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Sintiendo el Calor

Resumen:
Los alumnos aprenden sobre el efecto isla de calor urbano investigando qué áreas de su patio tienen temperaturas más altas. Después analizan datos sobre cómo el número de olas de calor en una zona urbana ha aumentado con el aumento de la población. Materials:

Parte 1

  • Un día soleado y cálido
  • Termómetros IR - uno para cada grupo de 3-4 alumnos (recomendados)
  • (Alternativa: termómetros de bolsillo digitales y tiras de cuerda de 1 m.)
  • Hoja de colección de datos para cada estudiante
  • Tableros
  • Lápices

Parte 2

Fuente:
Una actividad de Ventanas al Universo creada por Lisa Gardiner
Grade level:
6 - 10
Duración:
2 períodos de clase
Resultados en el aprendizaje de los alumnos:
  • Los alumnos investigan cómo árboles, hierba, asfalto y otros materiales afectan la temperatura.
  • De acuerdo con sus resultados, los alumnos formularán hipótesis sobre cómo las concentraciones de superficies que absorben calor podrían afectar la temperatura de las ciudades - el efecto isla de calor urbano.
  • Los alumnos analizan datos sobre la historia de las olas de calor de Los Ángeles de forma cinestética, aprendiendo que el aumento en el número de olas de calor se debe al crecimiento urbano y al calentamiento global del planeta.
  • Los alumnos buscan patrones en los datos de clima de Los Ángeles y exploran las razones de estos patrones.
Formato de la Lección:
Experimento, análisis de datos, presentación

Pautas Nacionales Observadas:

INSTRUCCIONES:

Parte 1: Comprendiendo las Islas Urbanas de Calor

  1. Salga al aire libre durante un día soleado y cálido. Si estás en un área con árboles que cambian su follaje con la estación del año, debes hacer esta actividad cuando los árboles tengan hojas y den sombra.
  2. Pida a los alumnos que miren alrededor y hagan predicciones sobre cuáles son las áreas más calientes del patio y cuáles son las más frescas.
  3. Elija 6-8 áreas del patio que los alumnos hayan identificado. Los alumnos recogerán datos de temperatura en estas áreas. Cerciórese de que haya una mezcla de áreas soleadas y sombreadas así como una mezcla de áreas pavimentadas y áreas naturales con césped.
  4. Entregue a cada grupo de estudiante páginas de recolección de datos, tablero, y un termómetro IR (recomendado) o un termómetro digital, y una tira de cinta. Muestre a los alumnos cómo utilizar los termómetros.
    1. Si usa los termómetros IR, recuerde a los alumnos que orienten el termómetro directamente sobre la superficie que desean medir (concreto, asfalto, hierba, tierra, etc.) Para más información sobre los termómetros IR, ver Información de Fondo (abajo).
    2. Si usa los termómetros digitales, recuerde a los alumnos que los mantengan en el lugar por lo menos dos minutos y colocarlos bajo sombra, lejos de la luz solar directa, mientras llevan a cabo sus mediciones. A fin de asegurarse de que cada medición esté tomada a la misma distancia, los alumnos deben medir desde la tierra hasta la parte superior de la cinta/tira y después realizar su medición. (Es importante que todos los grupos recojan sus datos a la misma altura sobre la tierra para después poder comparar los datos). No se recomienda usar este método en un día ventoso.
  5. Pida a cada grupo de alumnos que vayan a los lugares donde realizarán sus mediciones, que tomen 5 medidas de la temperatura, y que luego registren los datos en su hoja de trabajo, así como información descriptiva sobre su localización. Entonces los alumnos deberán calcular el promedio de las mediciones de temperatura.
  6. sample data table
    Figura 1. Ejemplo de Tabla de datos usada para resumir los datos recogidos durante la parte 1 de esta actividad.
  7. En la sala de clase, haga una tabla de las ubicaciones de los diferentes grupos de alumnos. Pida a los grupos de estudiante que completen los datos sobre sus respectivas ubicaciones incluyendo: temperatura media, sol/sombra y de qué está cubierto el suelo.
  8. Discuta los resultados. ¿Fueron los resultados como los predijeron los alumnos? Introduzca el concepto de microclimas (ver sección de Información de Fondo -abajo-). Los microclimas permiten que diversas localizaciones tengan diversas temperaturas. Pregunte a los alumnos qué aspectos del ambiente afectan la temperatura de éstas áreas. (El resultado más probable es que las áreas asoleadas son más calientes que las áreas bajo sombra, y las áreas que tenían una superficie pavimentada más calientes que las áreas de césped o áreas naturales).
  9. Pida a sus alumnos que de acuerdo a sus resultados digan cuáles creen serían más calientes: las zonas urbanas o las zonas rurales. (En zonas urbanas donde hay abundantes superficies de asfalto y de concreto, la temperatura será más alta.) Introduzca el concepto de Islas de Calor Urbanas (ver sección de Información de Fondo -abajo-).

Parte 2: Calor de Los Ángeles a lo largo del tiempo

  1. Introducción: Introduzca a los alumnos las olas de calor. Discuta qué podría ser lo que hace que las olas de calor cambien en determinado lapso de tiempo. (Cambio de clima global y aumento del efecto isla de calor urbano, son las dos causas principales). Diga a los alumnos que en esta parte de la actividad investigarán acerca de las olas de calor y temperatura en Los Ángeles, California, durante 100 años.
  2. Coloque cuerdas a lo largo del piso. Pida que los alumnos se coloquen en grupos de 10 a lo largo de cada cuerda. (Probablemente tenga 2-3 grupos de alumnos durante esta actividad, dependiendo del tamaño de la clase. Por cada grupo de 10 alumnos, tenga alumnos que le ayuden y como fotógrafos).
  3. Distribuya una tarjeta de datos LA a cada estudiante. Cerciórese de haber mezclado las tarjetas de cada grupo, de modo que no estén en orden. (Asegúrese de que los grupos no se mezclen unos con otros. Esto mezclaría la información).
  4. Explique que cada estudiante delante de la cuerda tiene un pedazo de información sobre cambios en Los Ángeles durante un lapso de tiempo determinado. Cada tarjeta tiene un rango de fechas, la población de Los Ángeles durante ese período de tiempo, el número de olas de calor durante ese tiempo, y la temperatura media de diez años. Juntos, los alumnos de cada grupo tienen 100 años de datos.
  5. Desafíe a los alumnos a colocarse en orden, a lo largo de la cuerda, de acuerdo a la temperatura media. El truco es que los alumnos deben mantener siempre al menos un pie sobre la cuerda cuando se organizan en orden a lo largo de la cuerda. Tenga alumnos adicionales que ayuden a dirigir a sus compañeros en qué dirección necesitan ir y cómo pasar sin caerse de la cuerda. Observe que para poder hacer esta parte de la actividad, los alumnos necesitarán tener comprensión de lectura de los números a dos lugares decimales . Si cree que esto es demasiado avanzado para sus alumnos, es posible que desee saltar al paso 7 . (Opcional: Pida a uno de los alumnos sin tarjeta que tome fotografías de los 10 alumnos en la cuerda, sosteniendo sus tarjetas, de manera que los datos sean visibles).
  6. Discusión - ¿Ves un patrón en la temperatura con el paso del tiempo? (Anime a los alumnos a mirar hacia su izquierda y derecha a fin de ver qué tienen los alumnos vecinos). Hay una cierta variación en los datos, esto podría dificultar que los alumnos puedan identificarlos. De ser así, intente el siguiente ejercicio: Pida a los alumnos que levanten sus manos si tienen cartas de datos que incluye años antes de 1950. (Cinco alumnos a un extremo de la cuerda deberán levantar las manos). Pida a los alumnos que levanten la mano si tienen una tarjeta con años después de 1950. (Cinco alumnos al otro extremo de la cuerda deberán levantar sus manos).
  7. Luego, desafíe a los alumnos a ordenarse de acuerdo al número de olas de calor en su tarjeta. Hay dos décadas que tienen el mismo número de olas de calor. Los alumnos con esas tarjetas pueden colocarse uno junto al otro sin importar el orden. (Opcional: Pida a uno de los alumnos sin tarjeta que tome otra fotografía).
  8. Discuta - ¿Cuándo ocurrieron la mayoría de las olas de calor? ¿Cuándo hubo menor número de olas de calor? ¿Ve un patrón a lo largo del tiempo?
  9. Ahora, siguiendo la misma regla, pida a sus alumnos que se ordenen por población. (Opcional: Pida a uno de los alumnos sin tarjeta que tome otra fotografía).
  10. Si ha estado documentando los grupos de alumnos mediante fotografías, muéstrelas a la clase con la ayuda de un proyector. Puede ser más fácil que los alumnos con la ayuda de fotografías, los alumnos puedan reconocer los patrones de temperatura media cada vez mayores, las olas de calor cada vez mayores, y los aumento de poblaciones a lo largo del tiempo que cuando se encontraban a lo largo de la cuerda.
  11. Discuta la información, con la ayuda de la presentación PowerPoint. Las primeras diapositivas están diseñadas para ayudar los alumnos a buscar patrones en los datos de las tarjetas de datos de LA que ellos organizaron. Esto permitirá que los alumnos observen los datos de forma diferente. Las últimas diapositivas están diseñadas para ayudar a explicar la razón del calentamiento y aumentos en las olas de calor. Las preguntas siguientes podrían ser provechosas a medida que usted facilita la discusión:
    • ¿Cómo ha cambiado el número de olas de calor a lo largo del tiempo en Los Ángeles? (Generalmente, ha habido un aumento en el número de olas de calor en aproximadamente los últimos 100 años. Así mismo, hoy las olas de calor más largas son más comunes).
    • ¿Cómo ha cambiado la temperatura en determinado lapso de tiempo en Los Ángeles? (Generalmente, la temperatura media ha aumentado. Pero nótese que en el gráfico que hay mucha variabilidad de año tras año.)
    • La temperatura media de la Tierra ha aumentado. ¿Podía esto afectar a la temperatura de Los Ángeles? (Los científicos predicen que en el futuro habrá más olas de calor debido al calentamiento del planeta).
    • ¿Cómo cambió la población en determinado lapso de tiempo en Los Ángeles? ¿De acuerdo con lo que se exploró en la parte 1, cómo podría el crecimiento de una ciudad afectar al número de olas de calor? (El crecimiento de una ciudad puede conllevar a un efecto urbano de islas del calor cada vez mayores).

INFORMACIÓN DE FONDO:

Efecto de islas de calor urbanas
El aire en zonas urbanas puede ser 2 - 5°C (3.6 - 9°F) más calientes que las zonas rurales cercanas. Esto se conoce como efecto de isla del calor. Es la más evidente cuando hay poco viento. Una isla urbana del calor puede aumentar la magnitud y la duración de una ola de calor. Puede también influenciar los estados del tiempo, los patrones cambiantes del viento, las nubes, y la precipitación.

¿Qué hace que las ciudades sean más calientes? Hay muchos factores que pueden influenciar el efecto urbano de una isla del calor. Modificaciones a la superficie de la Tierra que hace que las zonas urbanas tengan un gran impacto si se va a formar si una isla del calor. Por ejemplo, muchas ciudades tienen mucho menos árboles que las zonas rurales alrededor. Los árboles sombrean los suelos, previniendo que se absorba la radiación del Sol. Sin ellos, la superficie de la tierra se calienta. Así mismo, los tejados oscuros y el pavimento oscuro absorben más radiación . Los edificios altos reflejan y absorben luz del sol. Los automóviles, cuyos motores y extractor generan calor, también contribuyen al efecto de la isla de calor. Las presencia de pocas plantas en ambientes urbanos significa que ocurre menos evapotranspiración, un proceso que refresca al aire.

Hoy en día, muchas ciudades están haciendo un esfuerzo para combatir el efecto de la isla de calor. Los materiales blancos o reflexivos se están utilizando para material de techos y caminos. Se están plantando árboles a lo largo de las calles de la ciudad. Y, en muchas áreas, están instalando azoteas verdes - y sembrando plantas en tejados.

Microclimas
En la parte 1 de esta actividad, los alumnos investigan las relativamente pequeñas diferencias de temperatura en su patio. Estas diferencias reflejan diversos microclimas. El término microclima se puede utilizar para describir diferencias en pequeñas áreas de unos pocos metros cuadrados o de áreas mucho más grandes de unos cuantos kilómetros.

Factores que contribuyen a microclimas en una pequeña área como un patio de escuela incluye la presencia o ausencia de sombra (de árboles, de edificios) y el tipo de material en la superficie del suelo (suciedad, hierba, asfalto, concreto). Generalmente, las áreas sombreadas son más frescas puesto que la superficie de la tierra no puede absorber mucha radiación solar. Materiales de suelo como asfalto y concreto, absorben energía solar fácilmente, el pavimento oscuro es generalmente más caliente que el pavimento de color claro, ya que los colores oscuros absorben más calor.

Termómetros IR
Los termómetros infrarrojos (termómetros IR) se recomiendan para la parte 1 de esta actividad. Los termómetros IR miden la temperatura determinando la cantidad de energía emitida por un objeto. Cuando la luz del sol choca contra la superficie del suelo, parte de esa energía se absorbe y se refleja. La energía se absorbe se calienta y es irradiada desde la superficie. Como alternativa, los alumnos pueden utilizar termómetros digitales siempre y cuando éstos midan décimos de grados, pero puede ser que se les dificulte ver a los patrones emerger, especialmente si hay viento.

Olas de calor
Cuando estados del tiempo del verano inusualmente cálidos duran varios días, se conocen como ola de calor. Las olas de calor son un peligro para la salud humana - causan embolias de calor, agotamiento por calor, calambres, y otras dolencias.

Recientemente, un grupo de científicos analizó información sobre olas de calor en Los Ángeles, California, durante el último siglo (Tamrazian y otros, 2008). Los datos procedieron de los expedientes del departamento de agua y de energía de Los Ángeles, y la universidad Pierce, una escuela suburbana. Parte de esta información datos es base de la parte 2 de esta actividad. Los científicos encontraron que Los Ángeles actualmente está experimentando más olas de calor y días de calor más extremos que en el pasado. La temperatura máxima anual media ha aumentado en un 2.8°C (5.0°F). Los científicos atribuyeron el aumento en las olas de calor a una combinación de aumento de calentamiento del efecto isla del calor y del planeta.

Si bien en esta actividad usamos Los Ángeles como ejemplo, este no es el único lugar donde han aumentado las olas de calor. Según el el 4to reporte (2007) del Panel Intergubernamental de Cambio de Clima, el número de olas de calor ha aumentado, especialmente en Europa y Asia, y se espera que las olas de calor lleguen a ser mas comunes durante el siglo XXI. El aumento en el número y la duración de las olas de calor en zonas urbanas se debe a una combinación de calentamiento del planeta y del efecto urbano de islas de calor.

Fuente de información

  • Datos de olas de calor de: Tamrazian, A., S. LaDouchy, J. Willis, y 2008) olas de calor de W.C. Patzert (en California meridional: ¿Están llegando a ser más frecuentes y más duraderas? Anuario de APCG, vol. 70, Págs. 59-69.
  • Las temperaturas medias de diez años son datos del clima de Los Ángeles archivado por el Servicio Meteorológico Nacional de NOAA - Los Ángeles/Oxnard (http://www.wrh.noaa.gov/lox/climate/climate_intro.php)
  • Las estimaciones de la población son de la Oficina de Censos de los E.E.U.U. (http://www.census.gov/popest/estimates.php)

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OTRAS FUENTES:

Última modificación el 27 de abril de 2009 por Lisa Gardiner.

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