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Potencial desequilibrio ecológico
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Sistema de Alerta Temprana de potenciales desequilibrios ecológicos
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El problema ya está aquí
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Siempre se habla de que estamos a 5 minutos de las 12 cuando en general los sistemas ya se encuentran comprometidos y es necesario reconocer el grado de avance del problema.
De igual forma debemos saber cómo el problema se está desarrollando para poder tomar las medidas para poder controlar o mitigar lo.
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Limitaciones del pronóstico
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Nos concentramos en el pronóstico a largo plazo y olvidamos que se requiere de un pronóstico de corto mediano plazo para reconocer los peligros eminentes que enfrentamos.
Recién hoy comenzamos a trabajar en los aspectos de los ciclos bioquímicos y del carbono.
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El ciclo del carbono
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El carbono es el elemento clave que relaciona el calentamiento en sí, la actividad humana y los sistemas biológicos.
Por ello su simulación es clave tanto para el pronóstico del cambio climático como para comprender los efectos sobre los ecosistemas.
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La necesidad de pronosticar
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Por ello es clave pronosticar dónde y cuándo se puede asumir que surgirán los desequilibrios en los ecosistemas de modo de poder actuar en forma oportuna.
El pronóstico debe incluir
- situación climática a corto mediano plazo
- efectos sobre los parámetros ambientales
- reacción del ecosistema
- identificación de potenciales desequilibrios
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Acciones a tomar con el resultado
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Una vez detectado el eventual problema se debe poder tomar medidas según la situación que se este dando:
- Prevenir: si aún no ocurre de debe intervenir para evitar el surgimiento del desequilibrio
- Mitigar: si ya se ha iniciado se deben tomar medidas para mitigar el efecto del desequilibrio
- Flexibilizar: si ya está ocurriendo y no se puede evitar se deben tomar la medidas para migrar a un nuevo equilibrio
Se deben tomar medidas para reducir el efecto sobre la sociedad, incluyendo la industria.
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Saber pronosticar
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Lo primero es analizar los paquetes de software existentes que permiten simular el cambio climático a corto mediano plazo.
En particular debe verificarse que permiten pronosticar eventos de corto mediano plazo como las oscilaciones climáticas.
Existe una selección de paquetes que han usado algunas instituciones que trabajan con el IPCC.
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Adecuar paquetes de software existentes
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Hay que tener acceso al código de los paquetes existentes de modo de poder
- entender cómo se modela
- que se debe adaptar a lo que se requiere desarrollar
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Verificar la simulación
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La simulaciones que se desarrollen deben ser evaluadas respecto a su probable precisión/margen de error.
Esto tanto para el uso de los paquetes como están como para el caso que a futuro se realicen adecuaciones de los modelos.
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Sistema de IA para alta resolución
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El segundo problema que existe es que los datos de simulaciones climáticas son por lo general de baja resolución. Por ello se pretende emplear una red neuronal para poder reconocer patrones y asi inferir de datos de baja resolución su versión de alta resolución.
De esta forma se contaría con un conjunto de datos del ecosistema (datos climáticos y bioquímicos) de alta resolución para modelar su evolución temporal.
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Sistema de IA para datos bioquímicos
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Los principales modelos de pronóstico climático son de origen físico mientras que solo existen modelos fenomenológicos para estimar los datos bioquímicos.
Por ello se busca mediante sistemas de inteligencia artificial correlacionar los datos físicos con los datos bioquímicos medidos y con ello extender el pronóstico físico al bioquímico.
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El resultado como probabilidades
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El resultado no corresponde a valores si no que a probabilidades de que resulte un valor.
La distribución de probabilidades se puede emplear para estimar el valor más probable.
La probabilidad puede también ser empelada para estimar el nivel de incerteza y con ello el error con que uno tiene que calcular.
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Pronóstico de datos ambientales
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El simulador climático en conjunto con los modelos de redes neuronales deben permitir estudiar escenarios según el comportamiento del ser humano e inferir los datos que describen el sistema ecológico que resultarían.
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Modelar el ecosistema
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El modelo del ecosistema tiene que permitir reflejar cómo las distintas especies interactúan creando sinergias o competencias que definen sus respectivos dominios.
El resultado es un equilibrio dinámico en que el dominio de las distintas especies se va alternando sin que alguna desaparezca.
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Datos del ecosistema
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Para lograr modelar el sistema es necesario tener información del \'volumen\' de cada especie, o sea de algún número que refleje su nivel de presencia. Esto pueden ser unidades pero también parámetros como peso, volumen o área que cubren.
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Interacción entre especies
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Hay que tener presente que se debe tener la totalidad de las especies que sean claves para el equilibrio. La falta de una puede llevar a que falte el mecanismo de control sobre otra.
Si fuera necesario es posible introducir especies \'proxys\' que representan una especie para la que no se tienen datos pero que su numero se asocia en forma directa a el de la especie faltante.
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Conjunto completo y usando variables proxies
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Para poder modelar el sistema es necesario que se identifiquen todas las especies que comprenden el ecosistema.
Cada vez que según el modelo una especie se desarrolla en forma descontrolada significa que nos ha faltado identificar alguna que la controle y/o un recurso que sin el cual no puede desarrollarse.
En algunos casos es necesario trabajar con variables proxis o sea con variables que representan el comportamiento de la especie sin relacionarse en forma directa con esta.
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Modelo integral
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El modelo resultante es un modelo integral que asocia:
- situación socio-económica
- factores geográficos
- comportamiento climático
- situación del ecosistema
- comportamiento de las especies
que permite estudiar
- evoluciones posibles
- eventualöes desequilibrios que pueden surgir
- intervenciones a realizar y sus efectos
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Trabajo manual
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El desarrollo del modelo del ecosistema requiere de un trabajo manual de verificar que el modelo sea lo más realista posible. Esto es clave para asegurar que las medidas que se propongan sean correctamente identificadas y resulten efectivas.
Este trabajo se debe realizar con los investigadores/académicos que conocen las especies en detalle.
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Producto
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El resultado es un sistema que permite detectar eventuales desequilibrio y estudiar las acciones que se pueden tomar y su probable efectividad.
Los desequilibrios serán ante todo de dos tipos
- desequilibrio en el sistema mismo por favorecer/perjudicar a una especie frente a otra por cambios en el ecosistema
- desequilibrio por migración de especies desde otros ecosistemas tanto por cambios en el sistema remoto y/o en el propio ecosistema considerado.
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Armar un prototipo
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El anteproyecto consiste en desarrollar un modelo simplificado (tipo modelo Lego de un sistema real) para verificar que el sistema es viable y que el nivel de error sea tal que el sistema de monitoreo y detección anticipada puedan ser efectivos.
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