Ciencias de la Tierra y Medioambientales

Medio Ambiente

3 - Sistemas de conocimiento y observación medioambiental.

El estudio del medio ambiente requiere del uso de tácnicas de visión global de un área y un manejo rápido de grandes cantidades de datos
así mismo los datos obtenidos se han de analizar

Para ello se utilizan satélites artificiales que captan imágenes y que luego son interpretadas para el estudio de factor medioambiental requerido

Los ordenadores permiten hacer funcinar modelos con los datos disponibles para predecir los cambios medioambientales y obrar en consecuencia para mitigarlos si son adversos
1 - Teledetección
2 - Modelos
3 - Sistemas de información geográfica

Teledetección

Detección a distancia y obtención de imágenes de la superficie terrestre mediante aviones o satélites.
Los aparatos de teledetección emplean diversos métodos para obtener registros de la atmósfera, hidrosfera y superficie terrestre.
Poseen diferentes tipos de sensores. Frecuencias de radiación electromagnética, radar, sonar...

Hay teledetectores
- Pasivos: Recogen datos emitidos o reflejados por el medio
- Activos: Se emite una señal y se recoge la reflexión.

Información recogida:

  • Fotografías en diferentes bandas
    Bandasen varios colores del visible, infrarrojos, micreoondas . También ultravioleta
    Las fuentes de luz pueden ser reflejo de la solar o emisiones terrestre naturales y artificiales
    • Diversas variables de la superficie como temperatura, vegetación, producción fotosintética.
    • Prospecciones minerales.
    • Usos del suelo.
    • Modificaciones en ecosistemas
    • Contaminantes atmosféricos.
  • Fotografía estereoscópica permite observar topografía y tio de superficie terrestre
  • Imágenes de radar
    • Permiten cartografiar superficie bajo nubes o nocturnas y otras capas atmosféricas
    • Velocidades de viento
    • Precipitaciones
  • Altímetros láser y radar permiten conocer altitudes con extrema precisión
    • Nivel del mar debido a la densidad de las rocas del fondo marino.
    • Olas.
    • Dirección de las olas y viento que las produce.
  • Lidar : Como el radar pero con luz
    • Composición atmosférica
    • Contaminantes
  • Sonar : Emisión de vibraciones
    • Detección de objetos subacuáticos y subterráneos
  • Sismógrafos
    • Materiales terrestres

La altitud del detector determina el área examinada y el detalle de la misma

La información se envía a un centro de recepción que procesa y corrige la información original

Se distribuye a los interesados para interpretala

Algunas son libres. Sobre todo si el detalle no es muy preciso

Ejemplos

Precipitaciones radar aemet
Nubosidad meteosat visible
Nubosidad meteosat infrarrojo
Esa Observing the earth

Nasa World Observatory

Satélites artificiales

Con las imágenes obtenidas se pueden generar nuevas imágenes en falso color que destaquen algún parámetro medioambiental que nos interese

Se sitúan en diferentes órbitas y con diferentes excentricidades y trayectorias según el uso al que van a ser destinados.

  • Órbitas bajas LEO - 0 2.000 km
  • Órbitas medias MEO - 2.000 km - 36.000 km
  • Órbita alta HEO - Más de 36.000 km de máximo alejamioento. Generalmente muy excéntricas
  • Geoestacionarios - estáticos respecto a la superficie. 36.000 Km

13.000 satélites en tiempo real en GoogleEarth

Satélites meteorológicos

Estudio de las condiciones meteorológiocas

Generalmente satélites geoestacionarios para captar imágenes amplias y desde una misma posición
-
Europa : Meteosat 5, 6 , 7 y 8
- Estados Unidos : GOES 11 y 12
- Japón : MTSAT
- Rusia : GOMS
- China : Fengyun FY2C Fy2D

- India


Algunos en órbitas polares heliosincrónicas para mayor precisión
- Estados Unidos - NOAA
- China - FY1

Más sobre satélites meteorológicos

Eumetsat . Satélite meteorológico
Meteosat . Satélite meteorológico
GOES. Satélite meteorológico
MTSAT. Satélite meteorológico
Aemet. Agencia española de meteorología de España
Allmetsat . Imágenes de varios satélites meteorológicos

Satélites de recursos Naturales

Rastrean la superficie terrestre fotografiando áreas cercanas. Mayor resolución
Suelen ser heliosincrónicos para mostrar las mismas características de la misma zona a la misma hora en días sucesivos.

Proporcionan informaciós sobre:

  • Recursos naturales
    • Distribución y tipos de cultivos
    • Daños en cultivos
    • Humedad del suelo
    • Productividad plantas
    • Recursos mineros
  • Cambios climáticos
    • Inundaciones
    • Sequías
  • Impactos ambientales
    • Contaminación atmosférica
    • Eutrofización de las aguas
    • Incendios
    • Contaminación terrestre y marina
    • Residuos mineros, industriles o urbanos.
  • Catástrofes naturales
    • Daños meteorológicos: Uracanes, Tornados, Inundaciones
    • Daños sísmicos
    • Movimientos de laderas
  • Estado de ecosistemas
    • Bosques. Distribución y estado
  • Información geológica y geomorfológica
    • Tipos de suelo, fallas, pendientes, hidrología...
Principales satélitas de teledetección en uso actualmente  
Satélite
País
Amplitud escena
Resolución
Frecuencia revisita
 
Landsat
EE.UU
185 Km
30 m
16 días
Landsat
NOAA
EE.UU.
2800 Km
1100 m
6 horas
Noaa.
SPOT
Francia
117 Km
10 m
26 Días
Spot.
IRS
India
148 Km
5 m
24 días
 
Ikonos
Japón
12 Km
1 m
3 días
 
Quickbird
EE.UU.
16 Km
0.6 m
1 a 4 días
DigitalGlobe Quickbird .
ERS
Europa
100 Km
25 m
4 a 35 días
Esa-Ers.Envisat
Envisat
Europa
1250 Km
30 m
3 a 35 días
RapidEye
Alemania
77 km
5 m
1 día
 

Satellite Imagin Co . Empresa imágenes de satelite

Satélites de altimetría

Jason2

Satélites de gavimetría

GOCE

Sistemas globales de navegación por satélite GNSS

Dan la posición y altitud de un aparato medidor en cualquier punto del planeta con una determinada precisión
Se basan en una red de satélites
con relojes precisos que emiten señales.
El receptor deduce la posición al detectar al menos tres de estos satélites.

El sistema tiene muchos usos actuales y potenciales principalmente como uso militar y nevegación aérea y terrestre

Desde el punto de vista medioambiental sirven para.

  • Cartografía del territorio
  • Localización de todo tipo de entes de importancia ambiental
    • Medidores o estaciones en mar tierra y aire
  • Seguimiento de animales o masas móviles


GNSS en wikipedia

Navstar-GPS

Sistema estadounidense de origen militar para dar la posición en la superficie del planeta (Global positionning system)
Consta de 24 a 27 satélites a unos 20.000 Km de altitud
Es el único totalmete operativo a nivel global actualmente.
Sigue siendo militar lo que implica errores introducidos deliberadamente para disminuir su precisión y la posibilidad de ser apagado si estratégicamente fuera necesario.
Simulación de órbitas de los satélites y visibilidad
desde un punto a 45ºN

Glonass

Semejante al GPS operado por el ministerio de defensa ruso

 

 

Galileo

Futuro sistema europeo de posicionamiento
Se preve su funcionamiento para 2019 (retraso de 9 años sobre el plan inicial)
Compuesto por 30 satélites a 23.600 Km

Uso civil con un margen de error de 4m

Galileo en wikipedia
Página oficial

 

Otros sistemas de posicionamiento global

Exiten proyectos en China (Beidiu), la India y Japón

Fotografía aérea

Captadas por aviones o helicópteros tripulados o no tripulados (drones) a una determinada altitud
Tienen la ventaja sobre los satélites de que proporcionan información de mucho más detalle pero menos campo
Muchas veces permiten modelos estereoscópicos

Permiten información por encargo ante una determinada situsción

  • Inspecciones de riesgos en construcciones.
  • Incendios y catástgrofes medioambientales

 

Imágenes de radar

Emisor de ondas de radar y recoge información. Pueden ser por satélite o aéreas.
No le afectan perturbaciones atmosféricas y funciona día y noche.

  • Movimientos
  • Cartografía
  • Topografía
  • Relieve

Terrasar-x

Algunos ejemplos de fotografías obtenidas por estos métodos

Fotografía en color real
Delta
Fotografía en falso color
Vegetación en Japón
Fotografía falso color
Temperatura del Atlántico norte
Composición fotografica falso color
Humedad atmosférica
Imagen de radar de una zona volcánica de Islandia
Composición fotografica falso color
NO2 atmosférico
Fotografía aérea color verdadero
Zona urbanizada .
Parque temático Faunia Madrid

 


Uso de modelos medioambientales

Los modelos de simulación ambiental permiten simular el comportamiento de sistemas complejos a partir de las características de tipo físico, químico e hidrológico que caracterizan al sistema.

Los modelos más utilizados son los modelos a escala y los modelos matemáticos o informáticos.
Los modelos a escala han quedado relegados a procesos difíciles de modelizar en el ordenados. (algunos hidrológicos o de infraestructuras)

Por su campo de uso se pueden dividir en

Modelos Particulares
  • Meteorológicos
  • Climáticos
  • Contaminantes (lluvia ácida, agujero de ozono)
  • Erosión del suelo
  • Pérdidads de biodiversidad
  • Riesgos
    • inundación
    • sísmicos
    • volcánicos
    • ...

Modelos Generales

  • World-2
  • Sostenibilidad

Simulador World3 en Java
Modelo world3 - Simulación en línea

 


Sistemas de información geográfica (SIG - GIS)

Sistema informático diseñado para gestionar datos geográficos con el objetivo de resolver problemas complejos relativos a la planificación y gestión de recursos

Datos organizados en criterios geográficos
Otros datos no geográficos

Las principales cuestiones que puede resolver un sistema de información geográfica son:

  • Localización: Características de un lugar concreto.
  • Condición: Cumplimiento o no de condiciones impuestas al sistema.
  • Tendencia: Comparación entre situaciones temporales o espaciales distintas de alguna característica.
  • Rutas: cálculo de rutas óptimas entre dos o más puntos.
  • Pautas: detección de pautas espaciales.
  • Modelos: generación de modelos a partir de fenómenos o actuaciones simuladas.

Obtención de datos

Los datos son obtenidos de fuentes diversas
- Teledetección
- Digitalización de mapas temáticos
- Medidas directas y programas adecuados para su distribución espacial

Tipos de datos

Por su localización

  • Discrtetos - En un solo lugar.
    Ej Una estación meteorológica
  • Continuos - Variables en la superficie terrestre
    Ej. Temperatura media anual

Por su representación

  • Raster - Un valor para cada celda espacial
  • Vectorial - Áreas con distinto valor o propiedad

Uso de los SIGs

Usos en el ámbito mediambiental
  • Elaboración de mapas de riesgo
  • Estudios de impacto ambiental
  • Valor del paisaje
  • Usos del suelo
  • Respuestas en desastres naturales

Geoportal

Visor SigPac - Ministerio de Medio Ambiente - España
Visor SNCZI - Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables - Ministerio de Medio Ambiente - España

Puertos del estado - Gobierno de España - Ministerio de Fomento - Variables en océnos: Corrientes, olas, viento...

 

Vínculos
MetEd Educación y formación en Meteorología

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Trabajo voluntario
Fotografía aérea y de satélite
Trabajo voluntario
Modelos medioambientales
Trabajo voluntario
SIG
Trabajo voluntario
Geolocalización con Geocaching

Práctica de laboratorio
Fotografía aérea y de satélite

 


 


 

Prácticas

Observación de pares de fotografías aéreas

  • Observar un par estereográfico
  • Realizar un mapa temático de la zona superpuesta
  • Posibles mapas
    • Pendiente - Alta, media, baja
    • Usos del suelo - Urbano , agrícola, forestal, prados, sin uso ....
    • Poblaciones y comunicaciones - Núcleos urbanos, carreteras, caminos, ferrocarril ...
    • Vegetación - Bosque, bosque abierto, matorral, prado, tierras de labor ...
    • Hidrología - Ríos, torrentes,