Matemática en las Ciencias Naturales.

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Matemática en las Ciencias Naturales : Un aporte para la formación de los estudiantes de Biología y Geología. Arrarás, Stella Maris; Cappello, Viviana Beatriz (comp.). Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP), 2019. ISBN: 978-950-34-1823-9. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/85078
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El presente libro tiene por objetivo ofrecer a los estudiantes de las carreras de biología —en sus distintas especialidades: botánica, ecología, zoología, paleontología; geología y geoquímica— que por primera vez incursionan en matemática, una herramienta de estudio dirigida.

Matemática en las Ciencias Naturales : Un aporte para la formación de los estudiantes de Biología y Geología - Búsqueda de Google

¿Por qué un nuevo libro de matemática, habiendo tantos y de tan variada editorial? En primer lugar, durante nuestra experiencia docente en diferentes universidades del país, observamos que en el proceso de enseñanza usábamos libros elaborados por matemáticos, en los que no existía el ejemplo concreto de la disciplina donde se dicta la materia. En general estas explicaciones resultaban ajenas a la realidad del estudiante, limitando los alcances y comprensión de los diferentes temas. Este es un sentir común y recurrente en charlas y discusiones entre los profesores del área. Así nació la idea de elaborar un texto que cumpliera con esas demandas y con la currícula específica, iniciando al alumno en la explicación de los conceptos matemáticos aplicados a las Ciencias Naturales.

LibreTexts: libros de texto y recursos educativos universitarios abiertos

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La misión del proyecto LibreTexts es unir a estudiantes, profesores y académicos en un esfuerzo cooperativo para desarrollar una plataforma en línea fácil de usar para la construcción, personalización y difusión de recursos educativos abiertos (OER), particularmente para la creación de recursos relevantes de programas académicos, con el fin de reducir la carga de los costos irrazonables de los libros de texto para los estudiantes y la sociedad en general.

LibreTexts forma parte de The LibreText Project, actualmente abarca doce disciplinas de nivel universitario ampliamente utilizadas, desde química hasta humanidades, con más 398 Libros de texto de 12 áreas temáticas diferentes:

Biología  Negocio Química Ingenieria

Geociencias Humanidades Matemáticas

Medicina Fotosciencias Física

Ciencias Sociales Estadística

En estos días el Proyecto LibreText acaba de ser subvencionado para un programa piloto Open Textbooks Pilot Program con una dotación de 5 millones de dólares por parte del Department of Education. Estos fondos se utilizarán para disminuir la carga de los costos de los libros de texto para los estudiantes universitarios al mismo tiempo que aumentan la disponibilidad, el uso y el valor educativo de los libros de texto abiertos que se pueden descargar, editar y compartir para servir mejor a todos los estudiantes.

Alertan del riesgo de subida del nivel del agua del Mar Menor

Científicos de la USAL alertan del riesgo de subida del nivel del agua del Mar Menor en hasta 1,5 m. durante el próximo siglo por el aumento de la temperatura global

El Área de Geodinámica de la USAL coordina la investigación en la que participan la Universidad de Alcalá de Henares y la Sección de Geología del Museo de Ciencias Naturales de Madrid.

El estudio dirigido por el geólogo Antonio M. Graña muestra un alto riesgo de inundación en la Playa de la Manga y áreas costeras próximas debido al  “progresivo aumento de las temperaturas globales influido, además, por las características físicas, geográficas y la gran presión urbanística de este particular enclave”

Factor de distancia en los años 1956,1981 y 2017. Este factor determina la distancia entre la línea de costa (líneas paralelas al mar) y el terreno que se encuentra entre los 0 y los 10 m. sobre el nivel del mar (líneas intersecantes con la línea de costa), y por lo tanto tiene más probabilidades de verse inundado. 

Martínez-Graña, A. et al. (2018). Analysis of Flood Risk Due to Sea Level Rise in the Menor Sea (Murica, Spain). MDPI: Sustainability 2018, 10, 780. (PDF)

El estudio, liderado por los investigadores del Departamento de Geología de la USAL, concretamente del Área de Geodinámica, y recientemente publicado en la revista científica Sustainability muestra un alto riesgo de inundación en la playa de la Manga y las áreas costeras del Mar Menor que, “podría verse agravado por un incremento de hasta 4,1 metros en la altura media de la ola significante”, subraya el responsable del trabajo.

Los datos globales reflejan que se está produciendo un incremento medio del nivel relativo de los océanos en torno a 1,7 mm anuales, fruto del deshielo de glaciares y del progresivo aumento de las temperaturas en el planeta. En España, el Mar Menor cumple todas las condiciones de vulnerabilidad por inundaciones, ya sean debido a una mayor incidencia de las tormentas en la zona o por el posible aumento del nivel relativo del mar. La elevada actividad turística, el carácter subsidente del terreno –hundimiento vertical del suelo- y la porosidad del sustrato de la zona, entre otros, aumentan de manera alarmante el grado de exposición del Mar Menor ante una inundación a corto y/o medio plazo.

Mapa lítlógico (composición del terreno, arriba) y geomorfológico (esturctura del terreno, abajo) de la zona

Subida del nivel del mar de hasta 1,5 m. y posible tsunami de 8 m.

Para analizar el riesgo de inundación en la Manga del Mar Menor motivado por la subida del nivel del mar u otras causas naturales como subsidencia, tormentas y tsunamis, los científicos emplearon datos históricos y registros sedimentarios antiguos de zonas cercanas con los que generaron diferentes escenarios de subida y bajada del nivel relativo del mar para períodos de tiempo de 100 años, 500 años y 1.000 años desde la actualidad.

El consorcio de investigación determinó una subida del mar en el área de entre 1,2 y 1,5 mm. al año durante los últimos 25 años. Los resultados arrojan, además, un alto riesgo de inundación en la playa de la Manga y áreas costeras del Mar Menor y prevén una subida del mar de hasta 1,5 m. y aumento de hasta 4,1 m. en la altura de la ola significante.

Concretamente, el trabajo deja entrever que en los próximos 100 años el mar pueda llegar a afectar a zonas situadas entre los 4,22 y 5,69 m. como consecuencia del incremento en la altura de la ola. Respecto a un posible tsunami en el Mar Menor, M. Graña recuerda que el 10 % de ellos suceden en el Mar Mediterráneo. No obstante, no existe un registro histórico fiable que determine la altura máxima que pudiera alcanzar, por lo que toman de referencia al mayor tsunami registrado en la Península Ibérica fruto del terremoto de Lisboa de 1755. Es decir, una posible pero improbable ola máxima de 8 m. de altura.

Izquierda: Riesgo de inundaciones provocados por la subida del nivel del mar, las tormentas y los tsunamis, e impacto medioambiental en la zona. Derecha: Índice de Vulnerabilidad de La Manga

Mapa de ciudades en riesgo de inundación para optimizar medidas preventivas

San Pedro del Pinatar, Santiago de la Ribera, parte del aeropuerto de San Javier, Los Alcázares, Playa Honda y algunos complejos hoteleros y urbanizaciones del sur y centro de La Manga son localizaciones especialmente vulnerables de acuerdo al índice de vulnerabilidad costera aplicado por los investigadores para la ejecución del estudio. Asimismo, señalan como factor de inundación más probable para las áreas habitadas la subida del nivel del mar de carácter meteorológico asociada a situaciones de tormenta.

Con el diseño de este mapa de riesgos, los científicos persiguen crear una herramienta que ayude a “identificar los puntos espaciales más vulnerables y optimizar las medidas preventivas de esas zonas”, concluye el geólogo.

El geólogo de la Universidad de Salamanca Antonio Martínez Graña

La noticia ha sido ilustrada con imágenes de Alfredo Miguel Romero (interior) y la NASA (exterior). FUENTE: Sala de Prensa USAL

Los procesos que causan el vulcanismo: estudios con caolinita superhidratada

Las mediciones de rayos X de alta presión proporcionan nuevos conocimientos sobre los procesos que causan el vulcanismo. Artículo completo

Huijeong Hwang, Donghoon Seoung, Yongjae Lee, Zhenxian Liu, Hanns-Peter Liermann, Hyunchae Cynn, Thomas Vogt, Chi-Chang Kao, Ho-Kwang Mao. A role for subducted super-hydrated kaolinite in Earth’s deep water cycleNature Geoscience, 2017; DOI: 10.1038/s41561-017-0008-1

La primera observación de una fase super-hidratada de la arcilla caolinita mineral podría mejorar nuestra comprensión de los procesos que conducen al vulcanismo y afectan a los terremotos.

En el laboratorio, en las mediciones de rayos X a alta presión y alta temperatura que se realizaron en parte en DESY, los científicos crearon condiciones similares a las llamadas zonas de subducción donde una placa oceánica se sumerge bajo la corteza continental. El transporte y la liberación de agua durante la subducción causa una fuerte actividad volcánica. Un equipo internacional dirigido por científicos de la Universidad de Yonsei en la República de Corea presenta los resultados en la revista científica Nature Geoscience.

En una zona de subducción, una placa oceánica pesada se encuentra con una segunda placa continental más ligera y se mueve debajo de ella y dentro del manto de la tierra. Con la placa oceánica, el agua ingresa a la tierra ya que está atrapada en minerales de la corteza oceánica o superposición de sedimentos. Estos minerales se hunden lentamente en el manto durante millones de años. Con el aumento de la profundidad, la temperatura y la presión, los minerales se vuelven inestables, se descomponen y se transforman en nuevos compuestos.

Durante estas transformaciones, el agua se libera y se eleva hacia el manto circundante, más caliente, donde disminuye la temperatura de fusión de la roca del manto. “Cuando las rocas del manto se derriten, se genera el magma. Esto puede llevar a la actividad volcánica cuando el magma asciende a la superficie”, explica Yongjae Lee, de la Universidad de Yonsei, quien dirigió el estudio. “Si bien sabemos que el ciclo del agua en las zonas de subducción influye en el vulcanismo y posiblemente en la sismicidad, no sabemos mucho sobre los procesos que forman este ciclo”.

Como estos procesos tienen lugar muchos kilómetros debajo de la superficie de la Tierra, es imposible observarlos directamente. Incluso Kola Superdeep Borehole en Rusia, el pozo más profundo de la Tierra, no alcanza más de 12,262 metros. Una forma de aprender más sobre las transformaciones en las profundidades de las zonas de subducción es crear condiciones similares en el laboratorio. Las mediciones de alta presión y alta temperatura permiten a los científicos observar de cerca los cambios estructurales en los diferentes minerales que forman la corteza y los sedimentos.

Uno de estos minerales es la caolinita, un mineral de arcilla que contiene aluminio que es una parte importante de los sedimentos oceánicos. Los científicos ahora pudieron observar la formación de una nueva fase del mineral, la llamada caolinita súper hidratada. Examinaron una muestra de caolinita en presencia de agua a presiones y temperaturas correspondientes a aquellas a diferentes profundidades en zonas de subducción. Con la difracción de rayos X y las mediciones de los espectros infrarrojos, se caracterizaron los cambios estructurales y químicos.

A una presión de alrededor de 2.5 Giga-Pascal (GPa), más de 25,000 veces la presión promedio al nivel del mar, y una temperatura de 200 grados Celsius, se observó la fase súper hidratada. Estas condiciones están presentes a una profundidad de aproximadamente 75 kilómetros en zonas de subducción. En la nueva fase, las moléculas de agua están encerradas entre las capas del mineral. La caolinita súper hidratada contiene más agua que cualquier otro mineral de aluminosilicato conocido en el manto. Cuando la presión y la temperatura vuelven a las condiciones ambientales, la estructura vuelve a su forma original.

Fuente: www.sciencedaily.com

Imágenes de satélite de toda Europa para obtener información sobre suelo y medioambiente.

La compañía Indra (empresa global de consultoría y tecnología) se ha responsabilizado del análisis e interpretación de imágenes satelitales y fotos aéreas de toda Europa que sirven de base para la elaboración de las estadísticas que Eurostat ofrece sobre el uso del suelo y la cobertura del terreno en todo el continente  (Land Use/Cover Area frame Survey o LUCAS).

Resultado de imagen de satélites Sentinel
Sentinel-2: satélite del sistema de vigilancia ambiental Copernicus.

Estas estadísticas respaldan el trabajo de la Comisión Europea, organismos y gobiernos en materia de protección del medioambiente, gestión del agua y bosques, planificación urbana y del transporte, políticas agrícolas y monitorización del clima y la biodiversidad.

  • Indra trata imágenes aéreas y satelitales de 700.000 puntos del territorio europeo, cubriendo 28 países y 4.5 millones de km2, para determinar el tipo de terreno al que corresponden
  • Esta malla sirve de base para la elaboración de estadísticas sobre el uso del suelo y la cobertura del terreno en la UE, dentro del proyecto Land Use/Cover Área frame Survey (LUCAS) 
  • Estas estadísticas permiten elaborar mejores políticas de protección del medioambiente, gestión del agua y los bosques, planificación urbana y del transporte, agricultura y monitorizar el cambio climático
  • También se emplean para contrastar la precisión de los datos aportados por los satélites Sentinel del programa europeo de observación de la Tierra Copernicus

Inicio

Las estadísticas proporcionadas en LUCAS ofrecen información homogénea y coherente de todo el territorio de la UE. Esto evita tener que recurrir a estudios elaborados por fuentes heterogéneas en cada país, que a menudo siguen metodologías diferentes y dificultan poder realizar comparaciones.

Se puede de esta forma evaluar el impacto que tiene la agricultura en el medioambiente, estudiar la eficiencia con la que se utilizan los recursos en el territorio y establecer políticas para promover una economía sostenible.

La información que ofrece Eurostat permite responder a preguntas como cuál es el porcentaje de suelo que ocupan los edificios, carreteras y áreas artificiales en toda Europa; qué área ocupan los bosques y cómo se distribuyen por países; en qué territorios hay mayores reservas de agua y en cuáles escasean.

Al tratarse de estadísticas que se elaboran cada tres años, se puede analizar la evolución de los parámetros y detectar si se reduce la masa forestal y aumenta el terreno agrícola o si la calidad del suelo cultivable se reduce o mejora, por ejemplo.

Por otra parte, estas estadísticas también resultan de gran utilidad para todos los usuarios y empresas que explotan los datos proporcionados por Copernicus, el programa de Observación de la Tierra europeo. Al cubrir todo el territorio europeo, LUCAS permite verificar y validar los datos obtenidos por los satélites Sentinel y contrastar su precisión.

El papel de Indra ha consistido en determinar el tipo de terreno al que corresponde cada uno de los 714.474 puntos analizados. El patrón de interpretación seguido distingue un total de 10 categorías, diferenciando, por ejemplo, zonas de tierra cultivable, bosques, zonas áridas o terreno urbanizado, así como otros parámetros adicionales como la humedad del terreno.

Para llevar a cabo esta tarea, Indra ha aportado su capacidad técnica y tecnológica para trabajar con grandes volúmenes de datos, empleando para ello equipos especializados y soluciones tecnológicas avanzadas que permiten procesarlos con la rapidez necesaria. Las estadísticas proporcionadas en LUCAS ofrecen información homogénea y coherente de todo el territorio de la UE. Esto evita tener que recurrir a estudios elaborados por fuentes heterogéneas en cada país, que a menudo siguen metodologías diferentes y dificultan poder realizar comparaciones.