Sistema Tierra (2500203)
Información general
Centro docente: ETSECCPB
Departamentos: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
Créditos: 6.0 ECTS
Titulaciones: GRAU EN ENGINYERIA AMBIENTAL, pla 2020 - (codi pla 1396)
Curso: 2020/2021
Idioma en que se imparte: Castellano
Profesores de la asignatura
Profesor responsable: Jose Moya Sanchez
Profesores: Marc Berenguer Ferrer, Maripau Fernandez Pombo, Albert Folch Sancho, Jose Moya Sanchez
Objetivos genéricos
Nuestro planeta es un sistema complejo formado por varios subsistemas muy dinámicos
(litosfera, hidrosfera, atmósfera, criosfera, biosfera y antroposfera) que interactúan intensamente y de forma cambiante a diferentes escalas temporales. Se da una descripción básica de la dinámica interna de cada uno de los subsistemas así como de sus interacciones para lograr una visión de conjunto del funcionamiento global de nuestro planeta y del clima.
1. Tener una visión global de la dinámica de nuestro planeta y de los subsistemas que la integran: composición y estructura de la litosfera, de la hidrosfera,
de la atmósfera, de la criosfera y de la biosfera.
2. Comprender la transferencia de masa y energía: a) en cada subsistema (circulación atmosférica, circulación oceánica, hidrología continental, tectónica
de placas, transporte de sedimentos, transferencia de nutrientes); b) entre ellos (ciclo del agua, ciclo de las rocas, ciclos biogeoquímicos); y c) de
los balances globales.
3. Comprender el clima global, los climas regionales y los factores que los controlan.
Conocimiento de: a) los cambios climáticos ocurridos durante el
Cuaternario a diversas escalas temporales y del cambio climático actual, b) de las causas de dichos cambios y de sus consecuencias en los subsistemas
terrestres, y c) de la influencia de la actividad humana en el cambio climático actual.
Sistema Tierra. Nuestro planeta es un macrosistema complejo formado por varios sistemas muy dinámicos (litosfera, hidrosfera, atmósfera, criosfera, biosfera y antroposfera) que interactúan
intensamente y de forma cambiante a diferentes escalas temporales. Se proporciona una descripción básica de cada uno de los subsistemas y de su dinámica interna, así como una visión de conjunto para entender el funcionamiento global del planeta y del clima.
Competencias
Competencias específicas
Reconocer las bases y fundamentos biológicos del ámbito vegetal y animal en la ingeniería:
nociones de genética, bioquímica y metabolismo, fisiología, organismos y entorno, dinámica poblacional, flujos de materia y energía y cambios en los ecosistemas, biodiversidad, principios de la cinética del crecimiento microbiano y teoría de reactores.
Resolver problemas matemáticos que puedan plantearse en la ingeniería aplicando conocimientos sobre: álgebra lineal, geometría, geometría diferencial, cálculo diferencial e integral, optimización, ecuaciones diferenciales ordinarias.
Obtener conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y cálculo numérico básico y aplicado a la ingeniería.
Manejar los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica y termodinámica, concepto de campo y transferencia de calor, y aplicarlos para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
Aplicar los principios básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería.
Describir el funcionamiento global del planeta: atmósfera, hidrosfera, litosfera, biosfera,
antroposfera, ciclos biogeoquímicos (C, N, P, S), morfología del terreno y aplicarlo a problemas relacionados con la geología, la geotècnia, la edafología y la climatología.
Competencias genéricas de la materia
Identificar, formular y resolver problemas vinculados a la ingeniería ambiental.
Aplicar las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción,
mantenimiento, conservación y explotación de cualquier actuación en el territorio en el ámbito de la ingeniería ambiental.
Créditos ECTS: horas totales de dedicación del estudiantado
Dedicación
Horas Porcentaje
Aprendizaje dirigido
Teoría 33.00 50.0%
Problemas 13.00 19.7%
Laboratorio 14.00 21.2%
Actividades dirigidas 6.00 9.1%
Aprendizaje autónomo 84.00
Contenidos
Sección I: Introducción a la dinamica global de la Tierra
Dedicación
2.0h. Teoría
Descripción
Tema 1. Visión de la Tierra como un sistema. Componentes del Sistema Tierra. Transferencia global de materia e introducción a los ciclos biogeoquímicos globales. La energía en la Tierra:
fuentes de energía, transferencia y balance global de la energía. Comparación básica con la dinámica global de otros cuerpos planetarios del Sistema Solar.
Objetivos
- Proporcionar una primera visión global de la dinámica de nuestro planeta y de sus
subsistemas. Mostrar las diferencias básicas con las dinámicas de otros planetas del Sistema Solar.
Sección II: Dinámica interna de los subsistemas terrestres
Dedicación
12.0h. Teoría + 2.0h. Problemas + 2.5h. Laboratorio
Descripción
Tema 2. La litosfera y el interior de la Tierra.
- Composición y estructura de la litosfera y de la corteza. Geodinámica interna y Tectónica de placas. Volcanismo y sismicidad. El ciclo interno de las rocas y formación de la litosfera.
- Composición y discontinuidades en el núcleo y el manto. Corrientes de convección
(transferencia de materia y calor). El campo geomagnético y su importancia para la atmósfera, la biosfera y la actividad humana.
Tema 3. Los océanos. Composición y estructura de los océanos. Circulación oceánica, corrientes superficiales y corrientes profundas, corrientes globales y corrientes regionales.
Biogeoquímica global del océano.
Tema 4. La atmósfera. Composición y estratificación de la atmósfera. Circulación atmosférica global. Dinámica atmosférica. Vientos regionales.
Problemas de flujo de masa y energía 1: flujos en la atmósfera, en los océanos y entre ellos.
Tema 5. La hidrosfera continental. El ciclo del agua en los continentes. El medio fluvial. El medio lacustre. La hidrosfera subterránea.
Tema 6. La criosfera. Glaciares: tipo y movimiento. Balance de hielo y clima. Causas de la existencia de los casquetes glaciares. Permafrost.
Tema 7. La biosfera. Principios de energética y química de la vida. Flujo de energía entre los ecosistemas: la cadena trófica, la pirámide de energía y de nutrientes. Zonación de la biosfera.
Evolución de la Tierra y de la vida. Introducción al antroposfera.
Tutoría 1 del trabajo bibliográfico: sobre la búsqueda, análisis y síntesis de información.
Objetivos
- Comprensión de la composición, estructura, formación y movimientos a escala global del subsistema litosfera, el manto y el núcleo de la Tierra.
- Conocimiento y comprensión de la rama oceánica del subsistema hidrosfera. Composición, estructura y circulación global en los océanos.
- Conocimiento y comprensión de la composición, estructura y circulación global en el subsistema atmósfera.
- Comprensión de la dinámica interna de la atmósfera, de los océanos y de la interacción entre ellos.
- Conocimiento y comprensión de la rama continental del subsistema hisdrosfera. Ciclo del agua en las zonas emergidas y procesos geomorfológicos vinculados.
- Conocimiento y comprensión del conjunto de glaciares como una parte esencial y especial del susbistema hidrosfera, particularmente importante durante los últimos 2,6 millones de años en la Tierra.
- Conocimiento y comprensión de las características exclusivas de la vida, de su química y energética globales y entre los principales ecosistemas. Introducción del concepto de antroposfera.
- Formación sobre competencias transversales de trabajo autónomo: búsqueda, análisis y síntesis autónomos de información.
Section III: Interacción de los subsistemas terrestres naturales
Dedicación
9.0h. Teoría + 11.0h. Problemas + 3.0h. Laboratorio
Descripción
Tema 8. El clima. Interacción atmósfera-hidrosfera: interacción en las zonas continentales y en las zonas oceánicas. Influencia de los otros subsistemas naturales al clima global: influencia de la morfología de la superficie sólida terrestre, influencia de la criosfera, influencia de la biosfera.
Climas y zonas climáticas.
Análisis de casos reales 1: Sequías y grandes incendios: diferentes casos en Europa, Australia, Norteamérica y Siberia
Tema 9. Interacción con la litosfera en los continentes: la geodinámica externa. El ciclo externo de las rocas. Meteorización de las rocas: procesos físico-químicos y biológicos. Solos edáficos:
conceptos introductorios (concepto, clasificación, formación e importancia para la vida).
Procesos generales de transporte y deposición de sedimentos en los continentes (coluvial, fluvial, lacustre, glacial y eólico). Zonas biogeoclimàticas continentales.
Análisis de casos reales 2: Causas y efectos de los huracanes y tormentas huracanadas: el caso del temporal Gloria
Problemas de flujo de masa y energía 2: Flujos en las zonas continentales
Tema 10. Las costas. Medios costeros: circulación general de corrientes (oleaje y mareas) y de sedimentos en el litoral, tipología de medios sedimentarios. Ecosistemas costeros y marinos
poco profundos. Cambios locales del nivel de mar (cambios tectono-eustáticos y subsidencia en deltas y estuarios).
Análisis de casos reales 3: Pasado, presente y futuro del Delta del Ebro y del Mar Menor.
Problemas de flujo de masa y energía 3: Flujos en las costas
Tema 11. Interacción en los fondos marinos y oceánicos. Actividad geológica y geoquímica en los fondos marinos (sedimentación, meteorización, vulcanismo). Actividad biológica y bioquímica en los fondos marinos.
Problemas de flujo de masa y energía 4: Flujos en los fondos marinos y oceánicos.
Debates de ingeniería y economía sostenibles 1: la biomimética
Tutoría 2 del trabajo bibliográfico: sobre la comunicación de resultados.
Objetivos
- Identificar las características principales del sistema climático.
- Caracterizar la transferencia de masa y energía entre la atmósfera, la hidrosfera (fluida y sólida), la superficie sólida de la Tierra y la biosfera.
- Comprender la zonación climática del planeta y su relación con los parámetros orbitales de la Tierra.
- Comprensión de un tipo de interacción extrema entre el clima y la biosfera
- Identificar y caracterizar la geodinámica externa de la Tierra (interacción con la litosfera del resto de subsistemas de la Tierra).
- Identificar los suelos y, en particular, los suelos edáficos como la piel de la Tierra sólida.
- Comprender la zonación biogeoclimàtica de la Tierra a los continentes.
- Comprensión de fenómenos geodinámicos extremos.
- Comprensión de la geodinámica externa en las zonas continentales emergidas.
- Identificar las zonas costeras y marinas someras como las de mayor interacción conjunta entre los subsistemas de nuestro planeta.
- Comprensión de un tipo de interacción entre diversos subsistemas en la zona costera o pericostera
- Comprensión de la geodinámica externa en las costas
- Conocer los fondos marinos y oceánicos y los procesos biogeoquímicos que tienen lugar en el 70% de la superficie sólida del planeta.
- Comprender la transferencia global de materia y energía en los fondos marinos y oceánicos.
- Comprensión de la geodinámica de los fondos marinos y oceánicos.
- Introducción a la ingeniería y a la economía sostenibles.
- Formación en competencia transversal de comunicación oral y escrita.
Sección IV: Dinámica terrestre global, su evolución temporal e interacción con la antroposfera.
Dedicación
10.0h. Teoría + 8.5h. Laboratorio
Descripción
Tema 12. Ciclos biogeoquímicos globales. Macronutrientes y micronutrientes. Ciclo del agua, ciclo del carbono, ciclo del azufre, ciclo del fósforo, ciclo del nitrógeno, ciclo del oxígeno, ciclo del hierro, ciclo de los carbonatos, ciclo de la sílice. Interconexión de los ciclos.
Debates de ingeniería y economía sostenibles 2: Blue Bubble World
Presentación oral de los trabajos bibliográficos en grupo: sesión 1
Presentación oral de los trabajos bibliográficos en grupo: sessión 2
Tema 13. Interacciones a escala global y cambios en el sistema Tierra. Equilibrios y desequilibrios de los sistemas dinámicos complejos. Interdependencia de los subsistemas terrestres a escala global. Tipología de los cambios globales en los subsistemas y análisis teórico de su influencia: cambios al sistema sedimentario, cambios de extensión de los glaciares, cambios de nivel del mar, cambios en la actividad biológica.
Tema 14. Evolución del sistema Tierra durante el Cuaternario. Registros paleoclimáticos y cambios climáticos en la historia geológica y en el Cuaternario. Causas y consecuencias de los cambios climáticos pasados: glaciaciones y cambios globales de nivel del mar, cambios en la circulación oceánica, cambios en las zonas morfoclimàticas, cambios en la biosfera
(biodiversidad y ecosistemas).
Tema 15. Influencia de la antroposfera en la dinámica terrestre: evolución del sistema Tierra durante el Antropoceno. Forzamiento antrópico del cambio climático actual (ganadería, emisiones industriales de gases invernadero). Gases CFC y HCF y la capa de ozono.
Deforestación, agricultura intensiva y erosión de suelos edáficos. Retención de sedimentos en los embalses y erosión de playas y deltas. Contaminación de suelos edáficos y de acuíferos.
Demografía, modelos de crecimiento económico y cambio climático actual.
Objetivos
- Comprender el concepto de ciclo biogeoquímico a escala global.
- Caracterizar los principales ciclos, su interdependencia y sus relaciones con la interacción de los subsistemas de la Tierra.
- Entrenamiento en la presentación oral de resultados
- Identificar y comprender la termodinámica global de sistemas simples y complejos, sus estados de equilibrio y desequilibrio (cambio), y caracterizar la termodinámica propia del Sistema Tierra.
- Conocer y comprender la evolución temporal del sistema Tierra a escala geológica y, particularmente, durante los últimos 2,6 millones de años.
- Conocer y comprender los cambios climáticos naturales.
- Identificar y comprender la influencia de la actividad humana en la evolución reciente de la Tierra (Neolítico en presente) y en el cambio climático actual.
Actividades
Problemas
Dedicación
8.0 h. Aprendizaje autónomo
Descripción
Cuatro sesiones de resolución de problemas sobre flujo de masa y energía al Sistema Tierra, que requieren también trabajo autónomo:
- Sesión P1: Flujo de masa y energía en la atmósfera, los océanos y entre ellos.
- Sesión P2: Flujo de masa y energía en las zonas continentales emergidas.
- Sesión P3: Flujo de masa y energía en las costas.
- Sesión P4: Flujo de masa y energía en los fondos marinos y oceánicos.
Talleres de análisis de casos reales
Dedicación
5.0 h. Aprendizaje autónomo
Descripción
Tres sesiones dedicadas al planteamiento, análisis y discusión de diversas situaciones de interacción entre subsistemas de la Tierra con un impacto notable en el medio ambiente:
- CR1: Sequías e incendios: diferentes casos en Europa, Australia, Norteamérica y Siberia (1 h).
- CR2: Causas y consecuencias de los huracanes y tormentas tropicales: el caso del temporal Gloria (2 h).
- CR3: Pasado, presente y futuro del Delta del Ebro y del Mar Menor (2 h). el caso de Gloria.
Después de cada taller se realizará un test breve de evaluación de la comprensión de su contenido.
Debates sobre ingeniería y economía sostenibles
Dedicación
4.0 h. Aprendizaje autónomo
Descripción
Se realizarán dos sesiones de taller; cada una comenzará con una conferencia sobre un tema de ingeniería y / o economía sostenibles por parte de un directivo de una empresa o entidad a la que seguirá un debate abierto sobre el tema. Se prevé la participación de las entidades Instituto de Ciencias Biomiméticas y Blue Bubble World.
Tutorías del trabajo bibliográfico
Dedicación
2.0 h. Actividades dirigidas
Descripción
Se realizarán dos sesiones de tutorías sobre el trabajo bibliográfico: - Orientación sobre la búsqueda, análisis y síntesis de información (1 h).
- Orientación sobre la comunicación de resultados (1 h).
Presentación de trabajos bibliográficos grupales
Dedicación
4.0 h. Actividades dirigidas
Descripción
Se realizarán dos sesiones de presentación oral de los trabajos en el supuesto de que haya quince grupos de trabajo (total 5 h).
Cada grupo realizara una presentación de quince minutos a la que seguirá un turno de preguntas de 5-10 minutos. La presentación y la defensa serán evaluadas.
La presentación deberá ser entregada a Atenea con antelación a las sesiones.
La asistencia de todos los grupos a las sesiones es obligatoria, ya que es parte de las actividades de formación en competencias transversales de la asignatura.
Método de calificación (*)
(*) El calendario de evaluación y el Método de calificación se aprobarán antes del inicio de curso.
La evaluación incluye:
1) Dos exámenes parciales de teoría, cada uno con un peso del 30% en la calificación de la asignatura.
2) Entregables de las sesiones de problemas, con un peso total del 10%.
3) Informes / tests sobre los talleres de análisis de casos real: peso total 10%.
4) Entrega y presentación de trabajo bibliográfico en grupo sobre un caso real: peso 20%.
Criterios de calificación y de admisión a la reevaluación: los alumnos suspendidos en la evaluación ordinaria que se hayan presentado regularmente a las pruebas de evaluación de la asignatura suspendida tendrán opción a realizar una prueba de reevaluación en el período fijado en el calendario académico. No podrán presentarse a la prueba de reevaluación de una
asignatura los estudiantes que ya la hayan superado ni los estudiantes calificados como no presentados. La calificación máxima en el caso de presentarse al examen de reevaluación será de cinco (5,0). La no asistencia de un estudiante convocado a la prueba de reevaluación, celebrada en el período fijado no podrá dar lugar a la realización de otra prueba con fecha posterior Se realizarán evaluaciones extraordinarias para aquellos estudiantes que por causa de fuerza mayor acreditada no hayan podido realizar alguna de las pruebas de evaluación continua.
Estas pruebas deberán estar autorizadas por el jefe de estudios correspondiente, a petición del profesor responsable de la asignatura, y se realizarán dentro del período lectivo correspondiente.
Normas de realización de pruebas
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La entrega de cualquier entregable evaluable es obligatoria. En caso de no entrega de alguna de estas actividades en el plazo indicado por el profesorado, el estudiante obtendrá la calificación de 'no presentado' en la asignatura.
Metodología docente
La asignatura consta de las siguientes actividades a clase:
1) Sesiones de teoría (grupo grande) que incluyen clases magistrales y talleres de discusión de cuestionarios de teoría. Total 33 horas.
2) Sesiones de problemas (grupo mediano): total 8 horas.
3) Talleres de estudio de casos reales i debates sobre ingeniería y economía sostenibles (grupo mediano/grande): total 9 horas.
4) Tutorización y presentación de trabajo en grupo sobre un caso real (grupo pequeño/medio):
total 7 h
5) Evaluación (exámenes): 4 h
Se realizan sesiones específicas optativas de discusión de los resultados de las actividades evaluables.
Los diferentes tipos de sesiones se van intercalando a lo largo del cuatrimestre.
Se utiliza material de apoyo en formato de plan docente detallado mediante el campus virtual ATENEA: contenidos, programación de actividades de evaluación y de aprendizaje dirigido y bibliografía.
Horario de atención
José Moya: lunes de 12 a 14 y horas convenidas.
Bibliografia básica
Jacobson, M.C.; Charlson, R.J.; Rodhe, H.; Orians, G.H. Earth system science: from biogeochemical cycles to global change. Academic Press. San Diego (Calif.). 2000. ISBN 9780080530642.
Lenton, Tim. Earth system science: a very short introduction. Oxford University Press. New York. 2016. ISBN 9780198718871.
Strahler, A.N.; Strahler, H.S. Geografía física. Omega. Barcelona. 1989. ISBN 8428208476.
Siever R. et al. Dinamismo terrestre. Investigación y Ciencia, num 86. Prensa científica.
Barcelona. 1983. ISBN ISSN 210-136X.
Bibliografia complementaria
Larry Katzenstein (issue editor). Our ever changing Earth. Scientific American. Volume 15, number 2. New York. 2005. ISBN ISSN 1048-0943.
La superficie terrestre . Investigación y ciencia, Temas 20. Prensa científica. Barcelona.
2000. ISBN ISSN : 0210-136X.
