La ciencia del cambio terrestre se refiere al estudio interdisciplinario de los cambios en el clima , el uso y la cobertura del suelo . [1] La ciencia del cambio de suelo busca específicamente evaluar patrones, procesos y consecuencias en los cambios en el uso y la cobertura del suelo a lo largo del tiempo. El propósito de la ciencia del cambio de tierras es contribuir al conocimiento existente sobre el cambio climático y al desarrollo de políticas de gestión sostenible de recursos y uso de la tierra. El campo se basa en una serie de disciplinas relacionadas, como la teledetección , la ecología del paisaje y la ecología política , y utiliza una amplia gama de métodos para evaluar los patrones y procesos que subyacen al cambio de la cobertura del suelo. La ciencia del cambio de suelo aborda el uso de la tierra como un sistema acoplado humano-ambiente para comprender los impactos de cuestiones ambientales y sociales interconectadas, incluida la deforestación y la urbanización .
Durante siglos se ha documentado que los cambios humanos en la superficie terrestre tienen impactos significativos tanto en los sistemas terrestres como en el bienestar humano. La remodelación de los paisajes para satisfacer las necesidades humanas, como la deforestación para tierras agrícolas , puede tener efectos a largo plazo en los sistemas terrestres y exacerbar las causas del cambio climático. [2] Aunque la quema de combustibles fósiles es el principal impulsor del cambio climático actual, antes de la Revolución Industrial , la deforestación y el riego eran las mayores fuentes de emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre . [2] Incluso hoy en día, el 35% de las contribuciones antropogénicas de dióxido de carbono se pueden atribuir al uso de la tierra o a cambios en la cobertura del suelo. [2] Actualmente, casi el 50% de la superficie terrestre sin hielo de la Tierra ha sido transformada por actividades humanas, y aproximadamente el 40% de esa tierra se utiliza para la agricultura , superando a los sistemas naturales como principal fuente de emisiones de nitrógeno. [2]
La ciencia del cambio terrestre es un campo desarrollado recientemente, que surgió junto con el avance del cambio climático y la investigación del cambio ambiental global, y es importante para la evolución de la ciencia y la adaptación al cambio climático. Está orientado a problemas y es interdisciplinario. [3] A mediados del siglo XX, las relaciones entre el ser humano y el medio ambiente estaban surgiendo en áreas de estudio como la antropología y la geografía . [4] Algunos académicos afirman que la disciplina de la ciencia del cambio territorial se deriva libremente de los conceptos alemanes de paisaje como la cantidad total de cosas dentro de un territorio determinado. [4] En la segunda mitad del siglo XX, los científicos que estudiaban la ecología cultural y la ecología de evaluación de riesgos trabajaron para desarrollar la ciencia del cambio de tierras como un medio para abordar la tierra como un sistema humano-ambiental que puede entenderse como una base de la ciencia ambiental global. . [4]
Hasta ahora, el propósito de la ciencia del cambio territorial ha sido: [2]
La ciencia del cambio terrestre es un campo interdisciplinario y, por lo tanto, está influenciada por una serie de áreas de estudio relacionadas, incluida la teledetección , la ecología política , la economía de recursos , la ecología del paisaje y la biogeografía . [2] Su objetivo es complementar el estudio del cambio climático y, a través del examen de los cambios en la cobertura y el uso de la tierra junto con los cambios climáticos durante el mismo período de tiempo, los científicos pueden comprender mejor cómo las prácticas humanas de uso de la tierra contribuyen a un cambio climático. clima. [4] Dada su estrecha asociación con el estudio del cambio climático, la ciencia del cambio terrestre es inherentemente investigación sobre sostenibilidad y el conocimiento científico que produce se utiliza para influir en el desarrollo de la agricultura sostenible y las prácticas y políticas sostenibles de uso de la tierra. [3]
La ciencia del cambio territorial opera principalmente dentro de los marcos de investigación científica internacional a partir de los cuales se desarrollaron sus preguntas fundamentales. [4] Aunque el campo tiene vínculos con los estudios sociales y culturales en su comprensión de la tierra y el cambio de la tierra como un sistema humano-ambiental, la ciencia del cambio de la tierra también se centra en la estructura, función y efectos de los ecosistemas y sistemas terrestres sobre el cambio de la tierra, independientemente. de la actividad humana. La ciencia del cambio de suelo abarca una amplia gama de dimensiones, que van desde la cuantificación de los efectos ecológicos del cambio de cobertura del suelo hasta la comprensión de los impulsores socioambientales de las decisiones sobre el uso de la tierra a nivel institucional. [5] Como resultado, la ciencia del cambio territorial depende en gran medida de la síntesis de una amplia gama de datos y de una amplia gama de métodos de recopilación de datos, algunos de los cuales se detallan a continuación. [5]
Una función principal de la ciencia del cambio terrestre es documentar y modelar patrones de cambio del paisaje a largo plazo, que pueden resultar tanto de la actividad humana como de los procesos naturales. [6] En el curso del seguimiento y evaluación de los cambios en la cobertura y el uso de la tierra, los científicos analizan varios factores, incluido dónde están cambiando la cobertura y el uso de la tierra, el alcance y la escala de tiempo de los cambios, y cómo los cambios varían a lo largo del tiempo. [7] Con este fin, los científicos utilizan una variedad de herramientas, incluidas imágenes de satélite y otras fuentes de datos de sensores remotos (por ejemplo, imágenes de aviones), observaciones de campo, relatos históricos y modelos de reconstrucción. [6] Estas herramientas, en particular las imágenes satelitales, permiten a los científicos del cambio terrestre monitorear con precisión las tasas de cambio del suelo y crear un registro consistente a largo plazo para cuantificar la variabilidad del cambio a lo largo del tiempo. [7] A través de la observación de patrones en los cambios en la cobertura del suelo, los científicos pueden determinar las consecuencias de estos cambios, predecir el impacto de cambios futuros y utilizar esta información para informar la gestión estratégica del suelo .
El rápido declive del Mar de Aral es un ejemplo de cómo el uso y el cambio de la tierra a escala local pueden tener impactos compuestos en los sistemas climáticos regionales, particularmente cuando las actividades humanas alteran fuertemente los ciclos climáticos naturales, cómo se puede utilizar la ciencia del cambio de la tierra para mapear y estudiar dichos cambios. cambios. [2] En 1960, el Mar de Aral, situado en Asia Central, era el cuarto lago más grande del mundo. [8] Sin embargo, un proyecto de desvío de agua, emprendido por la Unión Soviética para irrigar llanuras áridas en lo que hoy es Kazajstán , Uzbekistán y Turkmenistán , resultó en que el Mar de Aral perdiera el 85% de su cobertura terrestre y el 90% de su volumen. [8] La pérdida del Mar de Aral ha tenido un efecto significativo en las interacciones entre el hombre y el medio ambiente en la región, incluida la aniquilación de la industria pesquera del mar y la salinización de las tierras agrícolas por la dispersión de los lechos de sal marina secos por el viento. [2] [8] Además, los científicos han podido utilizar tecnología como el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) de la NASA para rastrear los cambios en el Mar de Aral y el clima circundante a lo largo del tiempo. [9] Este uso de modelos e imágenes satelitales para rastrear los cambios en la cobertura del suelo causados por el hombre es característico del alcance de la ciencia del cambio de suelo.
Modelar el riesgo y la vulnerabilidad es también una de las aplicaciones prácticas de la ciencia del cambio terrestre. Las predicciones precisas sobre cómo la actividad humana influirá en los cambios en la cobertura del suelo a lo largo del tiempo, así como el impacto que dichos cambios tienen en la sostenibilidad de los sistemas ecológicos y humanos, pueden informar la creación de políticas diseñadas para abordar estos cambios. [10]
Estudiar el riesgo y la vulnerabilidad en el contexto de la ciencia del cambio territorial implica el desarrollo de modelos, métodos y herramientas de apoyo cuantitativos , cualitativos y geoespaciales. [11] El propósito de estas herramientas es comunicar la vulnerabilidad tanto de las comunidades humanas como de los ecosistemas naturales a eventos peligrosos o cambios de tierra a largo plazo. Modelar el riesgo y la vulnerabilidad requiere análisis de la sensibilidad de la comunidad a los peligros, una comprensión de la distribución geográfica de las personas y la infraestructura, y un cálculo preciso de la probabilidad de que ocurran perturbaciones específicas . [11]
Un método clave para estudiar el riesgo y la vulnerabilidad en el contexto de la ciencia del cambio de suelo es el modelado de cambio de suelo (LCM), que puede utilizarse para simular cambios y uso y cobertura del suelo. [12] Los LCM se pueden utilizar para predecir cómo el uso y la cobertura del suelo pueden cambiar en circunstancias alternativas, lo cual es útil para la evaluación de riesgos, ya que permite predecir impactos potenciales y puede usarse para informar decisiones políticas, aunque con algunos incertidumbre. [12]
Aunque la ciencia del cambio de suelo implica cuantificar la ubicación, extensión y variabilidad de la cobertura del cambio de suelo y el análisis de patrones emergentes, sigue siendo fundamentalmente interdisciplinaria, incluyendo componentes sociales y económicos. [7] La actividad humana no sólo es la causa más importante del cambio en la cobertura del suelo, sino que los seres humanos también se ven directamente afectados por las consecuencias ambientales de estos cambios. [7] Los cambios colectivos en el uso y la cobertura del suelo han alterado fundamentalmente el funcionamiento de sistemas terrestres clave . [13] Por ejemplo, los cambios humanos en el uso y la cobertura del suelo tienen un profundo impacto climático a nivel local y regional, lo que a su vez contribuye al calentamiento global. [13] En términos más generales, maximizar los recursos naturales y los servicios de los ecosistemas para obtener beneficios a corto plazo a menudo obstaculiza la resiliencia a largo plazo de los ecosistemas y, a su vez, su capacidad para satisfacer las necesidades humanas. [13]
Dado el importante papel que desempeñan los seres humanos en el cambio de la cobertura del suelo, y para comprender los patrones de cambio de la tierra y su efecto en el clima, los científicos del cambio de la tierra deben identificar los impulsores sociales y económicos del cambio histórico de la tierra. A continuación se presentan algunos ejemplos de cambios en el uso y la cobertura del suelo que desempeñan un papel clave en las dimensiones sociales y económicas de la ciencia del cambio de suelo.
La deforestación , en el contexto de la ciencia del cambio territorial, es la conversión sistemática y permanente de tierras previamente forestales para otros usos. [14] Históricamente ha sido un facilitador principal del cambio en el uso y la cobertura del suelo, y es un enfoque particular de la ciencia del cambio de suelo. [10] Los bosques son una parte vital del ecosistema global y son esenciales para la captura de carbono , los procesos ecológicos y la biodiversidad . [10] Sin embargo, desde la invención de la agricultura, la cubierta forestal mundial ha disminuido en un 35%. [10] Además, los bosques tropicales en particular sustentan al menos dos tercios de la biodiversidad mundial , y se cree que los cambios sostenidos en la cobertura del suelo en estas regiones están contribuyendo a una extinción masiva . [15] Dadas las graves consecuencias ecológicas resultantes de la conversión del uso de la tierra forestal impulsada por el hombre, así como la continua tendencia a la baja en la cubierta forestal, para modelar y evaluar eficazmente los patrones de cambio de uso de la tierra, los científicos también deben estudiar los impulsores sociales y económicos de la deforestación misma.
El cambio en el uso y la cobertura del suelo resultante de la deforestación es principalmente el efecto de procesos socioeconómicos a gran escala. Es importante destacar que rara vez existe una causa directa o subyacente para la deforestación. [16] Más bien, la deforestación es el resultado del entrelazamiento de fuerzas sistémicas que trabajan simultánea o secuencialmente para cambiar la cobertura del suelo. [16] Por ejemplo, la deforestación masiva a menudo se considera producto de la agricultura industrial, sin embargo, una porción considerable de la deforestación de bosques antiguos es el resultado de la agricultura migratoria en pequeña escala. [17] A medida que se elimina la cubierta forestal, los recursos forestales se agotan y el aumento de la población conduce a la escasez, lo que lleva a la gente a trasladarse nuevamente a bosques previamente no perturbados, reiniciando el proceso de deforestación. [17] Este proceso se conoce como migración de campo a campo. [17] Hay varias razones detrás de esta migración continua: la falta de tierras agrícolas disponibles impulsada por la pobreza y los altos costos pueden conducir a un aumento en la intensidad agrícola en las tierras agrícolas existentes. [17] Esto conduce a la sobreexplotación de las tierras de cultivo y, más adelante, a la desertificación , otro cambio en la cobertura del suelo, que hace que el suelo sea inutilizable y no rentable, lo que obliga a los agricultores a buscar bosques antiguos vírgenes y despoblados. [17]
Además de la migración rural y la agricultura de subsistencia, el desarrollo económico también puede desempeñar un papel importante en la deforestación. [16] Por ejemplo, las ampliaciones de carreteras y ferrocarriles diseñadas para aumentar la calidad de vida han resultado en una deforestación significativa en el Amazonas y América Central . [16] Además, los impulsores subyacentes del desarrollo económico a menudo están vinculados al compromiso económico global, en lugar de a la pobreza, y van desde el aumento de las exportaciones hasta la deuda externa . [16] La deforestación ocurre por muchas razones interconectadas y, por lo tanto, es importante que los científicos del cambio terrestre la rastreen para identificar patrones que puedan arrojar luz sobre por qué y cuándo sucede. Fenómenos como la inseguridad económica y la migración rural no son necesariamente cuantitativos, pero de todos modos proporcionan información valiosa para los modelos científicos del cambio territorial que intentan predecir los cambios futuros en la cobertura del suelo y sus consecuencias.
En términos generales, la urbanización es el número cada vez mayor de personas que viven en áreas urbanas. En el contexto de la ciencia del cambio territorial, la urbanización se refiere tanto al crecimiento de la población urbana como al crecimiento físico de las áreas urbanas. [18] Según las Naciones Unidas , la población urbana mundial ha aumentado rápidamente desde 1950, de 751 millones a 4,2 mil millones en 2018, y las tendencias actuales predicen que este número seguirá creciendo. [19] Este cambio de población va acompañado de cambios significativos en el flujo económico, la cultura y el estilo de vida, y en la distribución espacial de la población. [19] Aunque las áreas urbanizadas cubren sólo el 3% de la superficie de la Tierra, tienen sin embargo un impacto significativo en el uso del suelo y el cambio de cobertura del suelo. [20]
La urbanización es importante para el cambio de uso y cobertura del suelo y, por lo tanto, para la ciencia del cambio de suelo, por diversas razones. En particular, la urbanización afecta el cambio de suelo en otros lugares a través del cambio de vínculos urbano-rurales, o la huella ecológica de la transferencia de bienes y servicios entre áreas urbanas y rurales. [13] Los aumentos en la urbanización conducen a aumentos en el consumo, lo que ejerce una mayor presión sobre las tierras rurales circundantes. [13] La expansión de las áreas urbanas hacia el exterior también puede apoderarse de tierras adyacentes que antes se utilizaban para cultivos. [13]
La urbanización afecta además a la cobertura del suelo a través del efecto de isla de calor urbana. Las islas de calor se producen cuando, debido a las altas concentraciones de estructuras, como edificios y carreteras, que absorben y reemiten la radiación solar, y a las bajas concentraciones de cubierta vegetal, las zonas urbanas experimentan temperaturas más altas que las zonas circundantes. [21] Las islas de calor pueden causar un mayor consumo de energía, lo que resulta en mayores tasas de emisión de gases de efecto invernadero. [21] Las altas temperaturas asociadas con las islas de calor también pueden comprometer la salud humana, particularmente en áreas de bajos ingresos. [21] Los efectos de las áreas urbanas sobre el clima indican que la urbanización puede convertirse en un componente importante de la ciencia del cambio territorial.
La ciencia del cambio territorial como disciplina enfrenta varios desafíos, muchos de los cuales se derivan de sus cualidades interdisciplinarias o problemas con el desarrollo de inferencias utilizando datos agregados. [22] Por ejemplo, la ciencia del cambio de tierras está limitada por limitaciones en los datos y la falta de comprensión de las cuestiones subyacentes del cambio de tierras. [23] Específicamente, los modelos espaciales que se utilizan con frecuencia para estudiar el cambio de tierra pueden estar restringidos por la falta de acceso a datos públicos sobre el cambio de tierra, sensores defectuosos y altos niveles de incertidumbre variable. [23] Por lo tanto, los modelos a menudo solo pueden hacer proyecciones a corto plazo, lo que limita severamente el nivel de predicción que pueden proporcionar. [23] Además, es difícil sintetizar y combinar los estudios de caso de sistemas socioambientales que son esenciales para el estudio del cambio territorial a escala global. [24] Por lo tanto, estos reveses plantean desafíos fundamentales para la conexión de las comunidades y el medio ambiente que la ciencia del cambio territorial busca lograr. [22]
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