Modelado y simulacion ciclo del carbono en consecuencia el calentamiento global
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Modelado y simulacion ciclo del carbono en consecuencia el calentamiento global Document Transcript

  • 1. MODELADO Y SIMULACION CICLO DEL CARBONO EN CONSECUENCIA EL CALENTAMIENTO GLOBAL Cristian Orlando Blanco Espinosa1 Diana Carolina Baquero Arias1 1 Decanatura de Ingenierías y Administración Escuela de Ingeniería Informática Simulación y Modelización Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga Cobe156,baquerito_16,@hotmail.comResumen: and the rate of change in the atmosphere which is the main affected, thus causingLos cambios en los ecosistemas different outcomes for the life of theforestales, la dramática transformación land.de la diversidad de especies, así como elsignificado de la vegetación para elclima global, han sido los generadores 1. Introducción:de los estudios realizados entorno atodos factores que alimentan este nuevo El carbono a medida que el tiemposuceso que pone en riesgo el planeta. transcurre se va incrementando en laEn este proyecto se lograr predecir por atmosfera transformando se en dióxidomedio de la modelización y la de carbono, metano y otros gases. Alsimulación que nos espera en unos mismo tiempo, se elimina mediante lascuantos años, teniendo como base los plantas, los océanos y de otras maneras.factores y su porcentaje de alteración en Éste es el ciclo del carbono. Ella atmosfera que es la principal equilibrio en el ciclo es esencial paraafectada, causando así diferentes determinar el clima terrestre.resultados para la vida de la tierra. Una vez es determinado el clima empezamos a jugar alrededor de este, observando las diferentes situacionesAbstract: que se viven por los drásticos cambio del clima. El Aumento de laThe changes in forest ecosystems, the temperatura de la Tierra debido al usodramatic transformation of species de combustibles fósiles y a otrosdiversity, as well as the meaning of procesos industriales que llevan a unavegetation for the global climate, have acumulación de gases invernaderobeen the generators of studies (dióxido de carbono, metano, óxidoconducted around all factors fueling this nitroso y clorofluorocarbonos) en lanew event which threatens the planet. atmósfera. Desde 1896 se sabe que elThis project will bring to predict dióxido de carbono ayuda a impedir quethrough modeling and simulation that los rayos infrarrojos escapen al espacio,awaits us in a few years, based factors lo que hace que se mantenga una temperatura relativamente cálida de nuestro planeta (efecto invernadero). La
  • 2. cuestión es si los crecientes niveles de ¿Cómo trabaja?dióxido de carbono registrados a lolargo del último siglo llevarán a unaumento de la temperatura global [1]. Ciclo del Carbono(proceso en la tierra)químicos y físicos que desplazan elcarbono.El resto del artículo se estructura de lasiguiente forma, en la sección 2 serealizará un descripción del fenómenoa simular, En la sección 3 se mostrarael diagrama causal, En la sección 4 semostrara el diagrama de forrester, En lasección 5 se presentaran las ecuacionesresultantes del fenómeno modelado, enla sección 6 el comportamiento delfenómeno en diferentes escenarios de Imagen1. La imagen muestra algunos de lossimulación y para finalizar en la procesos por los cuales el carbono se desplazasección 7 las conclusiones del entre los organismos vivos y muertos, lafenómeno modelado y simulado. atmósfera, los océanos, las rocas y el suelo [2].2 . Descripción del fenómeno *Carbono presente en la tierra La mayor parte del carbono de tierra se encuentra enLos átomos de carbono se intercambian compuestos en sedimentos y rocas sedimentarias.permanentemente entre los organismosvivos y muertos, la atmósfera, los Sedimentos submarinos y rocas 80000000océanos, las rocas y el suelo. Cada vez sedimentarias Agua del océano, conchas y 40000que exhalamos aire, liberamos CO2 de organismosnuestros pulmones a la atmósfera, que Combustible fósil(petróleo, gas y 4000contiene átomos de carbono de las carbón) Material orgánico del suelo 1500plantas y animales que comemos. Los Atmosfera 825átomos de carbono que hoy están en Plantas terrestres 580nuestros cuerpos anteriormente podríanhaber estado en distintas plantas y Desde años atrás los humanos estamosanimales, quizás hasta en dinosaurios y acelerando los efectos delotras criaturas que se extinguieron. calentamiento global, interrumpiendoLa distribución de carbono entre la el ciclo del carbono y saturándolo.atmósfera, los organismos, la tierra y El dióxido de carbono explica más dellos océanos ha cambiado con el 60% del “efecto invernaderotranscurso del tiempo. Hace reforzado1”.aproximadamente 550 millones de años El hombre quema carbón, petróleo yla concentración de CO2 en la gas natural a una velocidad muchísimoatmósfera era de 7.000 partes por mayor a las que se crearon estosmillón, más de 18 veces lo que es hoy recursos.[2].El ciclo del carbono es unacombinación de muchos procesos 1 Efecto invernadero: fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de una atmósfera planetaria,biológicos,
  • 3. retienen parte de la energía que el suelo emite por habersido calentado por la radiación solar.En ese proceso, el carbono almacenado 3. Diagrama Causal o Influencias.en los combustibles se libera en laatmósfera y perturba el ciclo del Un diagrama de influencia o causal noscarbono, de un sistema con miles de permite modelar un sistema de formaaños de antigüedad y totalmente grafica. Lo primero es identificar todasequilibrado a través del cual se produce las componentes que ejercen algunaun intercambio de carbono con el aire, influencia en el funcionamiento dellos océanos y la vegetación terrestre. sistema. después se identifica la maneraEn la actualidad, los niveles en que interactúan estas componentes.atmosféricos de dióxido de carbono El diagrama de influencia sirve paraestán aumentando más de un 10% cada modelar sistemas en que la variación o20 años. introducción de un elemento afectaEl empleo de combustibles fósiles está sobre la cantidad o presencia de otroelevando los niveles atmosféricos de elemento,carbono, con lo que se perturba unequilibrio conseguido desde tiempoinmemorial.Cierto grado de cambio climático esahora inevitable, debido a lasemisiones pasadas y actuales. El climano responde de inmediato a loscambios externos, pero después de 150años de industrialización, elcalentamiento atmosférico ha ganadoimpulso, y continuará repercutiendo enlos sistemas naturales de la Tierradurante centenares de años, aun cuandose reduzcan las emisiones de gases deefecto invernadero y deje de aumentarsu concentración en la atmósfera. Imagen3. Diagrama de influencias del ciclo del carbono Variables en el estudio: *Carbono total en la atmosfera. *Carbono en biosfera terrestre *Carbono por la respiración de los seres vivos. *Carbono en la superficie terrestre. *Carbono usado en el proceso de la fotosíntesis *Carbono por la quema deImagen2. La grafica muestra un Aumento combustibles fósiles.significativo del incremento dióxido de *Carbono por la desforestación de loscarbono CO2. [3] bosques.
  • 4. *Carbono debido a la descomposición CDfores: Flujode los seres muertos. CFotos: Flujo4. Diagrama de ForresterUn diagrama de forrester o de niveles,esta compuesto por tres grupos:1. Variables de Niveles :Se pueden definir como aquellavariable que guarda los cambios delsistema, denominados también comode estado.2. Variables de Flujo:Aquellas variables que provocan loscambios de una variable de estado o Imagen4. Diagrama de Forrester del ciclonivel. del carbono3. Variables Auxiliares:Me permiten calcular instantáneamentelas variables de flujo u otras variables. CAtm: Carbono total en la atmosfera. CBiosT: Carbono en biosfera terrestre. • Variable auxiliar: CRSerV: Carbono por la respiración de Aquella que permite los seres vivos. transformar una variable de CSuperT: carbono en la superficie entrada y de salida, por una terrestre. operación matemática CSerDesM: Carbono debido a la • Variable Exógena: descomposición de los seres muertos. Es aquella que afecta el sistema, CQFosil: Carbono por la quema de pero que no es afectada por combustibles fósiles. este. CDfores: Carbono por la desforestación • Retardo: de los bosques. Permite simular las diferencias CFotos: Carbono usado en el proceso de tiempo que hay entre una de la fotosíntesis causa y un efecto. • Parámetro: Valores que no cambian a En el proceso del ciclo del carbono se través del tiempo siempre encontró 3 factores importantes que lo permanecen iguales forman, los cuales se establecieron como niveles, ya que estas son las que • No linealidad: a través del tiempo van almacenando • Valor inicial: los cambios que tiene este proceso. Las demás variables son flujos, los cuales van cambiando a través delVariables de Estudio: tiempo modificando mis variables de nivel.CAtm: Nivel Estos flujos que están siendo aplicadosCBiosT: Nivel al estudio, son factores que se vanCRSerV : Flujo intercambiando unos con otros tratandoCSuperT: Nivel de formar el ciclo del carbono tenemosCSerDesM: Flujo como ejemplo el carbono que hay en laCQFosil: Flujo
  • 5. superficie terrestre parte de el esconsumido por el proceso defotosíntesis de las plantas y devuelto 6. Comportamientodespués de este. En este proyectoestamos observando que través del El estudio del ciclo del carbono, nostiempo el carbono esta aumentando arrojo la siguiente grafica (imagen5),fuertemente saturando los niveles, y observando el crecimiento significativohaciendo que pierdan su equilibrio, del carbono a medida que el tiempocomo consecuencia provocar el efecto aumenta, comparando con las graficasinvernadero y este aumentar el proceso de estudios anteriores nos damosdel calentamiento global. cuenta que son muy similares. Obteniendo una afirmación a la hipótesis que A mayor aumento del dióxido de carbono (CO2), el efecto5. Ecuaciones invernadero aumenta trayendo como consecuencia el calentamiento global. 1. + CSerDesM +CQFosil +CDfores -CFotos 2. 3. Imagen5. En esta imagen muestra la variación de la cantidad de CO2 respecto al tiempo, generada en Evolucion 4.0. 4. Imágenes externas para comparación con el modelo de simulación ejecutado. 5.CRserV = CBiosT * 0.1 * Est 6.CFotos=( CBiosT *0.1483+CAtm / 700)*Est 7.CSerM= 0.05 * CBiosT Imagen6. En esta imagen muestra la variación de la cantidad de CO2 (ppm) respecto al transcurso de los años 1960-2000 [4].
  • 6. Referencias [1] Ricardo Santiago Netto., Articulo Calentamiento Global., http://www.fisicanet.com.ar/monografi as/monograficos1/es06_efecto_inverna dero.phpImagen7. Gráfico de la concentración dedióxido de carbono en la atmósfera terrestre(azul) y la temperatura media global (rojo), enlos últimos 1000 años [5]. [2] Articulo La energía y el cambio climático mundial ,El ciclo del carbono., SEED schlumberger., http:// www.seed.slb.com/es/scictr/watch/clim7. Conclusiones ate_change/carbon.htm Por medio de las graficas podemos visualizar que la cantidad de dióxido [3] José Larios Martón.,Calentamiento de carbono esta aumentando Global al Borde del Limite., notoriamente causando daño en el http://calentamientoglobal.files.wordpr planeta ahora y a un futuro no muy ess.com/2008/05/cgalbordedellimite.pd lejano. f La simulación y modelización de este fenómeno, afirmo los estudios investigativos realizados años [4] Calentamiento global: sobre el anteriores. dióxido de carbono y otra hipótesis., Se analizaron las variables de este http://www.elmorsa.com/category/glob estudio y los factores que podían al-warming/ intervenir en su proceso. Se estudio el ciclo del carbono para poder hacer su respectivo análisis. [5] Calentamiento global y Cambio climático., Se ampliaron y se reanudo el http://www.telefonica.net/web2/jgarcia conocimiento para realizar los f/cambio_climatico/Introduccion/1.htm diagramas que nos permitieron generar el modelo para su simulación.