Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

ciencia del sistema terrestre

Un análisis ecológico del CO 2 en un ecosistema . Como biología de sistemas , la ecología de sistemas busca una holística de las interacciones y transacciones dentro y entre los...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

Un análisis ecológico del CO2 en unecosistema. Comobiología de sistemas,la ecología de sistemasbusca unaholísticade las interacciones y transacciones dentro y entre los sistemas biológicos y ecológicos.

La ciencia del sistema terrestre ( ESS ) es la aplicación de la ciencia de sistemas a la Tierra . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] En particular, considera las interacciones y las "retroalimentación" a través de los flujos de materia y energía, entre los ciclos, procesos y "esferas" de los subsistemas de la Tierra: atmósfera , hidrosfera , criosfera , [ 5 ] geosfera , pedosfera , litosfera , biosfera , [ 6 ] e incluso la magnetosfera [ 7 ] , así como el impacto de las sociedades humanas en estos componentes. [ 8 ] En su escala más amplia, la ciencia del sistema terrestre reúne a investigadores de las ciencias naturales y sociales , de campos que incluyen ecología , economía , geografía , geología , glaciología , meteorología , oceanografía , climatología , paleontología , sociología y ciencia espacial . [ 9 ] Al igual que la disciplina más amplia de la ciencia de sistemas , la ciencia del sistema terrestre asume una visión holística de la interacción dinámica entre las esferas de la Tierra y sus numerosos subsistemas constituyentes, flujos y procesos, la organización espacial resultante y la evolución temporal de estos sistemas, así como su variabilidad, estabilidad e inestabilidad. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Los subconjuntos de la ciencia del sistema terrestre incluyen la geología de sistemas [ 13 ] [ 14 ] y la ecología de sistemas , [ 15 ] y muchos aspectos de la ciencia del sistema terrestre son fundamentales para las disciplinas de geografía física [ 16 ] [ 17 ] y ciencia del clima . [ 18 ]

Definición

El Centro de Recursos para la Educación Científica del Carleton College ofrece la siguiente descripción: «La ciencia del sistema terrestre abarca la química, la física, la biología, las matemáticas y las ciencias aplicadas, trascendiendo las fronteras disciplinares para tratar a la Tierra como un sistema integrado. Busca una comprensión más profunda de las interacciones físicas, químicas, biológicas y humanas que determinan los estados pasados, presentes y futuros de la Tierra. La ciencia del sistema terrestre proporciona una base física para comprender el mundo en el que vivimos y sobre el cual la humanidad busca alcanzar la sostenibilidad». [ 19 ]

La ciencia del sistema terrestre ha articulado cuatro características generales, definitivas y de vital importancia del sistema terrestre, que incluyen:

  1. Variabilidad: Muchos de los modos y variaciones naturales del Sistema Terrestre a lo largo del espacio y el tiempo escapan a la comprensión humana, debido a la estabilidad del Holoceno reciente. Por lo tanto, gran parte de la ciencia del Sistema Terrestre se basa en estudios del comportamiento pasado de la Tierra y en modelos para anticipar su comportamiento futuro en respuesta a las presiones.
  2. Vida: Los procesos biológicos desempeñan un papel mucho más importante en el funcionamiento y las respuestas del sistema terrestre de lo que se creía anteriormente. Parecen ser parte integral de cada componente del sistema terrestre.
  3. Conectividad: Los procesos están conectados de maneras y a través de profundidades y distancias laterales que antes eran desconocidas e inconcebibles.
  4. No lineal: El comportamiento del Sistema Terrestre se caracteriza por fuertes no linealidades. Esto significa que pueden producirse cambios abruptos cuando variaciones relativamente pequeñas en una "función de forzamiento" empujan al Sistema más allá de un " umbral ".

Historia

Durante milenios, los humanos han especulado sobre cómo se combinan los elementos físicos y vivos en la superficie de la Tierra, y con frecuencia se ha postulado que dioses y diosas encarnan elementos específicos. La idea de que la Tierra misma está viva fue un tema recurrente en la filosofía y la religión griegas. [ 20 ]

Las primeras interpretaciones científicas del sistema terrestre comenzaron en el campo de la geología , inicialmente en Oriente Medio [ 21 ] y China [ 22 ] , y se centraron principalmente en aspectos como la edad de la Tierra y los procesos a gran escala involucrados en la formación de montañas y océanos . A medida que la geología se desarrolló como ciencia , aumentó la comprensión de la interacción de diferentes facetas del sistema terrestre, lo que llevó a la inclusión de factores como el interior de la Tierra , la geología planetaria , los sistemas vivos y los mundos similares a la Tierra .

En muchos aspectos, los conceptos fundamentales de la ciencia del sistema terrestre se pueden observar en la filosofía natural del geógrafo del siglo XIX Alexander von Humboldt . [ 23 ] En el siglo XX, Vladimir Vernadsky (1863–1945) vio el funcionamiento de la biosfera como una fuerza geológica que generaba un desequilibrio dinámico, que a su vez promovía la diversidad de la vida.

Paralelamente, el campo de la ciencia de sistemas se desarrollaba en numerosos otros campos científicos, impulsado en parte por la creciente disponibilidad y potencia de las computadoras , lo que condujo al desarrollo de modelos climáticos que comenzaron a permitir simulaciones detalladas e interactivas del tiempo y el clima de la Tierra . [ 24 ] La extensión posterior de estos modelos ha llevado al desarrollo de "modelos del sistema terrestre" (ESM) que incluyen aspectos como la criosfera y la biosfera. [ 25 ]

En 1983 se formó un comité de la NASA llamado Comité de Ciencias del Sistema Terrestre. Los primeros informes del ESSC de la NASA, Ciencias del Sistema Terrestre: Panorama General (1986), y el libro Ciencias del Sistema Terrestre: Una Perspectiva Más Detallada (1988), constituyen un hito importante en el desarrollo formal de las ciencias del sistema terrestre. [ 26 ] Los primeros trabajos que abordaban las ciencias del sistema terrestre, como estos informes de la NASA, generalmente enfatizaban el creciente impacto humano en el sistema terrestre como un factor principal que impulsaba la necesidad de una mayor integración entre las ciencias biológicas y geológicas, lo que hace que los orígenes de las ciencias del sistema terrestre sean paralelos a los inicios de los estudios y programas sobre el cambio global .

Ciencia climática

La climatología y el cambio climático han sido fundamentales para la ciencia del sistema terrestre desde sus inicios, como lo demuestra el lugar destacado que se le otorgó al cambio climático en los primeros informes de la NASA mencionados anteriormente. El sistema climático de la Tierra es un ejemplo paradigmático de una propiedad emergente del sistema planetario en su conjunto, es decir, una que no puede comprenderse plenamente sin considerarlo como una entidad integrada. Es también un sistema donde los impactos humanos han aumentado rápidamente en las últimas décadas, lo que confiere una importancia inmensa al desarrollo y avance de la investigación en la ciencia del sistema terrestre. Como ejemplo de la centralidad de la climatología en este campo, la declaración de misión de uno de los primeros centros de investigación en ciencia del sistema terrestre, el Centro de Ciencias del Sistema Terrestre de la Universidad Estatal de Pensilvania, afirma: «El Centro de Ciencias del Sistema Terrestre (ESSC) mantiene la misión de describir, modelar y comprender el sistema climático de la Tierra». [ 27 ]

Los cinco componentes del sistema climático interactúan entre sí. Son la atmósfera , la hidrosfera , la criosfera , la litosfera y la biosfera . [ 28 ] : 1451

El sistema climático de la Tierra es un sistema complejo con cinco componentes que interactúan: la atmósfera (aire), la hidrosfera (agua), la criosfera (hielo y permafrost), la litosfera (capa rocosa superior de la Tierra) y la biosfera (seres vivos). [ 28 ] : 1451 El clima es la caracterización estadística del sistema climático. [ 28 ] : 1450 Representa el tiempo promedio , típicamente durante un período de 30 años, y está determinado por una combinación de procesos, como las corrientes oceánicas y los patrones de viento. [ 29 ] [ 30 ] La circulación en la atmósfera y los océanos transporta calor desde las regiones tropicales a las regiones que reciben menos energía del Sol. La radiación solar es la principal fuerza impulsora de esta circulación. El ciclo del agua también mueve energía a través del sistema climático. Además, ciertos elementos químicos se mueven constantemente entre los componentes del sistema climático. Dos ejemplos de estos ciclos bioquímicos son los ciclos del carbono y del nitrógeno .

El sistema climático puede cambiar debido a la variabilidad interna y a forzamientos externos . Estos forzamientos externos pueden ser naturales, como las variaciones en la intensidad solar y las erupciones volcánicas, o causados ​​por los humanos. La acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera, emitidos principalmente por las personas que queman combustibles fósiles , está causando el cambio climático . La actividad humana también libera aerosoles refrigerantes , pero su efecto neto es mucho menor que el de los gases de efecto invernadero. [ 28 ] : 1451 Los cambios pueden ser amplificados por procesos de retroalimentación en los diferentes componentes del sistema climático.

Educación

La ciencia del sistema terrestre puede estudiarse a nivel de posgrado en algunas universidades. En el ámbito de la educación general, la Unión Geofísica Americana , en colaboración con el Consorcio Geológico Keck y con el apoyo de cinco divisiones de la Fundación Nacional de Ciencias , organizó un taller en 1996 para definir objetivos educativos comunes entre todas las disciplinas de las ciencias de la Tierra. En su informe, los participantes señalaron que «los campos que conforman las ciencias de la Tierra y del espacio están experimentando un importante avance que promueve la comprensión de la Tierra como un conjunto de sistemas interrelacionados». Reconociendo el auge de este enfoque sistémico , el informe del taller recomendó el desarrollo de un plan de estudios de ciencia del sistema terrestre con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias. [ 31 ]

En 2000, se creó la Alianza para la Educación en Ciencias del Sistema Terrestre (ESSEA, por sus siglas en inglés), que actualmente incluye la participación de más de 40 instituciones, con más de 3000 profesores que habían completado un curso de ESSEA hasta el otoño de 2009". [ 32 ]

El concepto de derecho del sistema terrestre (aún en sus inicios a partir de 2021) es una subdisciplina de la gobernanza del sistema terrestre , que a su vez es un subcampo de las ciencias del sistema terrestre analizadas desde una perspectiva de las ciencias sociales. [ 33 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Stanley, Steven M. (2005). Historia del sistema terrestre . Macmillan. ISBN 978-0-7167-3907-4.
  2. ↑ Jacobson, Michael; et al. (2000). Ciencia del sistema terrestre: De los ciclos biogeoquímicos a los cambios globales (2.ª ed.). Londres: Elsevier Academic Press. ISBN   978-0-12-379370-6Consultado el 7 de septiembre de 2015 .
  3. ↑ Kump, Lee; et al. (2004). El sistema terrestre (2.ª ed.). Nueva Jersey: Prentice Hall. ISBN   978-0-13-142059-5.
  4. ↑ Christiansen, EH; Hamblin, WK (2014). Dynamic Earth . Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-1-4496-5902-8.
  5. ↑ Harris, Charles; Murton, Julian B. (2005). Sistemas criosféricos: glaciares y permafrost . Sociedad Geológica de Londres. ISBN 978-1-86239-175-8.
  6. ↑ Cockell, Charles (28 de febrero de 2008). Introducción al sistema Tierra-Vida . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-49391-8.
  7. ↑ Ohtani, Shin-ichi; Fujii, Ryoichi; Hesse, Michael; Lysak, Robert L. (2000). Sistemas de corrientes magnetosféricas . Unión Geofísica Americana. ISBN 978-0-87590-976-9.
  8. ↑ Ehlers, Eckart; Moss, C.; Krafft, Thomas (2006). Ciencia del sistema terrestre en el Antropoceno: cuestiones y problemas emergentes . Springer Science+Business Media. ISBN 978-3-540-26590-0.
  9. ↑ Butz, Stephen D. (2004). Ciencia de los sistemas terrestres . Thomson Learning. ISBN 978-0-7668-3391-3.
  10. ↑ Hergarten, Stefan (2002). Criticidad autoorganizada en los sistemas terrestres . Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-43452-8.
  11. ↑ Tsonis, Anastasios A.; Elsner, James B. (2007). Dinámica no lineal en geociencias . Springer Science+Business Media. ISBN 978-0-387-34918-3.
  12. ^ Neugebauer, Horst J.; Cocine a fuego lento, Clemens (2003). Dinámica de sistemas terrestres multiescala . Saltador. ISBN 978-3-540-41796-5.
  13. ↑ Merritts, Dorothy; De Wet, Andrew; Menking, Kirsten (1998). Geología ambiental: Un enfoque de la ciencia del sistema terrestre . WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2834-4.
  14. ↑ Martin, Ronald (2011). Los sistemas en evolución de la Tierra: La historia del planeta Tierra . Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-0-7637-8001-2.
  15. ↑ Wilkinson, David M. (2006). Procesos fundamentales en ecología: un enfoque de sistemas terrestres . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-856846-9.
  16. ↑ Pidwirny, Michael; Jones, Scott (1999–2015). "Geografía física" .
  17. ↑ Marsh, William M.; Kaufman, Martin M. (2013). Geografía física: Grandes sistemas y entornos globales . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-76428-5.
  18. ↑ Cornell, Sarah E.; Prentice, I. Colin; House, Joanna I.; Downy, Catherine J. (2012). Comprender el sistema terrestre: Ciencia del cambio global para su aplicación . Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-56054-2.
  19. ↑ "Ciencia del sistema terrestre en pocas palabras" . Carleton College . Consultado el 10 de marzo de 2009 .
  20. ↑ Tickell, Crispin (2006). "Ciencia de los sistemas terrestres: ¿Estamos presionando demasiado a Gaia?" . 46.ª Conferencia Anual Bennett - Universidad de Leicester . Londres: Universidad de Leicester . Consultado el 21 de septiembre de 2015 .
  21. ↑ Fielding H. Garrison, Introducción a la historia de la medicina , WB Saunders, 1921.
  22. ↑ Asimov, MS; Bosworth, Clifford Edmund (eds.). La era de los logros: del año 750 d. C. al final del siglo XV: Los logros . Historia de las civilizaciones de Asia Central. págs. 211–214 . ISBN  978-92-3-102719-2.
  23. ↑ Jackson, Stephen T. (2009). "Alexander von Humboldt y la física general de la Tierra" ( PDF) . Science . 324 (5927): 596– 597. doi : 10.1126/science.1171659 . PMID 19407186. S2CID 206518912. Archivado del original (PDF) el 12 de abril de 2019. Recuperado el 11 de noviembre de 2015 .  
  24. ↑ Edwards, PN (2010). "Historia de la modelización climática" (PDF) . Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change . 2 : 128–139 . doi : 10.1002/wcc.95 . hdl : 2027.42/79438 . S2CID 38650354 . 
  25. ↑ Washington, WM; Buja, L.; Craig, A. (2009). "El futuro computacional para los modelos climáticos y del sistema terrestre: en el camino hacia el petaflop y más allá" . Phil. Trans. Roy. Soc. A. 367 ( 1890): 833–846 . Bibcode : 2009RSPTA.367..833W . doi : 10.1098/rsta.2008.0219 . PMID 19087933 . 
  26. ↑ Mooney, Harold; et al. (26 de febrero de 2013). "Evolución de las interacciones de las ciencias naturales y sociales en los programas de investigación sobre el cambio global" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 110 (Suplemento 1, 3665–3672 ): 3665–3672 . Bibcode : 2013PNAS..110.3665M . doi : 10.1073/pnas.1107484110 . PMC 3586612. PMID 23297237 .   
  27. ↑ "Centro de Ciencias del Sistema Terrestre" . Universidad Estatal de Pensilvania . Consultado el 15 de abril de 2025 .
  28. 1 2 3 4 IPCC, 2013: Anexo III: Glosario [Planton, S. (ed.)]. En: Cambio climático 2013: Bases científicas físicas. Contribución del Grupo de Trabajo I al Quinto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático [Stocker, TF, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, SK Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex y PM Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, EE. UU.
  29. ↑ "Sistemas climáticos" . climatechange.environment.nsw.gov.au . Archivado del original el 6 de mayo de 2019. Consultado el 6 de mayo de 2019 .
  30. ↑ "El sistema climático de la Tierra" . Revista Mundial de los Océanos . Consultado el 13 de octubre de 2019 .
  31. ↑ "Dando forma al futuro de la educación universitaria en ciencias de la Tierra" . Unión Geofísica Americana. Archivado del original el 16 de septiembre de 2008. Consultado el 12 de mayo de 2009 .
  32. ↑ "Alianza para la Educación en Ciencias del Sistema Terrestre" . Archivado del original el 22 de septiembre de 2017. Consultado el 25 de julio de 2015 .
  33. ↑ Petersmann, Marie-Catherine (2021). "Pensamiento simpoiético y derecho del sistema terrestre: la Tierra, sus sujetos y la ley" . Gobernanza del sistema terrestre . 9 100114. doi : 10.1016/j.esg.2021.100114 .El texto se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia Creative Commons Attribution 4.0 International.
  • Logotipo de Wikimedia CommonsContenido multimedia relacionado con la ciencia del sistema terrestre en Wikimedia Commons.
  • Ciencia del sistema terrestre en Nature.com