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Haciendo gráficos de la expansión del hielo marino en el Ártico y en la Antártida

Resumen:
Los alumnos crearán gráficos de la extensión (áreas) del hielo marino observado durante un período de tres y uno de 25 años, a fin de aprender acerca de las variaciones existentes durante las diferentes estaciones, y acerca de las tendencias a largo plazo. Materials:
  • Creyones (por lo menos cuatro colores diferentes por alumno)
  • Hoja de trabajo para hacer los gráficos (2) o papel cuadriculado
  • Hoja para tablas de información
  • Hoja de instrucciones para los alumnos

Hojas de trabajo:

Fuente:
Actividad original de Randy Russell, miembro del equipo de Ventanas al Universo, mediante el uso de información del Centro Nacional de Información de Nieve y Hielo (NSIDC, National Snow and Ice Data Center).
Grade level:
grados 5-12
Duración:
aproximadamente 30-45 minutos
Resultados en el aprendizaje de los alumnos:
  • Los alumnos practicarán destrezas en la elaboración de gráficos.
  • Los alumnos crearán y probarán sus hipótesis.
  • Los alumnos reenforzarán el concepto de las estaciones del año.
  • Los alumnos aprenderán de las variaciones del clima en las regiones polares de la Tierra.
Formato de la Lección:
Haciendo gráficos

Pautas Nacionales Observadas:

INSTRUCCIONES:

Preparación:

  • Imprimir copias de la hoja de instrucciones para los alumnos.
  • Imprimir copias de las dos hojas de trabajo para hacer los gráficos (Hoja de gráficos mensual y Hoja de gráficos anual).
  • Imprimir copias de tablas de información. Corte las hojas en tres pedazos, de manera que pueda entregar las tablas de información en el momento adecuado sin necesidad de "dar una pista" de lo que sigue. Uno de los pedazos deberá contener la información de la tabla #1, el segundo pedazo deberá contener información de la tabla #2 y el tercer pedazo deberá contener información de las tablas #3 y #4.

Opciones y observaciones:

  • En el portal de Ventanas al Universo hay información general de temas relacionados con esta actividad (hielo marino, el océano Ártico, el Océano del Sur, regiones polares de la Tierra, etc.). Para más detalles, ver los enlaces que aparecen al final de este documento.
  • También tenemos mapas animados que muestran las variaciones de la expansión del hielo marino en el Ártico y en la Antártida, así como un mapa interactivo que le permite seleccionar dos mapas en momentos diferentes y compararlos lado a lado. Una vez más, vea los enlaces que aparecen al final de este documento.
  • A continuación presentamos un par de opciones para esta actividad que le permitirán condensar el tiempo requerido para ello, o extenderlo en la forma que desee:
    • Puede pedir a sus alumnos que hagan una gráfica mensual con la información, en vez de tres años enteros (desde el 2004 hasta el 2006).
    • Puede pedirle a sus alumnos que hagan gráficas desde 1980 hasta el 2005 en intervalos de 5 años, o pedirles que incluyan información de 1979 y 2006.
    • Los alumnos avanzados en matemáticas pueden hacer un ajuste de mínimos cuadrados de las líneas de tendencias de las disminuciones árticas anuales del hielo marino y, de esta manera, predecir cuándo podrían llegar a cero.
    • Puede pedir a sus alumnos que busquen información en Internet, de los años y meses que no hemos suministrado, como por ejemplo, la información más reciente de este año.
  • Incluímos más detalles en la "Información General" que aparece más adelante.

Durante clases - Procedimientos paso por paso:

  1. Explique brevemente a sus alumnos que el océano Ártico tiene una gran cobertura de hielo y que la extensión del área cubierta por el hielo marino cambia durante las diferentes estaciones a lo largo de todo el año. Puede mostrar a sus alumnos un mapa del Ártico y de esta manera ubicarlos geograficamente.
  2. Explique a sus alumnos que estarán realizando una actividad de gráficos en donde primero habrán que predecir y luego usar información actualizada para el estudio de las variaciones del hielo marino cerca de los polos a lo largo del tiempo.
  3. Entregue a sus alumnos la Hoja de gráficos #1 (el eje "x" en esta hoja aparece mes por mes, desde enero del 2004 hasta diciembre del 2006). A este punto, todavía NO entregue a sus alumnos ninguna información sobre el hielo marino.
  4. Pídale a sus alumnos que elaboren una hipótesis acerca de la extensión del hielo marino durante este año y que predigan cuál mes tendrá la mayor cantidad de hielo marino y cuál mes tendrá menor cantidad. Hágales saber que durante el período de tiempo representado en sus gráficos (desde el 2004 hasta el 2006), la máxima extensión fue de unos 12 millones de km2, y el mínimo fue de aproximadamente 6 millones de km2. Entregue a sus alumnos la Hoja de gráfico #1. Pídales que predigan, mediante una curva sobre el gráfico en la Hoja de gráfico #1, la forma de la expansión del hielo marino a lo largo del tiempo, que indique cómo creen ellos (los alumnos) que se expanderá el hielo marino durante este período de tres años.
  5. Entregue a sus alumnos la Hoja de información #1 la cual enumera mes a mes la extensión del hielo marino en el Ártico durante un período de tres años, desde enero del 2004 hasta diciembre del 2006. Pídales que pasen esta información a la Hoja de gráficos #1. Así mismo, pidales que para trazar las curvas de sus hipótesis, usen un creyón de color diferente al que usaron anteriormente.
  6. Haga que sus alumnos comparen sus hipótesis (las "curvas de predicción" que han trazado) con las curvas de la información actual. Discuta con su clase las diferencias entre sus predicciones y los resultados basados en la información, así como la importancia de tales diferencias.
  7. A continuación pida a sus alumnos que elaboren una hipótesis, mes a mes y durante un período de tres años, de las variantes en la extensión del hielo marino en la Antártida. Al igual que antes, pídales que tracen, con un creyón de diferente color a los dos anteriores, sus "curvas de predicción" sobre el mismo gráfico. Dígales que durante ese lapso de tiempo, la mayor extensión de hielo marino en la Antártida fue de aproximadamente 19 millones de km2, y el mínimo fue de aproximadamente 3 millones de km2.
  8. Ahora entregue a sus alumnos la Tabla de datos #2, donde aparece la expansión del hielo marino en la Antártida mes por mes y durante un período de tres años (desde enero del 2004 hasta diciembre del 2006). Pida a sus alumnos que tracen esta información en la Hoja de gráficos #1. Pídales que usen un (cuarto) creyón de diferente color. La imagen número 1 muestra la curva de la información actual de las tablas de información #1 y #2.

Monthly sea ice graph

  1. Una vez más, pida a sus alumnos que comparen las diferentes hipótesis (las "curvas de predicción" que han trazado) con las líneas de la información actual para la Antártida. Así mismo, pídales que comparen las curvas de la Antártida con las del Ártico. Una vez más, discutan las diferencias existentes entre las predicciones y los resultados, diferencias entre las curvas de los hemisferios opuestos, así como las posibles fuentes de tales diferencias. Es posible que sus alumnos tengan cierta confusión en referencia al por qué de las estaciones, cómo difieren las estaciones en los hemisferios norte y sur. Es posible que a este punto de la revisión, desee repasar estos conceptos.
  2. Ahora que los alumnos tienen idea de los cambios que ocurren en el hielo marino durante las diferentes estaciones y en cada uno de los hemisferios, analicemos las tendencias de la información a largo plazo. Entregue a sus alumnos la Hoja de gráficos #2. El eje-x en esta hoja de trabajo lista cada año individualmente, desde 1978 hasta el 2007. Igualmente, entregue a sus alumnos las tablas de información #3 y #4. Estas tablas muestran, durante una serie de años diferentes, la extensión del hielo marino en el Ártico y la Antártida durante los meses cuando la extensión del hielo marino se encuentra en su mínimo (septiembre en el Ártico y febrero en la Antártida) y en su máximo (marzo en el Ártico y septiembre en la Antártida). Las tablas suministran información en intervalos de 5 años, comenzando en 1980 (1980, 1985, 1990, ... hasta el 2005). También dan información del año 1979 (el primer año cuando esta información estuvo disponible) y del año 2006 (el año más reciente del que se tiene información y que actualmente está disponible).
  3. Pida a sus alumnos que registren la información de las tablas de información #3 y #4 en la hoja de gráficos #2. Pídales que usen un creyón de diferente color por cada uno de los grupos de información (máximo Ártico, mínimo Ártico, máximo Antártida, mínimo Antártida). En la figura 2 aparece una muestra de esta información. Nota: la figura 2 incluye inormación para 1979 y 2006. Es posible que desee que sus alumnos tan sólo registren la información en intervalos de 5 años, comenzando desde 1980 ó pídales que también incluyan la información de 1979 y 2006.

Yearly sea ice graph

  1. Pregunte a sus alumnos si en esta información observan tendencias de largo plazo. Deberán notar que en el Ártico parece haber un descenso global en la extensión del hielo marino (tanto durante el mínimo en el mes de septiembre, como durante el máximo en el mes de marzo). Los científicos que han hecho un riguroso análisis matemático de las tendencias en este reporte, observan una tasa de disminución de 8.6% por década del hielo marino del Ártico en septiembre de 1979 hasta el 2006 , con un margen de error del 2.9%. Por otra parte no hay una tendencia obvia, como tampoco un aumento o disminución en el máximo de la extensión mínima del hielo marino de la Antártida (con los niveles normales de incertidumbre o variaciones inter-anuales normales).
  2. Los modelos de clima que los científicos usan para predecir los efectos del cambio del clima global indican que el calentamiento del clima de la Tierra será más severo en latitudes elevadas, y que al comienzo los efectos serán vistos en las regiones polares y no en otras regiones de nuestro planeta. La mayoría de los científicos de clima creen que estos efectos ya se están presentando en el Ártico y que los cambios en la extensión del hielo marino es uno de estos efectos notables. Es posible que a este punto desee discutir este problema con sus alumnos.
  3. Pida a sus alumnos que predigan, de acuerdo con esta información y de continuar la tendencia presente, qué mes de septiembre de cuál año creen ellos que el Ártico ya no tendrá hielo. Nota: Es posible que una extrapolación sencilla y linear, basada en esta información no sea del todo confiable. Es posible que a este punto desee discutir con sus alumnos varios conceptos matemáticos y científicos tales como: funciones/curvas lineares versus curvas/tendencias que no son líneas rectas, incertidumbre, barras de error, y demás fluctuaciones intermitentes en la información que dificulta hacer predicciones de acuerdo a los pocos puntos de información; el fenómeno científico que fundamenta las representaciones matemáticas de extensión del hielo marino y cómo este fenómeno con frecuencia complica las combinaciones que pueden ejercer poderosas respuestas que producen efectos no lineares (por ejemplo, una menor cobertura de hielo significa que menor cantidad de luz solar es refelejada de vuelta y por ende, más luz es absorbida, de esta manera aumentando la velocidad del proceso de calentamiento en una curva positiva).
  4. Si lo desea, aliente a sus alumnos a que visiten el sitio Internet del Centro Nacional de Información de Nieve y Hielo (NSIDC, National Snow and Ice Data Center) en: http://nsidc.org/data/seaice_index/ para que encuentren más información (por ejemplo, los años y meses de información no contenida en esta actividad o para los meses más recientes disponibles) y la analicen.

EVALUACIONES:

  • Puede evaluar las destrezas de hacer gráfico de sus alumnos, así como también sus hipótesis iniciales al examinar sus gráficos.
  • Discusión en clase de las expectativas de los alumnos en cuanto a sus hipótesis y explicaciones de sus desacuerdos entre sus hipótesis y la información actual, esto le ayudará a evaluar su comprensión en la ciencia involucrada.
  • Las hipótesis de los alumnos acerca de la variación mensual en el hielo marino de la Antártida debería ayudarle a saber cuáles alumnos realmente comprenden cómo funciona la dinámica de las estaciones.

INFORMACIÓN DE FONDO:

  1. Cuando los alumnos estiman por primera vez el tiempo de variación del hielo marino en el Ártico (desde el 2004 hasta el 2006), deberían darse cuenta de que es hielo se derrite y disminuye durante los meses de verano y se congela y se expande durante el invierno. Por este motivo, su predicción de la mínima debería estar cerca del verano y la máxima durante el invierno. En el Ártico, el máximo anual generalmente ocurre hacia finales del invierno o a principios de la primavera, que es cuando la temperatura es más fría. El bloque de hielo continúa creciendo a lo largo del invierno, alcanzando su máximo hacia finales del invierno. Así mismo, comprender que el agua tiene bastante inercia térmica, el océano Atlántico no se enfría tan rapidamente como el aire del Ártico. Es probable que la mayoría de los alumnos no tomen en cuenta estos factores cuando llevan a cabo sus predicciones y por ende, podrían predecir que el máximo del hielo marino ocurre en diciembre, enero o febrero. Si algún alumno(s) perceptivo llegase a tomar esto en cuenta, sería buena idea pedirle(s) que sea este estudiate(s) quien explique sus predicciones al resto de la clase. Si ninguno de sus alumnos tomó esto en consideración en el momento de elaborar su hipótesis, asegúrese de señalarles la discrepancia existente entre sus predicciones y la información en sí. Promueva la discusión entre los alumnos acerca de esta información y las causas de ella. Así mismo, es posible que sus predicciones de la extensión mínima del hielo marino se encuentre alrededor del verano y no cuando realmente generalmente se sucede el mínimo durante el mes de septiembre. En manera similar al "intervalo" de invierno, aún cuando las temperaturas de verano son más elevadas durante mediados del verano, se mantienen sobre un nivel de congelamiento aún a lo largo del verano y hasta principios del otoño, de manera que el hielo continúa derritiéndose y su expansión continúa disminuyendo. Igualmente ocurre con el océano Ártico, el cual se calienta durante el verano ya que guarda el calor por más tiempo que la atmósfera durante la fresca estación de otoño.
  2. Si desea acortar la duración de esta actividad, puede pedir a sus alumnos que trabajen en base a información de uno o dos años, mes por mes, en vez de pedirles que evalúen 36 meses completos desde enero del 2004 hasta diciembre del 2006. También puede dividir el aula de clase en tres grupos, pida al primer grupo que evalue la información del 2004, al segundo grupo la del 2005, y la del tercer grupo las del 2005 y 2006. Luego combine los resultados, córtelos y peguelos, o véalos lado a lado).
  3. Hemos suministrado información anual desde 1980 hasta el 2005, en intervalos de 5 años. Adicionalmente, hemos dado información para 1979 (información del primer año estaba disponible) y 2006 (la información más reciente para el momento de esta publicación). Para mantener la actividad sencilla, recomendamos registrar desde 1980 hasta el 2005. Sin embargo, hemos incluído la información de 1979 y el 2006 en caso de que desee incluir esta información. Nótese que las tendencias en las variaciones tanto del mínimo como del máximo en la expansión del hielo marino en el Ártico varían dependiendo de si se incluye la información de los años 1979 y 2006.
  4. Al hacer predicciones (hipótesis), mes por mes, acerca de la expansión del hielo marino de la Antártida, es posible que los alumnos no tomen en consideración (o que muchos no comprendan) las diferencias de las estaciones entre los hemisferios norte y sur. Esto podría representar un excelente "momento de enseñanza", así como una excelente oportunidad de discutir la causa de las estaciones (la inclinación del eje de la Tierra y NO las variaciones en la distancia de la Tierra con respecto al Sol pues, si esto último fuera cierto, ambos hemisferios tendrían las mismas estaciones).
  5. Entre el Ártico y la Antártida no existen diferencias relevantes que influencien la expansión de los bloques de hielo en las regiones polares opuestas. La parte central del océano Ártico es todo océano, mientras que la Antártida tiene un continente en su centro. El área de hielo marino del Ártico incluye el área más cerca al polo, mientras la expansión del hielo marino de la Antártida se da sólo en los bordes del continentes y no incluye la región más fría que se encuentra en el "centro"" cerca del polo sur. Así mismo, la retención de calor en áreas de grandes masas de tierra y grandes bloques de hielo (en la Antártida) son muy diferentes a los de un gran cuerpo de agua (el océano Ártico). Los efectos fundamentales de estas diferencias no son obvias, pero pueden usarse como puntos de discución en el salón de clases.
  6. Si desea extender esta actividad, el portal del Centro Nacional de Información de Nieve y Hielo (NSIDC, National Snow and Ice Data Center) en: http://nsidc.org/data/seaice_index/, contiene más información de la que presentamos aquí. También pude pedir a sus alumnos que busquen y analicen información de años o meses no incluídos en esta guía.
  7. De tener alumnos avanzados en matemáticas, pídales que usen minimos cuadrados para obtener de cada línea (del máximo y mínimo) las tendencias en la información de la expansión del hielo marino y que estimen cuándo se espera que desaparezca el hielo marino durante el verano. Es posible que tenga que hacer esto para la información de 1985 hasta el 2000 y luego con la información de 1979 al 2006, y así poder ver de qué manera la inclusión de estos puntos altera su línea de ajuste.
  8. Nuestro portal Ventanas al Universo (www.windows2universe.org), ofrece numerosos recursos que puede usar como material de apoyo para esta actividad. Entre ellos se incluye: mapas animados mensuales de expansión del hielo marino para ambos hemisferios, desde el 2002 hasta el 2006; también ofrece actividades interactivas que le permiten comparar mapas de extensión del hielo marino durante varios años y meses lado a lado; numerosa información de fondo de las regiones polares, hielo marino y los océanos Ártico y Sur, así como un gran número de páginas de cambio de clima global. Vaya al final de esta página para ver enlaces.

SECCIONES RELACIONADAS DEL PORTAL DE WINDOWS TO THE UNIVERSE:

OTRAS FUENTES:

Última modificación el 11 de octubre de 2010 por Randy Russell.

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