NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
1.
LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS RESULTAN DE GRAN AYUDA PARA DETECTAR Y VALORAR EL
ALCANCE DE LOS PROBLEMAS AMBIENTALES
- El
estudio del medio ambiente requiere el uso de técnicas que proporcionen una visión
global del planeta, una interconexión rápida y el manejo de cantidades ingentes
de datos.
-
Aunque desarrollados con fines muy diferentes, los satélites artificiales nos
envían información de utilidad medioambiental y han permitido el desarrollo de sistemas
de posicionamiento muy precisos.
-
Por otro lado, los sistemas informáticos y de telecomunicación, en especial
Internet, constituyen herramientas magníficas para realizar análisis complejos
de datos, desarrollar modelos predictivos y tomar decisiones.
EXISTEN
DOS TIPOS DE SATÉLITES DE UTILIDAD MEDIOAMBIENTAL: METEOROLÓGICOS Y DE RECURSOS
NATURALES
-
Los satélites meteorológicos envían información sobre las condiciones
atmosféricas y constituyen una herramienta imprescindible para la predicción
del tiempo. En este sentido son esenciales en la predicción y prevención de
desastre naturales de origen meteorológico.
La
mayoría de los satélites meteorológicos son geoestacionarios: tienen su órbita
situada a gran altitud (36.000 km) y su velocidad orbital está sincronizada con
el movimiento de rotación de la Tierra, por lo que siempre observan la misma
zona.
Los
satélites geoestacionarios proporcionan una excelente resolución temporal, ya
que actualizan con mucha frecuencia (cada 15 minutos en el METEOSAT) la
información correspondiente a una determinada zona.
-
Los satélites de recursos naturales se emplean para conocer las características
de las superficie de la Tierra. Suelen tener órbitas polares (perpendiculares
al plano del ecuador terrestre) y heliosíncronas (sobrevuelan cada punto de la
Tierra a la misma hora). Su altitud es menor (800 - 1.500 km) que la de los
satélites geoestacionarios por lo que su resolución espacial es mayor (se
pueden apreciar mejor los detalles). Su resolución temporal es, en cambio,
menor, ya que pueden tardar entre varias horas y algunas semanas en sobrevolar
la misma zona.
PRINCIPALES
SATÉLITES CON APLICACIONES MEDIOAMBIENTALES
EL
GPS ES UN SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
- El
sistema GPS está formado por 24 satélites geoestacionarios situados a 20.000 km
de altitud, provistos de relojes atómicos muy precisos y que envían señales
periódicamente proporcionando una referencia de tiempo para que el receptor (el
aparato que conocemos habitualmente como GPS) pueda medir la distancia a al
menos tres satélites para determinar su posición geográfica precisa.
Dada
la utilidad militar de esta tecnología (que fue su propósito original), el
sistema introduce pequeños errores aleatorios en su uso civil para dificultar
su empleo con fines no deseados.
-
Las aplicaciones medioambientales son numerosas:
•
Gestión ambiental (cartografía temática, planificación del territorio, …).
•
Posicionamiento preciso de cualquier punto de interés ambiental (vertidos
contaminantes, incendios forestales, plagas, …).
•
Realización de tareas de seguimiento (animales en riesgo de extinción, estudio
de rutas migratorias, icebergs, …).
- El
sistema Galileo es un sistema europeo en desarrollo equivalente al sistema GPS
(originado en EEUU) que entrará en funcionamiento en un futuro próximo.
LA
TELEDETECCIÓN SE BASA EN LA DETECCIÓN REMOTA A TRAVÉS DE SENSORES
- La
teledetección es 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.
-
Existen básicamente dos tipos de sensores: los sensores pasivos, que utilizan
un flujo de energía externo a ellos (puede proceder del Sol o de los propios
elementos situados en la superficie terrestre), y los activos, que emiten
radiaciones y captan el reflejo de la misma por parte de la superficie
terrestre..
_
Los objetos de la superficie terrestre emiten radiaciones (ya sean propias o
reflejadas) que son capturadas por un sensor situado en un satélite.
_ El
sensor transforma la radiación recibida en una señal digital que es trasmitida
a un centro de recepción situado en la Tierra, donde son procesadas.
_ El
procesado tiene la finalidad de corregir imperfecciones de la información
recibida y destacar aquellos aspectos que se consideran más relevantes para
facilitar su interpretación posterior.
_ El
usuario realiza después un tratamiento específico e interpreta las imágenes
obtenidas.
-
Los sensores empleados en teledetección sólo utilizan las zonas del espectro
electromagnético que no son absorbidas
por la atmósfera (ventanas atmosféricas), que se dividen en tres regiones
diferentes:
•
Región central o zona visible (V).
•
Infrarrojo (IR), que se divide en tres zonas diferentes:
Infrarrojo
próximo (IRP), útil para detectar masas vegetales.
Infrarrojo
medio (IRM), ideal para percibir la humedad de diferentes medios.
Infrarrojo
lejano o térmico (IRT), utilizado para detectar las variaciones de temperatura
de la superficie terrestre y para captar la presencia de seres vivos u otras
fuentes de calor, como las procedentes de los incendios.
•
Microondas: son empleadas en los sensores de radar. Permiten obtener imágenes
de la superficie terrestre en circunstancias especiales en las que no se pueden
emplear otras regiones del espectro (por ejemplo en zonas cubiertas por una
densa capa de nubes) o tomar imágenes nocturnas.
- La
mayoría de los satélites poseen sensores que operan más de una banda del
espectro electromagnético, por lo que se denominan multibanda. La capacidad de
registrar más o menos bandas del espectro constituye los que se conoce como
resolución espectral.
Como
ejemplos de sensores multibanda empleados en teledetección podemos citar los
sensores TM (Thematic Mapper) y ETM (Enhacement Thematic Mapper) utilizados por
los satélites Landsat 5 y 7 respectivamente. Estos sensores operan en 7 bandas
del espectro: la banda 1 corresponde al azul (B) dentro del espectro visible,
la 2
al verde (G), la 3 al rojo (R) y las bandas 4 a 7 corresponden a distintas
zonas del infrarrojo (IRP, IRM, IRT e IRM respectivamente; las dos bandas IRM
corresponden a distintos rangos de longitudes de onda).
-
Cada objeto o tipo de cubierta emite o refleja unas determinadas longitudes de
onda del espectro electromagnético. Esto es lo que se conoce como firma
espectral y es lo que permite su diferenciación en las imágenes de satélite.
-
Las imágenes obtenidas por los sensores están en una escala de grises (con más
o menos niveles dependiendo de la resolución radiométrica del sensor, es decir,
de las variaciones de intensidad de la radiación emitida por los objetos que
sea capaz de discriminar). Las diferentes combinaciones de estas bandas en la
elaboración de la imagen final permite obtener distintos resultados según los
aspectos que se quieran resaltar y estudiar.
Entre
las combinaciones más empleadas podemos citar:
•
Imágenes en color verdadero o color natural RGB = 321 (esto quiere decir que al
elaborar la imagen se asigna el color rojo (R) a la banda 3, el verde (G) a la
2 y el azul (B) a la 1, resultando una imagen semejante a la que veríamos a
simple vista).
•
Imágenes en falso color RGB = 432, utilizado para resaltar las masas vegetales,
que se ven de color rojo, más intenso cuanto más frondosas sean. También
permite resaltar los recursos mineros, las zonas ocupadas por agua (negras) y
los espacios urbanizados (gris azulado).
•
Falso color RGB = 754, útil para discriminar zonas quemadas.
•
Falso color RGB = 742, con el que se discriminan muy bien las zonas urbanizadas
y los cultivos, es decir, las huellas de la actividad humana.
•
Falso color RGB = 743, usado para evaluar la extensión de las zonas encharcadas
durante las inundaciones o para detectar cultivos de regadío.
-
Entre la multitud de aplicaciones para las que se emplea la teledetección actualmente
podemos destacar:
•
Observación del avance y retroceso de los hielos o de los desiertos.
•
Estudio del cambio climático.
•
Variaciones en el agujero en la capa de ozono.
•
Incidencia del fenómeno de “El Niño”.
•
Estudio de los usos del suelo.
• Evaluación
el deterioro del suelo.
•
Valoración de los daños en los cultivos debido a plagas o al granizo.
•
Detección de impactos provocados por explotaciones mineras o por la
construcción de embalses.
•
Seguimiento de mareas negras.
•
Control de amenazas potenciales como volcanes o zonas de fractura.
LOS
PROGRAMAS DE SIMULACIÓN MEDIOAMBIENTAL PERMITEN ESTUDIAR MODELOS DE SISTEMAS
COMPLEJOS
-
Los modelos son representaciones de sistemas complejos que se realizan con el
fin de facilitar su comprensión. Un buen modelo debe permitir hacer
predicciones de cuál será el comportamiento del sistema en diferentes
situaciones hipotéticas (“escenarios”).
- No
hay que olvidar que los modelos son aproximaciones a la realidad y no la
realidad misma. Además, un modelo mal diseñado, por ejemplo por haber omitido
variables que son esenciales en el comportamiento del modelo por haber establecido mal las relaciones
entre las variables, puede llevarnos a conclusiones incorrectas.
-
Los programas informáticos de simulación medioambiental aprovechan la potencia
de cálculo de los ordenadores para manejar numerosas variables y grandes
cantidades de datos en el estudio de los problemas medioambientales.
Estos
programas permiten simular situaciones que sería imposible reproducir en la
realidad
(diversos
escenarios en relación con el cambio climático, por ejemplo).
-
Los modelos globales World-2 y World-3 encargados por el Club de Roma fueron
pioneros en la aplicación de los modelos de simulación a los problemas
medioambientales. World-2, fue encargado por el Club de Roma a Jay Forrester
del MIT para elaborar su primer informe, titulado Los límites del
crecimiento, publicado en 1972, en el que exponían las conclusiones
obtenidas. La actualización World-3 fue desarrollada por Dennis L. Meadows,
discípulo
de Forrester en el MIT, para el informe Más allá de los límites del
crecimiento, publicado en 1991.
Estos
modelos fueron fuertemente criticados al ser considerados maltusianos y
excesivamente simplistas. A pesar de las críticas, nadie duda de la utilidad
que tuvieron para hacer “saltar las alarmas” en relación con las posibles
consecuencias ambientales del desarrollo incontrolado.
LOS
SISTEMAS TELEMÁTICOS PERMITEN LA COOPERACIÓN INTERNACIONAL EN LA INVESTIGACIÓN
MEDIOAMBIENTAL
-
Los sistemas telemáticos se basan en la interconexión entre múltiples
ordenadores mediante una red de comunicaciones para realizar una tarea común.
-
Entre los sistemas telemáticos de interés medioambiental podemos destacar los
Sistemas de Información Geográfica (SIG; en inglés Geographic Information
System, GIS). Los SIG consisten en un conjunto de aplicaciones informáticas que
permiten la gestión de datos, organizados en bases de datos, referenciados
espacialmente (georreferenciados) y que pueden ser visualizados mediante mapas.
Los
datos se representan en capas superponibles sobre una base cartográfica o sobre
fotografías aéreas o de satélite. Cada capa contiene datos de diversa índole:
climáticos, sobre la vegetación, los usos del suelo, las vías de comunicación, la
ganadería, la población, …
Entre
las múltiples aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica se
encuentran las medioambientales:
•
Planificación territorial
•
Análisis de usos del suelo
•
Gestión de recursos naturales
•
Impacto ambiental
•
Riesgos …
- La
Agencia Europea del Medio Ambiente dirige el programa CORINE que recopila datos
sobre el estado del
medio
ambiente y los recursos naturales en la Unión Europea. Este programa constituye
una de las bases de datos integradas sobre temas medioambientales más
importantes del mundo.
- El
programa GLOBE (Global Learning and Observations to Benefit the Environment) es
un programa educativo de carácter internacional mediante el cual cualquier
centro educativo que quiera registrarse puede colaborar en la recogida de datos
relativos a un buen número de parámetros ambientales divididos en cuatro
apartados: atmósfera, hidrología, suelo y vegetación.
Los
datos se recogen en el entorno del centro educativo siguiendo unas normas y
protocolos establecidos y el punto exacto de recogida se localiza mediante GPS.
