Development of tutorials to promote self-directed programming learning: application to postgraduate studies

Most students graduated in Marine Science or other related disciplines (e.g. Geology, Biology, Chemistry) lack the basic background knowledge in scientific programming and modelling (e.g. Matlab, Fortran, Python), necessary in numerical disciplines such as Physical or Coastal Oceanography. Hence, when they enroll for postgraduate studies in Oceanography they are not able to properly follow the lessons related to the above disciplines and generally become discouraged. Trying to meet the needs of those students during the lessons would result in not accomplishing the course’s program, given the fact that MSc programs have concentrated material and are extremely demanding for the students. For this reason, a collaborative effort has been made among various lecturers to develop tutorials in order to promote self-directed learning among the MSc students with the aim of alleviating those deficiencies. These tutorials were applied in two different courses and consisted in: i) a quick-start Matlab guide for NetCDF meteorological and oceanographic data handling and plotting, and ii) the use of a front-end platform for visualising, analysing and evaluating results from the state-of-the-art morphodynamic model XBEACH-G. The above methods helped the students to understand the potential of programming and numerical modelling, as well as, the importance of applying such approaches both in consulting and research-based carriers. Overall, this methodology resulted in a higher level of satisfaction among students because it offered an active, flexible and self reliant learning method that was adapted to each person’s learning pace and difficulties. Finally, the tutorials proved to be an inclusive teaching strategy able to address the needs of students with different backgrounds, learning styles, and abilities, hence providing a more efficient learning environment, in which all students could reach their potential at their own pace and feel equally valued at the end of the course

Prácticas de Mecánica de Fluidos

Prácticas de laboratorio propuestas para la asignatura de Mecánica de Fluidos en el Grado en Arquitectura Naval e Ingeniería Marítima

Desarrollo de tutoriales para promover el auto-aprendizaje entre estudiantes de postgrado

Gran parte de los graduados en Ciencias del Mar o disciplinas similares carecen de una formación básica en programación científica y modelización numérica. Como consecuencia, cuando acceden a ciertos estudios de postgrado, encuentran grandes dificultades para seguir los contenidos de muchas asignaturas. Otra consecuencia directa de esta falta de formación es que, el profesor se ve obligado a reducir el programa de la asignatura. Varios profesores han llevado a cabo un esfuerzo cooperativo para promover el auto-aprendizaje de los alumnos. Se desarrollaron tutoriales centrados en dos asignaturas del Máster de Oceanografía que consistieron en: (i) una guía para la lectura, tratamiento y representación gráfica de datos oceanográficos y meteorológicos con Matlab y (ii) una aplicación interactiva para visualizar, evaluar y analizarlos resultados del modelo morfodinámico XBEACH-G. En general, esta metodología incrementó el nivel de satisfacción de los estudiantes con las asignaturas implicadas, ya que les proporcionó un método de aprendizaje activo, flexible y autónomo. Además, este aumento en la motivación les permitió entender el gran potencial de la programación científica y los modelos numéricos y su relevancia tanto para la investigación académica como para el sector empresarial. El uso de los tutoriales demostró ser una estrategia de educación inclusiva capaz de atender las necesidades de estudiantes con diferentes grados de formación, aptitud y capacidad de aprendizaje, generando por lo tanto un ambiente de aprendizaje más eficiente en el que todos los estudiantes, protagonistas del proceso de enseñanza-aprendizaje, pudieron desarrollar su máximo potencial de manera progresiva a su propio ritmo. Por último, el trabajo cooperativo entre el profesorado, que se ha convertido a día de hoy en una nota distintiva del sistema educativo actual, permitió el intercambio de ideas y materiales. En un futuro, se espera continuar con esta filosofía y desarrollar nuevas estrategias bajo el enfoque constructivista

Microbenthic Net Metabolism Along Intertidal Gradients (Cadiz Bay, SW Spain): Spatio-Temporal Patterns and Environmental Factors

Microphytobenthos (MPB), the photosynthetic primary producing component of microbenthos, shows variable patterns in its biomass distribution along the intertidal gradient as a result of the interactions of factors such as light, tides, temperature, and grazing pressure. These patterns have been studied more extensively in northern European estuaries than southern European coastal systems. Even less information is available regarding temporal changes in MPB primary production rates in these systems. For this reason, we followed the seasonal changes in net production in light and dark respiration rates (determined by oxygen microelectrodes) and MPB biomass (estimated by sediment chlorophyll a) along the intertidal gradient of the inner Cadiz Bay during a year. Sediment cores were collected along two transects (five sampling stations per transect) with distinct sediment granulometry: one muddy [Puerto Real (PR)] and one muddy-sandy transect [San Fernando (SF)]. Our results show that MPB biomass and net production increased seawards reaching their maxima in winter. In contrast to what is observed in northern European systems, the higher solar irradiance and temperatures occurring in summer in southern Spain likely inhibit MPB production. In Cadiz Bay, spatial patterns of MPB biomass and net production depended on season and location due to the environmental heterogeneity observed. Environmental variables, analyzed by principal component analysis (PCA), were used to explain the variability of MPB metabolism by multiple regression. Selected principal component (PC) axes explained 60% of the net production in light and 41% of the dark respiration rates variability in PR, while they only accounted for 25% of the same rates in SF. The differences observed between transects and the variability in the environmental variables explaining them highlight the importance of considering the spatial heterogeneity of our system to estimate the contribution of MPB to the inner Cadiz Bay productivity. In our case, this contribution is significant accounting for up to 49% of the total benthic production of the inner Cadiz Bay intertidal sediments, confirming previous global estimates

Acercando el Mar y Medio Ambiente

Este pequeño libro recoge las actividades (charlas, talleres, visitas, etc.) propuestas en la realizació de la I Semana de la Ciencia fruto de la colaboración de diferentes Facultades y financiado por el CEIMAR. Estas actividades se realizaron durante del 17 al 21 de octubre de 2016

Ecotoxicología del Microbentos_Ignacio Moreno Garrido

La medida de las concentraciones de potenciales contaminantes en un ecosistema pocas veces da una idea de la toxicidad de los mismos para los organismos que lo habitan. Por otra parte, un análisis completo de todas las posibles sustancias tóxicas presentes en el medio natural supone un proceso caro y complicado. Por este motivo se han desarrollado bioensayos de toxicidad, que consisten en la exposición de organismos controlados (mantenidos en el laboratorio) a muestras supuestamente contaminadas o a distintas concentraciones de sustancias cuya toxicidad necesitamos conocer. En el ámbito de la ecotoxicología marina, las microalgas suponen un compartimento biológico de la mayor importancia, ya que conforman la base de las redes tróficas acuáticas. Concretamente, el microfitobentos (formado por las algas que habitan los primeros milímetros de los sedimentos sumergidos dentro de la zona fótica) son importantes tanto a nivel trófico (su biomasa en ocasiones supera a la de las bacterias presentes en el mismo medio) como geológico (son responsables de la dinámica de los sedimentos finos superficiales). A pesar de ello, nunca se habían llevado a cabo bioensayos de toxicidad que involucraran a elementos del microfitobentos y sedimentos completos. Gracias al uso de microscopios de fluorescencia, en grupo de investigación Ecología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos (EEBAS) ha diseñado un bioensayo de toxicidad en la que poblaciones controladas del microfitobentos son expuestas a sedimentos completos en bioensayos de toxicidad

La Acuicultura en la Bahía de Cádiz_Juan Miguel Mancera

La acuicultura o el “cultivo del agua” es una labor multidisciplinar que presenta un alto potencial en la Bahía de Cadíz. El uso de esteros y salinas en la antigüedad para la “recolección” de lo que el mar nos ofrecía, ha sido una labor constante en estos emplazamientos. En los años 70 del pasado siglo, surge una actividad investigadora que genera los conocimientos suficientes como para poder permitir el inicio de la actividad acuícola en la Bahía de Cádiz. De este modo, y de la mano de una serie de empresas privadas, se inicia el cultivo de diversas especies (peces, moluscos, crustaceos, etc) en las antiguas salinas transformadas. La labor acuícola se establece en esta localización geográfica, constituyendo un importante apoyo a la economía de la Bahía. Hoy en día se dispone de los conocimientos suficientes como para desarrollar la tecnología para el cultivo de diversas especies (dorada, lubina, lenguado, etc) y se están investigando con otras nuevas (“procesos de diversificación”, ejemplos: atún, lisetas, etc). De este modo, los objetivos de la charla serán: - Dar una visión global de la actividad acuícola en la zona de la Bahía de Cádiz, así como su desarrollo en un futuro próximo. - Remarcar la importancia económica de esta actividad para la Bahía Figur

El uso de drones en la Investigación en Ciencias Naturales_Luis Barbero González

Los drones se han constituido como una novedosa herramienta para la investigación en diversos campos de las ciencias de la naturaleza como puedan ser la geología, biología, ciencias del medioambiente, ciencias marinas, etc. La investigación tradicional en estas disciplinas ha usado siempre como elemento fundamental la visita al campo para realizar cartografía, censos, muestreos de todo tipo, levantamientos de vegetación, topográficos, etc., en función de la naturaleza del tema a investigar en sí. Esta metodología tradicional, que sin duda se debe seguir utilizando tiene como ventajas que el hecho de que se trata de algo muy intuitivo y fiable, pero presenta varios inconvenientes como pueden ser la no posibilidad de acceder a zonas naturales remotas o afloramientos o superficies de estudio de gran tamaño; el elevado coste de personal que en ocasiones puede suponer así como el riesgo de sufrir accidentes en el terreno. Cuando las imágenes obtenidas por satélite se ponen a disposición de los investigadores, estos pueden comenzar a obtener datos a gran escala, con bastante comodidad y abren un nuevo campo de investigación hasta entonces inaccesible. No obstante, las imágenes de satélite pueden tener, en función del tipo de estudio a realizar, poca resolución espacial (como mucho hasta 10 m por pixel de imagen), en ocasiones mucha distorsión por el ángulo en el que están tomadas y largos tiempos de revisita, lo que hace que las series temporales obtenidas puedan no resultar adecuadas a un determinado problema. Además, la presencia de nubes impide la obtención de imágenes y a menudo son demasiado generales para investigación en trabajos de índole regional o local. Parte de estos inconvenientes se pueden soslayar mediante el uso de fotografías u otro tipo de imágenes o datos obtenidos desde aviones convenientemente equipados y adaptados. Estas imágenes tienen generalmente una resolución espacial adecuada y, en principio, se puede elegir la frecuencia a la que se quieren tomar, es decir, permiten hacer series temporales de la resolución deseada. Los principales inconvenientes que tienen es su elevado coste y, en muchas ocasiones, el desproporcionado esfuerzo que suponen para estudios a pequeña escala. Algunos de los inconvenientes anteriormente citados se puede solucionar utilizando vehículos aéreos no tripulados. Estos permiten obtener imágenes con resolución espacial centimétrica; permiten tomar imágenes, datos, incluso muestras, en zonas inaccesibles sin poner en riesgo a personas; se pueden realizar con ellos series temporales a la escala que se desee; y finalmente, suponen un coste muy razonable para escalas de trabajo relevantes. Algunos de los inconvenientes que tienen son los cortos tiempos de vuelo que presentan, aunque esto sin duda se va a ir modificando conforme avanza la tecnología de baterías; la obtención masiva de datos que en muchas ocasiones queda poco explotados por falta de capacidad en el software actual; o incluso la presencia de regulaciones demasiado restrictivas, aunque en el campo de las ciencias de la naturaleza, esto no suele representar un gran problema siempre que se gestionen los permisos oportunos para volar en zonas restringidas (véase por ejemplo parques naturales o zonas protegidas).CEIMA

Temporales e inundaciones costeras en el marco del cambio climático_Laura del Río Rodríguez

Las áreas costeras constituyen espacios singulares de gran interés social, económico y ambiental. En España, las zonas litorales tienen gran relevancia por su elevada densidad de población y por la importancia de las actividades económicas que concentran (turismo, industria, comercio, transporte, etc.). La población de las áreas costeras y los mencionados sectores de actividad económica se ven afectados por las consecuencias de los temporales marítimos, principalmente la erosión y las inundaciones costeras, que a menudo generan pérdidas significativas, tanto por daños directos a infraestructuras situadas en la costa, como también de forma indirecta por la degradación de los ambientes naturales costeros (playas y acantilados) de cuya calidad depende la actividad turística. Por otro lado, la magnitud de los riesgos relacionados con el clima, que en la actualidad afectan prácticamente a todas las zonas costeras del mundo, se verá incrementada a lo largo de las próximas décadas. Es muy probable que los daños generados por la erosión y la inundación costera aumenten de forma notable, tanto por las previsiones de ascenso del nivel del mar como por el incremento en la magnitud y/o frecuencia de los eventos extremos, como los temporales marítimos. Esta problemática hace necesario desarrollar estudios que lleven al diseño de estrategias adecuadas de adaptación, para reducir los impactos de estos fenómenos en la costa

Validation of Envisat RA-2 Coastal-Oriented Altimetry Data In Challeging Zones: The Strait of Gibraltar

Performances of a new retracker -ALES- (improving the radar altimeter measurements in the coastal zones) are compared against in situ data in the Strait of Gibraltar