEMAS(ENFOQUE HOLÍSTICO)

SISTEMA

CONJUNTO DE OBJETOSQUE MANTIENEN RELACIÓN

O INTERACCIÓNES (INTERCAMBIO DE ENERGÍA,

MATERIA, INFORMACIÓN)ENTRE SÍ Y CON SU ENTORNO

CONSECUENCIAAPARECEN

PROPIEDADES EMERGENTES (están ausentes en el estudio

de las partes por separado)

Una playa (la energía de la playa

y el oleaje muevenlas partículas de arena

constantemente de modo que interaccionan entre ellas, con las rocas

y con los seres vivos que habitan).

Un instituto

Un ecosistema ……

SISTEMAS

cerillas

NO

SON

SISTEMAS

El sistema Tierra

Sistema Tierra

Sistema Sol

Sistema espacio

Sistema Luna

Magnetosfera

Geosfera

Atmósfera

Hidrosfera

Biosfera

El medio ambiente es el conjunto de elementos exteriores a él con los que intercambia materia y

energía o información.

Interacción de

Medio Natural

ATMÓSFERAHIDROSFERA

YCRIOSFERA

GEOSFERA BIOSFERA

S = A U H U B U G U C

• Un modelo no es una representación de la realidad sino una simplificación de la misma.

• No es aplicable fuera del entorno para el que ha sido formulado.

MODELO:MODELO: representación representación simplificada de la realidadsimplificada de la realidad

MODELOS DE SISTEMAS O MODELOS DE SISTEMAS O SISTEMASSISTEMAS

MODELO DE CAJA NEGRA

MODELO DE CAJA BLANCA

MODELO DE SISTEMAS DE MODELO DE SISTEMAS DE CAJA NEGRACAJA NEGRA

“Sólo nos fijamos en las entradas y en las salidas, de materia, energía e información”

SISTEMASISTEMA

ENTRADAS

SALIDAS

TIPOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA

ABIERTOS: intercambio de materia y energía.

CERRADOS: intercambio de energía

AISLADOS: sin intercambio.

EJEMPLOS DE SISTEMAS

SISTEMASOLARCHARCACHARCA

ABIERTOS CERRADOS AISLADOS

CIUDAD

MATERIA ENERGÍA

MATERIA(productos

desechoy

manufacturados)

ENERGÍA(calor)

MATERIA ENERGÍA MATERIA ENERGÍA

MATERIA(se recicla)

ENERGÍA

ENERGÍAMATERIA

MODELO DE SISTEMAS DE MODELO DE SISTEMAS DE CAJA BLANCACAJA BLANCA

“Observamos el interior de un sistema. Su representación forma un diagrama causaldiagrama causal”

ENTRADAS

SALIDAS

A B

C

D

E

DIAGRAMAS DE FORRESTER.REGLAS PARA LA ELABORACIÓN DE DIAGRAMAS

CAUSALES.1. Las variables o factores se relacionan con flechas y signos (+) , (-)

Relación directa o positivaRelación directa o positiva: “un aumento de A produce un aumento de B” / “una disminución de A produce una disminución de B”.

Relación inversa o negativa: “un aumento de A produce una disminución de B o viceversa”

Erosión + Colmatación

Contaminación Vida-

Si es impar

Relación-

Si es par (Cero es par)

Relación+

Relaciones encadenadas: “formadas por una serie de variables unidas mediante flechas”

Se reducen a una sola relación: Se cuenta el número de relaciones Se cuenta el número de relaciones negativasnegativas

Tala Bosque Erosión Colmatación

Volumen de Agua

+ +

-

Relaciones Negativas: 1 => impar => Relaciones Negativas: 1 => impar => RELACIÓN -RELACIÓN -

Diagramas de Forrester

Relación directa entre variables Relación inversa entre variables

Oleaje

OleajeViento

Viento Radiación

RadiaciónNubosidad

Nubosidad

+

+ ▬

▬

Actividad volcánica

Polvo en la atmósfera

Radiación solar en el suelo

Temperatura del suelo

Evaporación desde el suelo

Humedad del suelo

+ + + ▬▬

Relaciones complejas: bucles de realimentación o retroalimentación

“Una relacion causal que se cierra sobre sí misma”

TIPOS DE BUCLES

REALIMENTACIÓNPOSITIVA

REALIMENTACIÓNNEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS

BUCLES DE REALIMENTACIÓNPOSITIVA

• Cadenas cerradas que tienen un número par (o cero) de relaciones negativas

sedimentación tamaño obstáculo(duna)+

+

+Refleja la potencialidad del sistema para crecer descontroladamentesistema para crecer descontroladamente, por lo

que se dice que presenta un comportamiento explosivocomportamiento explosivo que desestabiliza los sistemas

BUCLES DE REALIMENTACIÓNNEGATIVA U HOMEOSTÁTICOS

• Cadenas cerradas que tienen un número impar de relaciones negativas

Presa Depredador-

+

-

Este tipo de bucles tienden a estabilizarlos sistemas, son estabilizadores u homeostáticosestabilizadores u homeostáticos

Curva sigmoidea o logística

Límite de carga o capacidad de cargaLímite de carga o capacidad de carga (nº máximo de individuos que se pueden mantener

en unas determinadas condiciones ambientales)

Bucles de realimentación

Actividad volcánica

Polvo en la atmósfera

Radiación solar en el suelo

Temperatura del suelo

Evaporación desde el suelo

Humedad del suelo

+ + + ▬▬

Nubosidad

+▬ Bucle de realimentación

Radiación solar en el suelo

▬ +

Evaporación desde el suelo

Nubosidad

▬

+Temperatura del suelo

+Espesor de suelo fértil

+ ▬

Infiltración en el suelo

Erosión

▬

+

Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester (I)

+

▬Fusión de la nieve

+Temperatura de la atmósfera

Temperatura del suelo

Energía solar absorbida por la superficie

Superficie cubierta de nieve

Albedo terrestre

Factores astronómicos (excentricidad de la órbita

terrestre y otros)

Emisión de cenizas y aerosoles por la actividad volcánica

Transparencia de la atmósfera

▬

▬

+

+

+

+

Simulación y análisis de sistemas mediante diagramas de Forrester

+

Oxígeno disuelto en aguas profundas

Emisión de CO2 por la actividad volcánica

Abundancia de animales

Acumulación de materia orgánica

Convección en las masas de agua

Estratificación de las masas de agua

Temperatura de la atmósfera

Actividad de bacterias anaerobias

Producción de CO2, H2S y metano

Concentración de estos gases en la atmósfera

Efecto invernadero

Emisión de CO2 por la actividad industrial

+

+

+

+

+

++

+

▬

▬

+

+

Factores externos que pueden alterar el ciclo

Concentración de CO2 en la

atmósfera

+

▬

Radiación térmica emitida

al espacio

Temperatura de la atmósfera

Efecto invernadero

▬ ▬

Temperatura de los océanos

Solubilidad del CaCO3

Formación de conchas y esqueletos

de CaCO3

Acumulación de CaCO3 en el fondo marino + ▬

▬

CO2 (en forma de CaCO3)

▬CO2

MODELOS DE SISTEMAS CAJA BLANCA

Relación causal Complejas • Lo normal es que los sistemas se regulen por ambos

bucles

• Es el resultado combinado de ambos bucles sobre el tamaño de la población: r = TN – TM

– Si r > 0 TN >TM la población crece– Si r < 0 TN < TM La población decrece– Si r = 0 TN = TM equilibrio dinámico, crecimiento cero o estado

estacionario.

Potencial biótico (r)

MODELOS DE SISTEMAS CAJA BLANCARelación causal Complejas

– Si r = 0 TN = TM equilibrio dinámico, crecimiento cero o estado estacionario.

Potencial biótico (r)

Crecimiento cero se corresponde con curva sigmoidea o logística

Se alcanza la capacidad de carga: máximo nº de individuos que se pueden mantener en determinadas condiciones ambientales

ACTIVIDADES

PÁGINA 17. Nº 4

?

PÁGINA 17. Nº 6

PÁGINA 17. Nº 7

Modelo de

sistema caja

negra

MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA

Principios termodinámico

s

Principios termodinámico

s

Tiene que cumplir

PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS

• PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA”: La energía no se destruye, sólo se transforma”

E EN NE TR RG AÍ NA T E

ENERGÍAENERGÍAALMACENADAALMACENADA

E SN AE LR IG EÍ NA T E

ENERGÍA ENTRANTE = ENERGÍA ALMACENADA + ENERGÍA SALIENTE

• SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: “LEY DE LA ENTROPÍA”:

consecuencia

transformación

ENTROPÍA (GRADODE DESORDEN)

consecuencia

Energía dispersadesorganizada

ENTROPÍA (GRADODE DESORDEN)=>

orden

Energíaorganizada y concentrada

El Universo tiende hacia un estado de máxima entropía (máximo desorden)

LA ENERGÍA NO SE PUEDE RECICLAR, FLUYE INELUDIBLEMENTE EN UNA

DIRECCIÓN

• ¿Cómo se mide la calidad de energía que tienen los seres vivos?

se mide por la capacidad que tienen los seres vivos para realizar trabajo utilizando esa energía

energía de alta calidad

(de baja entropía).Se denomina: concentrada,

útil o disponible.

energía de baja calidad

(de alta entropía).Se denomina:

dispersa, no útil o no disponible.

En un sistema aislado, la energía útil que contiene está

destinada a agotarse, a transformarse en energía de alta

entropía

Entropía Máxima => EQUILIBRIO TERMODINÁMICO

SISTEMA NO TIENE CAPACIDAD DE REALIZAR TRABAJO

BAJA ENTROPÍA

CALOR

CO2

VAPORDE AGUA

MANTIENENSU

BAJA ENTROPÍAINTERIOR

LIBERANDO AL ENTORNO

ALRESPIRAR

CO2

YVAPOR DE

AGUA (MOLÉCULAS

DE ALTA ENTROPIA)

SERES VIVOS SON:

SISTEMASORDENADOS

SISTEMASABIERTOS

¿Cómo cumplen el 2º Principio de la Termodinámica?

UN SER VIVO QUE NO SE ALIMENTA:UN SER VIVO QUE NO SE ALIMENTA:

PRONTO ALCANZARÍA SU EQUILIBRIO PRONTO ALCANZARÍA SU EQUILIBRIO

TERMODINÁMICO,TERMODINÁMICO,

LA MUERTELA MUERTE

(entropía máxima)(entropía máxima)

En los sistemas abiertos o cerrados

La entropía puede mantenerse

constante disminuirse

Seres Vivos

La entropía de su interior

¿Cómo?

la disminuyen

pero

Energía útil sistema +entorno

disminuye(aunque la del

sistema aumente)

Introducen energía del medio constantemente

Energíaexergónica

del Sol

Realizan reacciones

endergónicas:construyen

macromoléculas

Con la respiraciónaumentan

la entropía delentorno

Seres Vivos

La entropía de su interior

¿Cómo?

la disminuyen

MODELOS DE SISTEMAS CAJA NEGRA

2ª ley de la termodinámica

La entropía

En las cadenas energéticas para concentrar energía se ha de

consumir energía

Sistema cerrado Sistema abierto

La entropía crece con cualquier proceso hasta

hacerse máxima

La entropía puede mantenerse baja y la estructura interna del

sistema puede mantenerse

ordenada

Energía

MateriaEnergía

EnergíaEnergía

Materia

Entropía y complejidad

Energía química en forma de materia orgánica reducida

Materia necesaria

CO2

H2OCalor

Trabajo

MODELOS DE REGULACIÓNDEL CLIMA TERRESTE

LA TIERRA SISTEMA DE CAJA

NEGRA

LA TIERRA SISTEMA DE CAJA

BLANCA

LA TIERRA COMO SISTEMADE CAJA NEGRA

RadiaciónInfrarroja

(calor)

Radiaciónreflejada

SISTEMA CERRADO

(Se desprecia la masade los meteoritos

dada su poca masarelativa)

Radiación electromagnéticasolar (luz visible

mayoritariamente)

La Tierra es un sistema en equilibrio dinámico desde el punto de vistatérmico, autorregula su temperatura, manteniéndola a unos 15ºC como

Media.

LA TIERRA COMO SISTEMADE CAJA BLANCA

Interacción de

CLIMA PLANETARIOO

SISTEMA CLIMÁTICO (S)

ATMÓSFERAHIDROSFERA

YCRIOSFERA

GEOSFERA BIOSFERA

S = A U H U B U G U C

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

En un sistema de caja blanca nos interesa conocer los aspectos internos

Se forma por la interacción de varios subsistemas

ATMÓSFERA Envoltura de gases que rodea la Tierra

HIDROSFERA Capa de agua que hay

en la Tierra, en sus diferentes formas,

subterránea,superficial, dulce,

salada, líquida

GEOSFERA Es la capa sólida de la Tierra, es la más

voluminosa y con los materiales más densos

BIOSFERA Es la cubierta de vida

CRIOSFERA Capa de agua

helada

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Predicciones meteorológicas de días u horas: S = A

Predicciones de 1 a 10 años: S = A U H U G

Predicciones de 10 a 100 años: S = A U H U G U B U C

Predicciones a más largo plazo: distribución mares/océanos;

variaciones de la órbita terrestre,…

Influencia de la biosfera

Polvo

atm

osfé

rico

Efecto albedo

Efecto

invernadero y su

incremento

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Nubes

Volcanes7Interacciones

clim

ática

s

Variación de la radiación solar

Efecto invernadero y su incremento

localización

Los gases:Vapor de Agua (H2O)

Dióxido de carbono (CO2)Metano (CH4)

Monóxido de dinitrógeno (N2O)

debido a

Troposfera(12 primeros km de la atmósfera)

Consecuenciasobre el clima

Mantiene la temperatura terrestre en torno a 15ºC.

Permite existencia de agua líquida

Permite la existencia de vida

Estos gases impidenque la radiación infrarroja que emite la Tierra al calentarse, escape, y es devuelta hacia la superficie terrestre

incrementando la tª de la atmósfera

LUZ

SOLAR

Superficie terrestre

100%88%

12%

T E M P E R A T U R A

15ºC

Gases de efectoinvernadero

EFECTO INVERNADERO

LUZ

SOLAR

Superficie terrestre

100%

Mayor del 88%

Menor del 12%

T E M P E R A T U R A

15ºC

Gases de efectoinvernadero

Calor emitido

Calor reflejado

INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADEROProvocado por la acción del hombre:

DeforestaciónCombustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural)

incendios

http://www.sagan-gea.org/hojared/Hoja15.htm

EFECTO ALBEDO

¿Qué es?

Albedo de la Tierraes del 30%.

(Sólo el 70% de la radiación del Sol entra en la Tierra

el resto es reflejado hacia elEspacio)

% de radiación solar reflejada

por la Tierradel total de la

que incide procedente

del Sol

Es dependiente del

Color de la superficie reflectora

Cuanto más clara mayorcantidad de luz refleja

Mayor Albedo => MenorTemperatura

consecuenciahttp://www.educapoles.org/multimedia/

animation_detail/why_is_it_cold_at_the_poles/

ALBEDO

TEMPERATURA

SUPERFICIEHELADA

-

-

+ +

Las nubes

Acción

Nube ALTAAUMENTA EL

EFECTO INVERNADERO

Nube BAJAAUMENTA EL

ALBEDO

Temperatura

Superficie helada

Albedo

+

-

-

+

Nubes+

Efecto invernadero

+ +-

+

+

Los dos bucles positivos propician un equilibrio dinámico que puede romperse si las condiciones ambientales cambian imposible el retorno.

Ejemplos: Marte evolucionó hacia un clima frío, Venus hacia el incremento del efecto invernadero

Gases efecto invernadero

+

Radiación solar incidente

+

Las nubes

consecuencia

Hay dos bucles positivos

Albedo Efecto Invernadero

Están en equilibrio dinámicoequilibrio dinámicoque podría peligrar por un

cambio brusco (catastrófico)de las condiciones

Ambientales que inclinaría laBalanza en uno u otro sentidoSiendo casi imposible retornar

A la situación de equilibrio

Polvo atmosférico

Volcanes, impacto meteoritos, incendios, contaminación del aire,

explosión nuclear.

La luz del Solno pueda atravesarla capa de polvo y

la luz se refleja al espacio

Permanecen en el espaciodurante años

Enfriamiento del planeta, parón de la fotosístesis

Colapso de las cadenasAlimentarías de la vida

consecuencia

Provoca que

AUMENTA EL ALBEDO

Procede de

Polvo atmosférico

+ Albedo

Volcanes

Aumento de laAumento de latemperatura.temperatura.

Descensode la temperatura

efecto invernaderoefecto invernadero

Acción

Provocado

Polvo , SOPolvo , SO22,,HH22SOSO44

2 años tarda el 2 años tarda el polvo en depositarsepolvo en depositarse

sobre la superficiesobre la superficiede la Tierrade la Tierra

Permanencia en laatmósfera

Provocado

COCO22

Erupción del Krakatoa (1883), el clima terrestre pasó por un

Proceso de enfriamiento de entre 0,5ºC y 0,8ºC, duro 7 años, tras los

Cuales la temperatura del planeta aumento 0,4ºC que perduro

Hasta 1940 => LOS VOLCANES ORIGINAN UN DESCENSOLOS VOLCANES ORIGINAN UN DESCENSO

DE LAS TEMPERATURAS A CORTO PLAZO Y UN ASCENSODE LAS TEMPERATURAS A CORTO PLAZO Y UN ASCENSO

A LARGO PLAZO.A LARGO PLAZO.

TEMPERATURA

ALBEDO

SUPERFICIEHELADA-

-

++

NUBES

EFECTO INVERNADERO

+

+

+

+

+

-

RADIACIÓN INCIDENTE

+

ERUPCIONES VOLCÁNICAS

Polvo , SO2,

H2SO4

CO2,+

+

+

+

RADIACIÓN REFLEJADA

+

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Variaciones de la

radiación solar

Periódicas

Excentricidad de la órbita terrestre

De más circular a más elíptica

Periodicidad: 100.000 añosMás alargada la elipse

más corta la estación cálida

Inclinación del eje (oblicuidad)

Periodicidad de 41.000 añosActualmente es de 23º27’

Determina variaciones en la duración día/noche y de las

estacionesEje vertical: 12 horas y sin

estaciones

Posición del perihelio (precesión)

Periodicidad de 23.000 añosActualmente: la Tierra en el

perihelio: invierno en el hemisferio norte

Veranos del perihelio: más calurosos. Inviernos del

afelio: más fríosHemisferio Sur: se suaviza

por influencia oceánica

Variaciones de la Radiación SolarIncidente

PERIÓDICAS GRADUALES

•Excentricidad de la órbita terrestre•Inclinación del eje•Posición del perihelio

El Sol no siempre ha

emitido la misma cantidad de

energía

Variaciones Periódicas

Se atribuyen a losciclos astronómicos

deMilankovitch

Causantes de lasglaciaciones

Radiación solar incidente

Tª Bucle hielo-albedo+

1. EXCENTRICIDAD DE LAORBITA TERRESTRE

Movimiento de Traslación> Varia desde circular a elíptica.

Aproximadamente cada 100.000 años

Más alargada laelipse, más cortala estación cálida

Variaciones Periódicas

2.INCLINACIÓNDEL EJE

Cada 41.000 años varía el

ángulo de inclinación deleje de rotación

terrestre respectoa la perpendicular

al plano de traslaciónactualmente, forma

un ángulode 23º 27´

Producediferenciasentre día

y noche y las

estaciones

Conun eje Vertical

No habría estaciones.día y noche

durarían 12 h

Variaciones Periódicas

3.POSICIÓN DEL PERIHELIO

PERIHELIO(punto más

cercano al Sol)

AFELIO(punto más

alejado al Sol)

Varia cada23.000 años

ActualmenteTierra en el

perihelio eninvierno

delhemisferio

norte (veranodel sur).

En verano, delhemisferio norteestá en afelio(invierno en el

Sur)

Hace más caloren veranos de

perihelio que en los afelios.

Los inviernos en afelio son

más fríos que los de perihelio,

Afecta al Hemisferio surPero se nota

poco porque alestar constituidopor océanos elclima es más

suave

Variaciones Graduales

El Sol no haemitido

siempre lamisma cantidad

de energía

Principio Entropia

A medida quese va degradando

su energía se desprendemás calor

antes de aparecerla vida , la Tª de

la tierra debióde ser un 30% menor

que la actual

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Variaciones de la

radiación solar

GradualesEl Sol no siempre ha emitido la misma

cantidad de energía

Según el principio de entropía, a medida que se va degradando su energía, se Según el principio de entropía, a medida que se va degradando su energía, se va desprendiendo más calor.va desprendiendo más calor.

Antes de aparecer la vida en la Tierra, la temperatura del Sol debió ser un Antes de aparecer la vida en la Tierra, la temperatura del Sol debió ser un 30% menor que la actual30% menor que la actual

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

La biosfera desempeña un papel fundamental

en esta regulación rebajando los niveles de

CO2 atmosférico

La Tierra es un sistema homeostático capaz de autorregular

su temperaturaInfluencia de la

biosfera

La HIPÓTESIS DE GAIA es un conjunto de modelos científicos de la biosfera en el cual se postula que la vida fomenta y mantiene unas condiciones adecuadas para sí misma, afectando al entorno. Se argumenta que la Tierra es un organismo de tamaño planetario y la atmósfera es el organismo que regula y conecta todas sus partes. “LA BIOSFERA MANTIENE LA COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA EN CIERTOS LÍMITES POR MECANISMOS DE REALIMENTACIÓN NEGATIVA”

Se basa su argumento en estos hechos:1.La Temperatura de la superficie de la Tierra es constante aunque el Sol la energía emitida por él sea un 30% más que cuando la Tierra fue formada.2.La composición de la atmósfera es constante con un 79% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 0,03% de dióxido de carbono. El oxígeno es un gas muy reactivo que debería reaccionar pero no lo hace.3.La salinidad de los océanos es constante alrededor de un 3,4% pero los ríos arrastran las sales hacia el mar y deberían incrementar la salinidad de estos.

http://tvpclub.blogspot.com.es/2010/06/gaia-hypothesis-three-levels-of.html

Lovelock en 2007 publicó “La venganza de la Tierra”

El considera que la edad de la Tierra actualmente se correspondería con una “anciana Señora” que ha recorrido más de la mitad de su vida como un planeta y ahora no puede recuperarse de los cambios tan bien como ella solía hacerlo.

Sugiere que puede estar entrando en una fase de realimentación positiva cuando el equilibrio previamente estable se convierta en inestable y por lo tanto se trasladará a un nuevo estado de equilibrio más caliente.

Polémicamente, el sugiere que la población humana sobrevivirá pero con una reducción de un 90%.

http://www.viajesconmitia.com/wp-content/uploads/2010/04/revenge_of_gaia.jpg

Influencia de la Biosfera

LovelockHipótesis

DeGaia

La biosferaTerrestre

regula la Tªde la Tierra

Rebaja los niveles de CO2

atmosféricosReduce la Tª

Al principio de lahistoria de la Tierra

la [CO2] era alta cerca del 20%

Efecto invernadero muy elevado=> mantiene la Tª media del planeta

parecida a la actual (a pesar de que el Sol emitía

una menor cantidad de energía)

Actualmente es el Sol más caliente, perola Tª es parecida debido a la reducción

de la [CO2] atmosférico hasta 0,03%

Esto se debió a la apariciónde los organismos fotosintéticos

(3.000 m.a Cianobacterias)

Influencia de la biosfera

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Temperatura

Superficie helada

Albedo

+

-

-

+

Nubes+

Efecto invernadero

+ +-

+

+

Radiación solar incidente

+

Polvo y SO2+

++

CO2

+

+

Radiación reflejada

Erupciones volcánicas

Fotosíntesis +

-

+

Almacenamiento CO2

-

Influencia de la biosfera

MODELOS DE REGULACIÓN DEL CLIMA TERRESTRE

LA TIERRA COMO SISTEMA DE CAJA BLANCA

Principales cambios de la atmósfera provocados por la biosfera

CO2

La concentración elevada inicial (20%) permitía un efecto invernadero que

compensaba la menor emisión del Sol

Los seres fotosintéticos reducen sus niveles (0,03%) y se acumula en la materia orgánica

(biomasa y combustibles fósiles)

Los seres vivos también devuelven CO2 por la respiración celular de forma más lenta

O2

La fotosíntesis lo libera, primero oxida el Fe y el S formando depósitos de Fe

sedimentario

Luego se difundió en la atmósfera hasta alcanzar un 21%

Posibilitó la proliferación de organismos aerobios

O3

La abundancia de O2 permitió la formación de la capa de ozono que protege a los seres

vivos de la radiación UV, permitiendo su expansión en los continentes

N2

Se eleva su nivel por las reacciones de los seres vivos sobre óxidos nitrogenados hasta

llegar al 78%

CAMBIOS DE LA ATMÓSFERAY EN EL CLIMA PRODUCIDOS POR LA

FOTOSÍNTESIS

Reducción del CO2 atmosférico.

Aparición del O2 atmosférico.

Formación de la capa de ozono.Aumento del nitrógeno atmosférico.

Reducción del CO2 atmosférico

Mecanismo de ajuste del sistema Tierra => refrescael planeta a media que el Sol irradia más calor

El CO2 es retirado de la atmósfera por la fotosíntesisy transformado en materia orgánica que se

acumula en los seres vivos (=biomasa)

El CO2 se almacena enBiomasa (hasta que se descomponen)

Los combustibles fósiles

Respiración Devuelve a la atmósfera el CO2

La reacción de respiración es más lenta

que la fotosíntesis, y comoresultado el O2 aumenta

Aparición del O2 atmosférico

La fotosíntesis rompe la molécula de H2O por laacción del Sol=> libera O2

El O2 permaneció en el agua marina => oxidó el hierro y el azufre

Al saturarse este proceso, el O2 se liberó a la Atmósfera => [O2] hasta el 21% actual

Formación de la capa de O3

El exceso de O2 permitió

LA FORMACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

Proteger a losSeres vivos De los rayos Ultravioletas

(hace unos 600m.a)

FUNCIÓN CONSECUENCIA

Los organismosse expandieron

con rapidez(40 millonesde especies)

Aumento del nitrógenoatmosférico

Los seres vivos convierten los óxidos nitrogenados del medio debidoa las reacciones metabólicas en N2 atmosférico

DISMINUIR EL EFECTO INVERNADERO

Construir un parasol en la estratosfera => Millones de toneladas de pequeñas partículas reflectoras, por ejemplo de

sulfato. Hay diversas formas de llevar a la atmósfera las partículas =>

aviones, globos aerostáticos, cañones de buques de guerra. (Los volcanes

provocan un efecto similar. Tras la erupción del monte Pinatubo, en Filipinas,

que lanzó diez millones de toneladas de azufre a la estratosfera y expandió la

capa de partículas alrededor del planeta que amortiguo la insolación, la Tª

media cayó en torno a 0,6ºC durante un año. Las moléculas deberían

sustituirse continuamente, año tras año, porque caerían desde la

estratosfera. Lanzar billones de discos de nitruro de silicio de un metro de diámetro y más

finos que un pañuelo de papel: cada uno de ellos sería un robot autónomo de

menos de un gramo de peso. (Esto requeriría décadas y costaría billones de

euros).

BIBLIOGRAFÍA Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora,

MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill

Interamericana. Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA,

Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando,

MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO,

Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad. Ciencias de la Tierra y mediambientales 2º bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio,

ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana. Dar sombra a la Tierra. KUNZING, Robert. National Geographic. Octubre 2009.