ASIGNATURA / COURSE TITLE SIMULACIÓN DE SISTEMAS AMBIENTALES / SIMULATION OF ENVIRONMENTAL SYSTEMS 1.1. Código / Course Code 16532 1.2. Materia / Content area Materias Instrumentales / Instrumental subjects 1.3. Tipo / Course type Optativa / Optional 1.4. Nivel / Course Level Grado / Bachelor (first cycle) 1.5. Curso / Year of course Cuarto / Fourth course 1.6. Semestre / Semester 2º / 2 nd 1.7. Número de créditos / Credit allotment 6 ECTS / 6 ECTS 1.8. Requisitos Previos / Prerequisites Se recomienda conocimientos básicos de Matemáticas, Estadística e Informática. Es conveniente haber cursado con aprovechamiento las siguientes asignaturas: Matemáticas, Estadística, Ecología, Economía y Medio Ambiente. 1 de 7
1.9. Requisitos mínimos de asistencia a las sesiones presenciales / Minimum attendance requirement Ninguno, aunque es muy recomendable / None, but the attendance is highly recommended 1.10. Datos del equipo docente / Faculty Data Docente(s) / Lecturer(s): Salvador Mollá Martínez (Coordinador de la asignatura) Departamento de / Department of: Ecología Facultad / Faculty: Ciencias Despacho - Módulo / Office Module: 112-C Teléfono / Phone: +34 91 497 8260 Correo electrónico/email: salvador.molla@uam.es Página web/website: Horario de atención al alumnado/office hours: cita previa Docente(s) / Lecturer(s): Berta Matín López Departamento de / Department of: Ecología Facultad / Faculty: Ciencias Despacho - Módulo / Office Module: 102-C Teléfono / Phone: +34 91 497 6725 Correo electrónico/email: berta.martin@uam.es Página web/website: Horario de atención al alumnado/office hours: cita previa 1.11. Objetivos del curso / Course objetives OBJETIVOS Dado el carácter cuatrimestral de la asignatura no se puede profundizar en exceso en las técnicas de simulación, ni realizar una panorámica exhaustiva de los programas existentes. Por ello, el objetivo es realizar una aproximación a distintas técnicas de modelado numérica de sistemas, aplicando algunos de los programas de simulación por ordenador de los que se utilizan en la actualidad. 2 de 7
Competencias desarrolladas La asignatura se centra en el desarrollo de las competencias del Bloque temático VII Materias instrumentales: Uso de herramientas matemáticas para la resolución de problemas relacionados con el medio ambiente. Capacidad para integrar las evidencias experimentales encontradas en los estudios de campo y laboratorio con los conocimientos teóricos Capacidad de interpretación cualitativa y cuantitativa de los datos Modelización de procesos ambientales La asignatura, por sus características y diseño, lleva al desarrollo de competencias generales entre las que cabe destacar: - Capacidad de análisis y síntesis - Capacidad de resolución de problemas y toma de decisiones - Razonamiento crítico y compromiso ético - Capacidad de aplicar los conocimientos teóricos en la práctica. Resultados del aprendizaje Poseer y comprender conocimientos básicos de ecología, necesarios para entender la estructura y función de los ecosistemas. Aplicar esos conocimientos en un espacio físico determinado, identificar los principales elementos que componen el sistema, y reconocer las características estructurales y funcionales del mismo. Capacidad para integrar los conocimientos y analizar las principales interacciones y procesos ecológicos clave que producen para evaluar el estado del ecosistema. Capacidad para transmitir sus avances y evaluaciones. 1.12.Contenidos del programa / Course contents 1. Introducción a la simulación de sistemas: Simulación y modelado. Sistemas. Introducción histórica. Utilidad de los modelos. Elementos de los modelos. Escenario, proyección, trayectoria, etc. Tipos de modelos 2. El proceso de modelado: Conceptualización, Formulación, Análisis y evaluación, Elaboración de escenarios e imágenes simuladas. 3 de 7
3. Modelos conceptuales. Modelos verbales. Diagramas de bloques, causales y simbólicos. Características estructurales y funcionales de los sistemas y de sus modelos. Variables de estado y de transferencia. Relaciones entre los elementos y regulación. Retroalimentación. Retardos. 4. Modelos y submodelos. Ordenes jerárquicos. Modelos compuestos. Submodelos: procesos físicos, químicos y biológicos. 5. Desarrollo del modelo cuantitativo (I). Formulación: Soluciones numéricas a ecuaciones matemáticas. Dinámica de poblaciones. Modelos de crecimiento ilimitado y limitado. Crecimiento alométrico. Interacciones biológicas. 6. Desarrollo del modelo cuantitativo (II). Formulación: Dinámica de poblaciones con cambios discontinuos. Crecimiento exponencial y logístico. Modelos matriciales: matrices de Leslie. Aplicación a la evolución de las poblaciones y los ciclos de nutrientes. 7. Desarrollo del modelo cuantitativo (III). Formulación: Simulación de procesos estocásticos. El método de Monte Carlo. Simulación de crecimiento de poblaciones mediante pasos aleatorios (Random Walks). Modelos de Markov. Aplicación de las matrices de transición a sistemas ambientales: Caso de la transformación del paisaje por sucesión. 8. Desarrollo del modelo cuantitativo (IV). Formulación: Modelos de regresión. Regresión lineal simple. Regresión lineal múltiple. Regresión no lineal. Regresión Logit y Probit. Ajuste de los modelos a datos experimentales. 9. Análisis y evaluación: Análisis de sensibilidad. Calibración del modelo. Validación de los modelos. Valoración subjetiva. Técnicas visuales. Medidas de desviación. Pruebas estadísticas 10. Modelos de simulación aplicados al medio ambiente. Modelado de sistemas integradores ser humano-naturaleza. Sostenibilidad. Análisis de modelos existentes relacionados con la interacción del sistema social y el ecosistema. 11. Modelado deliberativo y participativo. Formas de participación. Elementos en los modelos deliberativos. Selección de los participantes y actores sociales. Modelos deliberativos como herramienta de consenso y concienciación. Presentación de casos de estudio 1.13. Referencias de Consulta / Course bibliography TEORÍA Y DINÁMICA DE SISTEMAS ARACIL, J. y GORDILLO, F. (1997) Dinámica de sistemas. Alianza Editorial. ARACIL, J. (1983) Introducción a la dinámica de sistemas. AUT 58. Alianza Editorial. MARTINEZ, S. y REQUENA, A. (1986) Dinámica de sistemas l. Simulación por ordenador. Alianza Editorial LB 1183 4 de 7
MARTINEZ, S. y REQUENA, A. (1986) Dinámica de sistemas 2. Modelos. Alianza Editorial. LB 1184. SIMULACIÓN Y MODELIZACION FORD, A. (1999) Modelling the environment. An Introduction to system dynamics. Models of environmental systems. Island Press. Washington DC. GILLMAN, M. (1997). An introduction to ecological modelling. Putting practice into theory. Methods in Ecology Series. Blackwell Science. Oxford. HUGGETT, R.J. (1993). Modelling the human impact on Nature. Systems analysis of environmental problems. Oxford University Press. Oxford. JORGENSEN, S.E. (2001). Fundamentals of ecological modelling. Developments in ecological modelling, 21. Elsevier. VOINOV, A. (2008) Systems Science and Modeling for Ecological Economics. Elsevier. 2 Métodos Docentes / Teaching methodology Actividades presenciales - Clases teóricas La asignatura esta estructurada en 2 horas de teoría semanales (28 horas en total), En las horas de teoría se explicaran los aspectos básicos de la materia, acompañados con demostraciones prácticas de aplicación. - Clases prácticas Sesiones de 2 horas semanales (28 de horas en total), los alumnos, de forma individual, realizan ejercicios prácticos tutelados, desarrollando modelos sencillos que deben estar debidamente estructurados, y que permitan ejecutar simulaciones bajo distintos escenarios, así como el trabajo dirigido. Actividades dirigidas - Trabajos individuales 5 de 7
3 Tiempo de trabajo del estudiante / Student workload Horas ECTS Clases teóricas en aula 28 1,12 Tutorías actividades dirigidas 5 0,20 Prácticas con medios informáticos 28 1,12 Evaluación (examen) 4 0,16 Otras Elaboración de trabajos/memorias 30 1,2 Estudio 55 2.2 TOTAL 150 6.0 4 Métodos de Evaluación y Porcentaje en la Calificación Final / Evaluation procedures and weight of components in the final grade Sistema de evaluación Tanto la evaluación ordinaria como la extraordinaria se realizarán a partir de un examen de los contenidos teóricos y otro de los aspectos prácticos que se evaluarán de manera independiente. Porcentaje en la calificación final: Nota final = 70% nota de teoría+ 30% nota de prácticas. Alternativamente, los alumnos pueden realizar un trabajo monográfico dirigido, en cuyo caso la evaluación se realizará a partir de la memoria y modelo elaborado. El estudiante que haya participado en menos de un 10 % de las actividades de evaluación, será calificado como No evaluado tanto en la convocatoria ordinaria como extraordinaria. Las calificaciones, de acuerdo con la legislación vigente, se realizan en una escala numérica de 0-10, con un decimal. 6 de 7
5 Cronograma* / Course calendar Actividades teóricas y prácticas Semana Contenido Horas presenciales Horas no presenciales del estudiante 1 Introducción a la simulación de 4 6 sistemas 2 El proceso de modelado 4 6 3 Modelos conceptuales 4 6 4 Modelos y submodelos 4 6 5-11 Desarrollo del modelo cuantitativo 28 42 12 Análisis y evaluación 4 6 13 Modelos de simulación aplicados al 4 6 medio ambiente 14 Modelado deliberativo y participativo 4 6 15-16 Evaluación 4 6 *Estos cronogramas tienen carácter orientativo. 7 de 7