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El poder del cálculo matemático frente al cambio climático mundial

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Índice presentación:

-Movimiento, cambio y límite
-El clima, motor de movimiento social
-Sistema climático mundial –manejo de la información
-El efecto invernadero y la acción del ser humano
-La curva de Keeling–respiración de la Tierra
-Índices de contaminación –Concentración de CO2
-Modelo matemático –tasa de variación de índices

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El poder del cálculo matemático frente al cambio climático mundial

  1. 1. OsmanVillanueva García osman@educart.org Noviembre2012
  2. 2. El poder del cálculo matemático frente al cambio climático mundial Movimiento, cambio y límite El clima, motor de movimiento social Sistema climático mundial –manejo de la información El efecto invernadero y la acción del ser humano La curva de Keeling–respiración de la Tierra Índices de contaminación –Concentración de CO2 Modelo matemático –tasa de variación de índices Todos los efectos de la naturaleza no son más que resultados matemáticos de unas cuantas leyes inmutables. Pierre SimonLaplace(1749-1827)
  3. 3. El movimiento es una característica de las cosas que existen en la naturaleza, desde partículas muy pequeñas como los átomos y los electrones, hasta los cuerpos de grandes dimensiones como los planetas y las galaxias que experimentan cambios con respecto a su posición; dicho de otra forma, nada permanece eternamente en estado de reposo.
  4. 4. La naturaleza transforma constantemente la materia, la cual se encuentra en movimiento, y al hacerlo realiza un proceso que altera o modifica su estado o constitución, es decir, la cambia.
  5. 5. La química por ejemplo, es la ciencia encargada de estudiar la estructura y el comportamiento de la materia que nos rodea. La física hace su parte como ciencia natural al estudiar y analizar las propiedades del espacio, el movimiento, el tiempo, la materia y energía, así como sus interrelaciones. En la biología se estudia la motilidad, que se refiere a la capacidad adquirida por los organismos vivos para desplazarse de forma espontánea e independiente, mientras que en psicología dicho término representa la capacidad de realizar movimientos complejos y coordinados. Sin embargo las respuestas que hoy conocemos se desarrollaron a partir de los siglos XVI y XVII gracias a los trabajos realizados por científicos como Galileo Galilei (1564-1642) e Isaac Newton (1642-1727).
  6. 6. La rama de la matemática que proporciona el método de análisis cuantitativo y cualitativo de los distintos procesos de cambio, movimiento y dependencia de una magnitud respecto de otra es el Cálculo, también llamado Análisis matemático, que constituye en esencia un método que utiliza como base el concepto de los infinitesimales, el cual también se conoce como límite.
  7. 7. La vida es como andar en bicicleta, para mantener el equilibrio se debe permanecer en constante movimiento. Albert Einstein (1879-1955)
  8. 8. A través de la historia los cambios incesantes de la naturaleza han detonado procesos permanentes de movimientos y de transformaciones que influyen en la vida humana y su existencia misma. Sin duda el clima en la Tierra es un factor crucial para la vida y subsistencia de todos los seres humanos. En todas las épocas la sociedad ha tenido que afrontar la variabilidad del clima, en particular los fenómenos extremos.
  9. 9. Hablar del clima de un lugar implica hablar de continuo movimiento, ya que con su constante variación afecta la vida cotidiana, las actividades económicas y las condiciones sociales y culturales de ese lugar.
  10. 10. La lluvia hace posible la agricultura y la industria; el calor puede acelerar el crecimiento de las plantas y la formación de los frutos; el viento, la lluvia y la temperatura determinan el diseño de las casas, y las pautas continuadas del viento en la atmósfera superior determinan las trayectorias de vuelo preferente de las aeronaves. Las sequías prolongadas, las lluvias torrenciales o los inviernos inclementes afectan a los medios de subsistencia, causando inseguridad y, en ocasiones, muerte y destrucción..
  11. 11. Los conocimientos y datos climáticos, obtenidos tanto de fuentes científicas y tradicionales como empíricas, encuentran aplicaciones diversas para muy distintos fines, como la organización de las actividades agrícolas, la prevención de brotes de enfermedades infecciosas, el diseño de sistemas de suministro hidráulico y de desagüe o la selección de destinos turísticos.
  12. 12. Uno de los requisitos importantes de la información climática está relacionado con el futuro, es decir, con la toma de decisiones sobre lo que sucederá o podría suceder en un periodo inmediato, mediato o de largo plazo
  13. 13. El concepto de cambio es sinónimo de variación; en el ejemplo anterior se hace presente que la temperatura y la precipitación pluvial son dos características del clima que impactan en la organización de diversas actividades humanas.
  14. 14. Fenómeno por el cual ciertos gases retienen parte de la energía emitida por el suelo tras haber sido calentado por la radiación solar. Se produce, por lo tanto, un efecto de calentamiento similar al que ocurre en un invernadero, con una elevación de la temperatura.
  15. 15. El hombre, por tanto, está jugando un papel fundamental desequilibrando la balanza hacia el lado equivocado. La concentración atmosférica de CO2 ha sufrido un considerable aumento en el siglo XX, especialmente en sus últimas décadas. Antes del comienzo de la revolución industrial (hacia 1750, cuando el escocés James Wattperfeccionó las máquinas de vapor) la concentración de CO2 en la Atmósfera era de unas 280 partes por millón (0,028%) y a principios del siglo XXI alcanza los 370 ppm (0,037%).
  16. 16. Debido a que existen distintas fuentes naturales de gases de efecto invernadero, las concentraciones de éstos han fluctuado a lo largo de toda la historia de la Tierra. Sin embargo las actividades humanas, especialmente las asociadas con la Revolución Industrial, han aumentado las emisiones de gases de efecto invernadero drásticamente desde mediados del siglo XIX.
  17. 17. Con base en la información que describe las mediciones directas de la concentración atmosférica de dióxido de carbono registradas desde 1958 hasta la fecha, mismas que puedes encontrar en el enlace anterior y en otros sitios de Internet, establece: El modelo matemático a través del uso del concepto de función que describa los índices de contaminación y que permita identificar las tasas de variación de crecimiento de dichos índices en distintos períodos Mediciones directas de concentración de CO2 en la atmósfera hechas en MaunaLoa, Hawaiientre 1958 y el año 2009. Esta curva es conocida como la curva de Keeling, en honor del investigador Charles David Keelingmiembro del Instituto Scrippsde Oceanografía
  18. 18. La fluctuación anual en el dióxido de carbono se debe a las variaciones que presenta la absorción de dióxido de carbono en la tierra de las plantas y con respecto a las estaciones del año. Dado que más bosques se concentran en el hemisferio norte que en el hemisferio sur, durante el verano del hemisferio norte se elimina más dióxido de carbono de la atmósfera que en el verano del hemisferio sur
  19. 19. Los registros más antiguos de los núcleos (burbujas de aire) de hielo ahora se extienden hasta alrededor de un millón de años. Durante los últimos miles de años, hasta el último par de siglos, la concentración de CO2 promedio rondaba en el rango de 250 a 280 ppm. La Revolución Industrial, con quema de combustibles fósiles, contribuye al calentamiento global
  20. 20. Este aumento corresponde a un periodo de crecimiento dramático de las emisiones de CO2 por la quema de combustibles fósiles que ha utilizado el ser humano a partir de la Revolución Industrial. De esta forma se hace evidente que la concentración atmosférica de CO2 ha aumentado cerca de 35% por encima de los niveles preindustriales (desde 280 hasta 380 ppm).
  21. 21. Modelo Matemático Del legado de las matemáticas, el cálculo infinitesimal es, sin duda, una herramienta poderosa y eficaz para el tratado y estudio del comportamiento de fenómenos naturales y procesos sociales. OsmanVillanueva García
  22. 22. Si la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera (índices de contaminación) se representa por la función, f(t), entonces la derivada de dicha función es el crecimiento instantáneo de la concentración de CO2 (tasa de variación de los índices de contaminación) con respecto al tiempo.
  23. 23. La Revolución Industrial marcó un punto de inflexión en la explotación de los recursos; las industrias requerían cada vez mayor cantidad de materias primas para poder crecer, el aumento de la demanda exigía sistemas más sofisticados para la obtención de los recursos y la tecnología los proporcionaba. En el periodo que va desde 1770 hasta 1900 la población mundial casi se duplicó, mientras que la extracción de minerales se multiplicó por 10. Desde 1900 hasta 1970 la producción mineral se multiplicó por 12, aunque la población era sólo 2.3 veces mayor. Esto nos da idea de cómo la humanidad incrementaba la explotación de los recursos naturales muy por encima de su crecimiento.
  24. 24. 25 Sencillamente, hemos tomado todo lo que necesitábamos de la naturaleza, sin pararnos a reflexionar sobre las consecuencias. La sobreexplotación de los recursos es una realidad a lo largo de nuestra historia reciente. Las economías emergentes (China, India, etc.) luchan por conseguir situarse a la altura de los países más desarrollados. El consumo se dispara y el nivel de vida aumenta cada vez más en los países industrializados. La humanidad sigue creciendo y el aumento de la población causa un gran impacto ambiental sobre la Tierra y sobre los recursos.
  25. 25. 26 Cálculo matemático frente al cambio climático osman@EducArt.org Mantener el actual nivel de concentración de partículas de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre costará casi el 0.3% del Producto Bruto mundial, mientras que si se logran reducir las emisiones entre un 50 y un 75% el coste se reduce al 0.12%, según las conclusiones del tercer grupo de trabajo del cuarto informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que llevó a cabo su reunión en la ciudad de Bangkok, Tailandia, en el año 2007.

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