NUEVAS TECNOLOGÍAS EN INVESTIGACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

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.