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Planeta Cambiante: El Caso del Giro con Fugas

Resumen:
Los estudiantes modelan los giros oceánicos, exploran las características de los giros oceánicos alrededor de todo el mundo, y predicen los impactos climáticos de cambios en la circulación de esos giros. Materials:

Partes I & III:

Por cada equipo de estudiantes:

  • 9"x13" (o mayor) bandeja para agua
  • agua
  • discos rojos y azules; 10 de cada color para cada equipo de estudiantes. Se puede usar confeti de papel de construcción, aunque una vez que se mojan se hunden al fondo de la bandeja y ya no son útiles. Los discos son baratos y pueden ser comprados en tiendas de artesanía.
  • 2 pajas de beber

 

Parte II:

Partes I, II, y III:

Fuente:
Adaptado por Missy Holzer, Jennifer Bergman, y Roberta Johnson, integrantes del equipo de NESTA/Ventanas al Universo de recursos de ventanas al Universo, y de una Actividad EarthLab y una actividad IPY .
Grade level:

7-9, aunque puede ser adaptado a grados superiores usando las extensiones descritas abajo.

Duración:
Parte I: exploración de los estudiantes, 30 minutos

Parte II: graficado e interpretación de corrientes, 45 minutos

Parte III: predicción, modelación y análisis, conclusión, 30 minutos

Total: 105 minutos - aproximadamente 2 períodos de clases

Resultados en el aprendizaje de los alumnos:
  • Los estudiantes usan simples materiales de laboratorio para explorar la dinámicas de la circulación de giros oceánicos.
  • Los estudiantes grafican las posiciones de las corrientes oceánicas superficiales y reflejan las características de las corrientes en relación con el movimiento del agua superficial de un lugar a otro.
  • Los estudiantes predicen y entonces modelan los cambios en la circulación oceánica cuando un giro, como el de Beaufort, se debilita.
Formato de la Lección:
Actividad interactiva, incluyendo modelación y representación gráfica de datos.

Pautas Nacionales Observadas:

  • Estándares Contenido de Ciencia 5-8: Estructura del Sistema Terrestre System.
  • Estándares Contenido de Ciencia 9-12: Energía del Sistema Terrestre.

INSTRUCCIONES:

1. Vea el video de NBC Learn, Planeta Cambiante llamado Agua Dulce en el Ártico. Este video destacará importantes conexiones y mostrará porque este tópico es importante.

2. Para obtener información general sobre los impactos climáticos sobre los giros y la circulación oceánica, explore los enlaces del portal Ventanas al Universo.

3. Reúna los materiales e imprima la hoja de trabajo.

4. Como una introducción a la clase pida a los estudiantes que escriban sus descripciones del agua en el Polo Norte, y en cada una de las cuencas oceánicas, incluyendo la temperatura del agua y como se mueve. Pida que compartan sus descripciones.

5. Comparta con ellos las historias del Derrame de los Tenis Nike, o sobre la Gran Mancha de Basura del Pacífico, para estimular los estudiantes a comenzar a pensar sobre como viaje el agua superficial de mar de un lugar a otro, llevándolos a pensar sobre los vientos globales y la circulación atmosférica. Asegúrese de mencionar los mecanismos de circulación, incluyendo el Efecto Coriolis, y la circulación atmosférica global.

6. Para la Parte I, los equipos de estudiantes explorarán la circulación del agua oceánica en los giros, siguiendo el procedimiento descrito en la hija de trabajo. Asegúrese de que dibujen sus observaciones en la hoja de trabajo, y responda sus preguntas. Ayude a los estudiantes a crear el movimiento circular de los giros, deben soplar los discos lado a lado, sobre la superficie de la bandeja, y verán como se empieza a formar el movimiento circular. Si los discos se hunden, haga que los estudiantes los regresen a la superficie.

7. Para la Parte I, los estudiantes leerán las descripciones de cada corriente en los giros, y después tratarán de hipotetizar la temperatura general de una corriente. Ayude a los estudiantes con sus habilidades geográficas, si fuere necesario. Después, los estudiantes usaran los colores rojo y azul para marcar en el mapa las corrientes oceánicas principales del planeta, y responderán preguntas relacionadas con la Parte I.

8. Para la Parte III, muestre a los estudiantes esta animación de la circulación en el giro Beaufort . Pregunte a los estudiantes que pudiera pasar si un giro oceánico (en este caso el giro Beaufort) desacelera, entonces modele esto utilizando el procedimiento descrito en la hoja de trabajo (use discos de ambos colores).

9. Concluya la clase con una discusión de la Oscilación Ártica, y de cómo los océanos y la atmósfera están conectados en el sistema climático global.

EVALUACIONES:

A manera de evaluación, visite el sitio web para este proyecto, y el de NSDIC (vea los enlaces más abajo) y pida a sus estudiantes que analicen la exactitud de sus modelos a través de la explicación de lo que están viendo los científicos en el Océano Ártico. Como un segundo paso, pregunte a sus estudiantes que otros aspectos de los océanos deben ser considerados cuando se discuta este fenómeno.

LAB SAFETY:

Use siempre prácticas de laboratorio seguras.

CLEAN-UP:

Cuele el agua de las bandejas cuidadosamente para recuperar los discos. Seque los discos para ser usados en el futuro. Deseche las pajas de beber y guarde las bandejas.

ACTIVIDADES DE EXTENSIÓN:

  • Para reforzar los conceptos anteriores, pida a los estudiantes que dibujen los vientos globales prevalecientes sobre las líneas que dibujaron representando los giros oceánicos.
  • La lección anterior se enfoca en la circulación superficial, y no toca el tema de la estratificación del agua oceánica con la profundidad, o la circulación oceánica profunda. Considere la introducción de estos conceptos utilizando muestras de agua salada, caliente y fría.
  • Otra extensión puede enfocarse en interacciones climáticas, incluyendo la criosfera. Considere mostrar el video de NASA que presenta la criosfera. Esta disponible para ser descargado o visto en línea en http://www.nasa.gov/vision/earth/environment/cryosphere.html

INFORMACIÓN DE FONDO:

Un giro es sólo otro nombre para un gran vórtice de agua rotando. Los giros oceánicos son grandes cuerpos de agua en rotación que con frecuencia tienen escalas de cuencas oceánicas completas, o 1000's de kilómetros de lado a lado (miles de millas). Los giros oceánicos dominan las regiones centrales del océano abierto y representan el patrón promedio de las corrientes oceánicas superficiales. Los giros oceánicos en el hemisferio norte rotan en el sentido horario, los del hemisferio sur en el sentido antihorario, debido al Efecto Coriolis . Lso giros oceánicos más importantes incluyen los giros del Atlántico Norte, Atlántico Sur, Pacífico Norte, Pacífico Sur y del Océano Índico. Por supuesto, también existen otros muchos giros menores en los océanos.

Los giros pueden capturar y mantener agua o material flotante o suspendido. Por ejemplo, uno de los mayores giros oceánicos, el giro del Pacífico Norte, tiene un área conocida como la Gran Mancha de Basura del Pacífico . Esta área contiene una (relativamente) alta concentración de basura marina. Se estima que cubre un área aproximadamente dos veces que el área de Texas, y contiene unas 3 millones de toneladas de basura plástica, aunque mucho del plástico se ha roto en piezas demasiado pequeñas como para ser vistas a ojo limpio. Aunque el origen preciso de esta basura no es conocido, los científicos creen que la Mancha de Basura fue creada gradualmente a medida que el giro del Pacífico Norte capturaba material extraño, y ese material fue transportado hacia el centro por las fuerzas centrípetas y las corrientes superficiales, creando un área con lata concentración de basura.

Otro giro, el Giro Beaufort en el Océano Ártico , contiene agua dulce. El Giro Beaufort es un enorme remolino de agua activado por fuertes vientos que fuerzan las corrientes en una dirección horaria. Esta relativamente lleno de agua dulce debido a ríos de Canadá y Siberia que descargan en él. Los científicos han estado vigilando el Giro Beaufort. Cuando los vientos disminuyen y el giro se debilita, parte del agua dulce escapa del giro al Océano Atlántico Norte, donde los científicos piensan que tendrá un fuerte impacto en el clima global. Por supuesto, el agua puede moverse en ambas direcciones, y hay agua que del Atlántico Norte al Océano Ártico. Esta agua es más cálida, y relativamente salada. Debido al su elevada salinidad, es más densa y se hunde bajo las aguas del Ártico. Esto parece ser el comportamiento 'normal' de largo término del agua moviéndose desde y hacia la región Ártica.

Mientras agua llega la sistema Ártico, es retenida en el Giro Beaufort, y después escapa al hacia el Atlántico Norte, se está produciendo hielo al inicio de este proceso. El helado aire proveniente del interior de Alaska, congela el agua entrando al Ártico, inmediatamente después de pasar el Estrecho de Bering. El aire frio congela el agua salada formando hielo marino, y después los vientos continúan empujando el hielo hacia la cuenca del Océano Ártico, dejando espacio para que más hielo sea creado. Este proceso es a veces conocido como la 'fábrica de hielo' del Ártico. Ahora, cuando el hielo es creado, la sal es liberada hacia el agua no congelada. Esta agua superficial se hace muy salada y densa, y se hunde formando una capa conocida como la Haloclina. Las aguas del Ártico quedan así estratificadas, con la capa superior siendo relativamente dulce y fría, la capa intermedia (la haloclina) salada y más fría, y una tercera capa de agua cálida y salada que ha llegado del Atlántico. Esta estratificación del agua del Ártico es esencial para el mantenimiento del hielo marino en la región. Sin la Haloclina actuando como un intermedio, el agua cálida y salada del Atlántico entraría al Ártico y derretiría el hielo marino existente.

En la última década, los científicos han hecho conciencia del impacto de la Región Ártica sobre el clima global. El derretimiento del hielo marino debido al incremento de las temperaturas globales es una grave preocupación. Que algo de agua dulce escape del Giro de Beaufort al Atlántico Norte es de esperar como parte de los procesos naturales. Sin embargo, con el incremento del agua dulce, proveniente del derretimiento del hielo marino, siendo agregada a este gigantesco remolino, más y más agua dulce escapa al Atlántico, y muchos científicos piensan que que esto podría representar un gran problema y causar cambios climáticos importantes en Norte América y Europa Oeste. Normalmente, estas regiones tienen climas atemperados debido al sistema de corrientes llamado la Correa transportadora Global , que transporta calor y substancia alrededor del mundo, y cuando pasa por Norte América y Europa Oeste calienta estas regiones a travñes de la liberación del calor que atrapó a su paso por los trópicos. Sin embargo, si hay una capa de agua dulce mayor a lo normal en la superficie del Océano Atlántico Norte, los científicos creen que podría actuar como una barrera (como lo hace en el Océano Ártico) obstaculizando la liberación del calor (y por tanto causando temperaturas más frías en Norte América y Europa).

Durante la última década se le ha prestado considerable interés a la investigación en el Ártico. Los descubrimientos que se hagan serán parte importante de nuestra comprensión de la dinámica del sistema Ártico, y de las proyecciones que se hagan sobre el océano global, la atmósfera y el clima. Debe destacarse que el Ártico presenta serias dificultades para los investigadores -fuertes vientos, muy bajas temperaturas, y una gruesa capa de hielo se combinan para que sea de gran dificultad el estudio de esta parte del mudo. Por esto, los científicos tienen que ser creativos para estudiar el Ártico. De vehículos autónomos submarinos con nuevos sistemas de navegación especialmente diseñados para el Ártico, a un dospositivo experimental diseñado para monitorear el flujo de agua dulce del Ártico al Atlántico Norte , los científicos han tenido que adaptar o inventar nuevas técnicas en la última década para estudiar el Océano Ártico. Una nueva herramienta – los Perfiladores Anclados al Hielo (ITP, Ice-Tethered Profilers)—tienen el potencial de darle a los investigadores una forma completamente nueva de medir temperatura, salinidad y otras propiedades del agua a medida que la herramienta sube y baja por un cable que alcanza unos 800 metros (~0.5 millas) de profundidad en el Océano Ártico. Esta herramienta también puede medir corrientes superficiales mientras derivan por el océano. Aunque estos flotadores no pueden reemplazar las medidas tomadas por humanos, pueden, sin embargo, trabajar durante todo el año en muchas áreas demasiado remotas o peligrosas para los científicos (¡son incluso a prueba de osos polares!). De hecho, los ITPs toman las mediciones y las envían a las computadoras vía satélites , y los científicos pueden tener acceso a los datos de cualquier lugar del mundo. Los ITPs son sólo un paso más en la investigación del Océano Ártico, sus corrientes y su papel en el clima regional y global.

Las corrientes oceánicas superficiales, giros oceánicos , circulación oceánica profunda y la atmósfera son todos parte del complejo sistema de la Tierra. Entender las interacciones océano - atmósfera es una parte fundamental de la comprensión del cambio climático global, y de cómo las diferentes cosas como agua, energía, nutrientes o contaminantes se mueven a través (¡o quedan atrapados dentro de !) diferentes partes del sistema Terrestre.

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SECCIONES RELACIONADAS DEL PORTAL DE WINDOWS TO THE UNIVERSE:

Video NBC Learn Planeta Cambiante – Agua Dulce en el Ártico

Movimientos del Océano

Corrientes Oceánicas Superficiales

Giros Oceánicos

Circulación Termohalina: La Correa Transportadora Global

El Océano Ártico

Corrientes del Océano Ártico

El Ártico: Región del Polo Norte de la Tierra

Exploración de los Polos de la Tierra

Más Recursos para Enseñar sobre los Polos y la Criosfera

Búsqueda de los Movimientos del Océano Mundial

OTRAS FUENTES:

EarthLabs

Lecciones del Año Polar Internacional

WHOI Proyecto de Exploración del Giro Beaufort

NSDIC (esta página y otros enlaces en ella)

Enlace Oscilación Ártica

Enlace NASA Movimientos del Océano

Mapa de contornos en blanco

Última modificación el 27 de enero de 2011 por Roberta Johnson.

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