Este documento describe la modelización y simulación del ciclo del carbono y su relación con el calentamiento global. Resume que los cambios en los ecosistemas forestales y la transformación de la diversidad de especies han generado estudios sobre los factores que alimentan el calentamiento global. El objetivo del proyecto es predecir mediante la modelización y simulación cómo será el futuro considerando los factores y su porcentaje de alteración en la atmósfera, que es la principal afectada, causando diferentes resultados para la vida en la Tierra. Finalmente, el

1. MODELADO Y SIMULACION CICLO DEL CARBONO EN CONSECUENCIA
EL CALENTAMIENTO GLOBAL
Cristian Orlando Blanco Espinosa1 Diana Carolina Baquero Arias1
1
Decanatura de Ingenierías y Administración
Escuela de Ingeniería Informática
Simulación y Modelización
Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga
Cobe156,baquerito_16,@hotmail.com
Resumen: and the rate of change in the atmosphere
which is the main affected, thus causing
Los cambios en los ecosistemas different outcomes for the life of the
forestales, la dramática transformación land.
de la diversidad de especies, así como el
significado de la vegetación para el
clima global, han sido los generadores 1. Introducción:
de los estudios realizados entorno a
todos factores que alimentan este nuevo El carbono a medida que el tiempo
suceso que pone en riesgo el planeta. transcurre se va incrementando en la
En este proyecto se lograr predecir por atmosfera transformando se en dióxido
medio de la modelización y la de carbono, metano y otros gases. Al
simulación que nos espera en unos mismo tiempo, se elimina mediante las
cuantos años, teniendo como base los plantas, los océanos y de otras maneras.
factores y su porcentaje de alteración en Éste es el ciclo del carbono. El
la atmosfera que es la principal equilibrio en el ciclo es esencial para
afectada, causando así diferentes determinar el clima terrestre.
resultados para la vida de la tierra. Una vez es determinado el clima
empezamos a jugar alrededor de este,
observando las diferentes situaciones
Abstract: que se viven por los drásticos cambio
del clima. El Aumento de la
The changes in forest ecosystems, the temperatura de la Tierra debido al uso
dramatic transformation of species de combustibles fósiles y a otros
diversity, as well as the meaning of procesos industriales que llevan a una
vegetation for the global climate, have acumulación de gases invernadero
been the generators of studies (dióxido de carbono, metano, óxido
conducted around all factors fueling this nitroso y clorofluorocarbonos) en la
new event which threatens the planet. atmósfera. Desde 1896 se sabe que el
This project will bring to predict dióxido de carbono ayuda a impedir que
through modeling and simulation that los rayos infrarrojos escapen al espacio,
awaits us in a few years, based factors lo que hace que se mantenga una
temperatura relativamente cálida de
nuestro planeta (efecto invernadero). La

2. cuestión es si los crecientes niveles de ¿Cómo trabaja?
dióxido de carbono registrados a lo
largo del último siglo llevarán a un
aumento de la temperatura global [1]. Ciclo del Carbono(proceso en la tierra)
químicos y físicos que desplazan el
carbono.
El resto del artículo se estructura de la
siguiente forma, en la sección 2 se
realizará un descripción del fenómeno
a simular, En la sección 3 se mostrara
el diagrama causal, En la sección 4 se
mostrara el diagrama de forrester, En la
sección 5 se presentaran las ecuaciones
resultantes del fenómeno modelado, en
la sección 6 el comportamiento del
fenómeno en diferentes escenarios de Imagen1. La imagen muestra algunos de los
simulación y para finalizar en la procesos por los cuales el carbono se desplaza
sección 7 las conclusiones del entre los organismos vivos y muertos, la
fenómeno modelado y simulado. atmósfera, los océanos, las rocas y el suelo [2].
2 . Descripción del fenómeno *Carbono presente en la tierra
La mayor parte del carbono de tierra se encuentra en
Los átomos de carbono se intercambian compuestos en sedimentos y rocas sedimentarias.
permanentemente entre los organismos
vivos y muertos, la atmósfera, los Sedimentos submarinos y rocas 80000000
océanos, las rocas y el suelo. Cada vez sedimentarias
Agua del océano, conchas y 40000
que exhalamos aire, liberamos CO2 de organismos
nuestros pulmones a la atmósfera, que Combustible fósil(petróleo, gas y 4000
contiene átomos de carbono de las carbón)
Material orgánico del suelo 1500
plantas y animales que comemos. Los Atmosfera 825
átomos de carbono que hoy están en Plantas terrestres 580
nuestros cuerpos anteriormente podrían
haber estado en distintas plantas y Desde años atrás los humanos estamos
animales, quizás hasta en dinosaurios y acelerando los efectos del
otras criaturas que se extinguieron. calentamiento global, interrumpiendo
La distribución de carbono entre la el ciclo del carbono y saturándolo.
atmósfera, los organismos, la tierra y El dióxido de carbono explica más del
los océanos ha cambiado con el 60% del “efecto invernadero
transcurso del tiempo. Hace reforzado1”.
aproximadamente 550 millones de años El hombre quema carbón, petróleo y
la concentración de CO2 en la gas natural a una velocidad muchísimo
atmósfera era de 7.000 partes por mayor a las que se crearon estos
millón, más de 18 veces lo que es hoy recursos.
[2].
El ciclo del carbono es una
combinación de muchos procesos 1
Efecto invernadero: fenómeno por el cual determinados
gases, que son componentes de una atmósfera planetaria,
biológicos,

3. retienen parte de la energía que el suelo emite por haber
sido calentado por la radiación solar.
En ese proceso, el carbono almacenado 3. Diagrama Causal o Influencias.
en los combustibles se libera en la
atmósfera y perturba el ciclo del Un diagrama de influencia o causal nos
carbono, de un sistema con miles de permite modelar un sistema de forma
años de antigüedad y totalmente grafica. Lo primero es identificar todas
equilibrado a través del cual se produce las componentes que ejercen alguna
un intercambio de carbono con el aire, influencia en el funcionamiento del
los océanos y la vegetación terrestre. sistema. después se identifica la manera
En la actualidad, los niveles en que interactúan estas componentes.
atmosféricos de dióxido de carbono El diagrama de influencia sirve para
están aumentando más de un 10% cada modelar sistemas en que la variación o
20 años. introducción de un elemento afecta
El empleo de combustibles fósiles está sobre la cantidad o presencia de otro
elevando los niveles atmosféricos de elemento,
carbono, con lo que se perturba un
equilibrio conseguido desde tiempo
inmemorial.
Cierto grado de cambio climático es
ahora inevitable, debido a las
emisiones pasadas y actuales. El clima
no responde de inmediato a los
cambios externos, pero después de 150
años de industrialización, el
calentamiento atmosférico ha ganado
impulso, y continuará repercutiendo en
los sistemas naturales de la Tierra
durante centenares de años, aun cuando
se reduzcan las emisiones de gases de
efecto invernadero y deje de aumentar
su concentración en la atmósfera. Imagen3. Diagrama de influencias del ciclo
del carbono
Variables en el estudio:
*Carbono total en la atmosfera.
*Carbono en biosfera terrestre
*Carbono por la respiración de los
seres vivos.
*Carbono en la superficie terrestre.
*Carbono usado en el proceso de la
fotosíntesis
*Carbono por la quema de
Imagen2. La grafica muestra un Aumento combustibles fósiles.
significativo del incremento dióxido de *Carbono por la desforestación de los
carbono CO2. [3] bosques.

4. *Carbono debido a la descomposición CDfores: Flujo
de los seres muertos. CFotos: Flujo
4. Diagrama de Forrester
Un diagrama de forrester o de niveles,
esta compuesto por tres grupos:
1. Variables de Niveles :
Se pueden definir como aquella
variable que guarda los cambios del
sistema, denominados también como
de estado.
2. Variables de Flujo:
Aquellas variables que provocan los
cambios de una variable de estado o Imagen4. Diagrama de Forrester del ciclo
nivel. del carbono
3. Variables Auxiliares:
Me permiten calcular instantáneamente
las variables de flujo u otras variables. CAtm: Carbono total en la atmosfera.
CBiosT: Carbono en biosfera terrestre.
• Variable auxiliar: CRSerV: Carbono por la respiración de
Aquella que permite los seres vivos.
transformar una variable de CSuperT: carbono en la superficie
entrada y de salida, por una terrestre.
operación matemática CSerDesM: Carbono debido a la
• Variable Exógena: descomposición de los seres muertos.
Es aquella que afecta el sistema, CQFosil: Carbono por la quema de
pero que no es afectada por combustibles fósiles.
este. CDfores: Carbono por la desforestación
• Retardo: de los bosques.
Permite simular las diferencias CFotos: Carbono usado en el proceso
de tiempo que hay entre una de la fotosíntesis
causa y un efecto.
• Parámetro:
Valores que no cambian a En el proceso del ciclo del carbono se
través del tiempo siempre encontró 3 factores importantes que lo
permanecen iguales forman, los cuales se establecieron
como niveles, ya que estas son las que
• No linealidad: a través del tiempo van almacenando
• Valor inicial: los cambios que tiene este proceso.
Las demás variables son flujos, los
cuales van cambiando a través del
Variables de Estudio: tiempo modificando mis variables de
nivel.
CAtm: Nivel Estos flujos que están siendo aplicados
CBiosT: Nivel al estudio, son factores que se van
CRSerV : Flujo intercambiando unos con otros tratando
CSuperT: Nivel de formar el ciclo del carbono tenemos
CSerDesM: Flujo como ejemplo el carbono que hay en la
CQFosil: Flujo

5. superficie terrestre parte de el es
consumido por el proceso de
fotosíntesis de las plantas y devuelto 6. Comportamiento
después de este. En este proyecto
estamos observando que través del El estudio del ciclo del carbono, nos
tiempo el carbono esta aumentando arrojo la siguiente grafica (imagen5),
fuertemente saturando los niveles, y observando el crecimiento significativo
haciendo que pierdan su equilibrio, del carbono a medida que el tiempo
como consecuencia provocar el efecto aumenta, comparando con las graficas
invernadero y este aumentar el proceso de estudios anteriores nos damos
del calentamiento global. cuenta que son muy similares.
Obteniendo una afirmación a la
hipótesis que A mayor aumento del
dióxido de carbono (CO2), el efecto
5. Ecuaciones invernadero aumenta trayendo como
consecuencia el calentamiento global.
1.
+ CSerDesM +CQFosil +CDfores -
CFotos
2.
3.
Imagen5. En esta imagen muestra la
variación de la cantidad de CO2 respecto al
tiempo, generada en Evolucion 4.0.
4.
Imágenes externas para comparación
con el modelo de simulación ejecutado.
5.
CRserV = CBiosT * 0.1 * Est
6.
CFotos=( CBiosT *0.1483+CAtm / 700)*Est
7.
CSerM= 0.05 * CBiosT
Imagen6. En esta imagen muestra la
variación de la cantidad de CO2 (ppm)
respecto al transcurso de los años 1960-2000
[4].

6. Referencias
[1] Ricardo Santiago Netto., Articulo
Calentamiento Global.,
http://www.fisicanet.com.ar/monografi
as/monograficos1/es06_efecto_inverna
dero.php
Imagen7. Gráfico de la concentración de
dióxido de carbono en la atmósfera terrestre
(azul) y la temperatura media global (rojo), en
los últimos 1000 años [5]. [2] Articulo La energía y el cambio
climático mundial ,El ciclo del
carbono., SEED schlumberger., http://
www.seed.slb.com/es/scictr/watch/clim
7. Conclusiones ate_change/carbon.htm
 Por medio de las graficas podemos
visualizar que la cantidad de dióxido [3] José Larios Martón.,Calentamiento
de carbono esta aumentando Global al Borde del Limite.,
notoriamente causando daño en el http://calentamientoglobal.files.wordpr
planeta ahora y a un futuro no muy ess.com/2008/05/cgalbordedellimite.pd
lejano. f
 La simulación y modelización de
este fenómeno, afirmo los estudios
investigativos realizados años [4] Calentamiento global: sobre el
anteriores. dióxido de carbono y otra
hipótesis.,
 Se analizaron las variables de este http://www.elmorsa.com/category/glob
estudio y los factores que podían al-warming/
intervenir en su proceso.
 Se estudio el ciclo del carbono para
poder hacer su respectivo análisis. [5] Calentamiento global y Cambio
climático.,
 Se ampliaron y se reanudo el http://www.telefonica.net/web2/jgarcia
conocimiento para realizar los
f/cambio_climatico/Introduccion/1.htm
diagramas que nos permitieron
generar el modelo para su
simulación.