OCEANTECH HERRAMIENTAS AVANZADAS PARA EL ESTUDIO DE LA DINÁMICA OCEÁNICA Y LA GESTIÓN MEDIO-AMBIENTAL

• P.I.: Cristóbal López
• Partners: ICM-CMIMADFI-IMEDEAMatematicas-IMAFF
• Start date: Jan. 1, 2007
• End date: Aug. 31, 2009

El estudio de los océanos plantea retos de importancia no sólo científica sino también social y económica. Los océanos regulan el clima del planeta y son fuente de recursos naturales. A un nivel fundamental, el transporte y mezcla en procesos de mesoescala (escalas espaciales de 10-100 km) son esenciales para comprender los ecosistemas marinos, prever su evolución y en última instancia gestionar necesidades y riesgos (proliferaciones de algas tóxicas, eutrofización de las aguas, etc.). A nivel aplicado, entender la circulación de mesoescala es esencial para disponer de sistemas de oceanografía operacional necesarios para la gestión de riesgos ambientales y de seguridad marítima.
El objetivo de nuestra propuesta es explorar la aplicabilidad de técnicas procedentes del ámbito de la Física No Lineal y de los Sistemas Dinámicos –Técnicas Multifractales (MSS) y Técnicas Lagrangianas (TL) – en el tratamiento operacional y gestión de recursos naturales a partir de datos oceanográficos, principalmente datos de satélite. Los investigadores participantes han realizado contribuciones relevantes en el desarrollo de las técnicas mencionadas [1-6]. Las TL se encuadran en el ámbito matemático de los sistemas dinámicos. Se ha demostrado [3,4] que objetos teóricos como las variedades invariantes de trayectorias hiperbólicas son útiles para determinar vías de transporte en flujos oceánicos realistas, identificar barreras al transporte, e incluso definir medidas objetivas de intensidad de mezcla en diversas zonas geográficas. Una revisión actualizada del tema se encuentra en [6]. Por otro lado la aplicación de técnicas multifractales MSS a imágenes térmicas ha permitido estimar corrientes superficiales de mesoescala [1], potencialmente aplicables para fines operacionales. Dado que la estructura multifractal es usualmente resultado de la advección por un fluido turbulento, existe un puente ligando las TL con las MSS que, de explotarse, daría lugar a más avances teóricos y nuevas técnicas operacionales.
Si bien estos resultados recientes confirman el potencial de las técnicas, su aplicación se encuentra todavía en una fase exploratoria. La tarea de convertirlas en herramientas accesibles a la comunidad científica y a los responsables de gestión del entorno marino requiere de un sustancial desarrollo tanto en aspectos fundamentales, comprendiendo su significado y limitaciones, como en su implementación práctica. Una combinación poco habitual de conocimientos, procedentes de áreas dispares como la oceanografía, la física no lineal y la matemática aplicada, son reunidas por el equipo proponente y son necesarias para llevar a cabo esta tarea. Esta intrínseca interdisciplinariedad, y el riesgo implícito en el desarrollo de ideas que se han explorado en un número limitado de situaciones, hacen difícil la financiación de esta propuesta en convocatorias tradicionales de proyectos.
Desde el punto de vista de la oportunidad, éste es el momento idóneo para dar impulso a estas metodologías. Instituciones extranjeras (como el IFREMER – centro oceanográfico francés de referencia a nivel nacional y europeo-, CLS – líder mundial en el almacenamiento y procesamiento de datos de satélite-, LEGOS o el INRIA –institución pública de investigación en Tecnologías de la información de rango similar al CSIC) han mostrado un creciente interés por estas metodologías, que empiezan a recibir eco considerable en proyectos como MERSEA (FP6-2002-Space-1-GMES), donde investigadores de esta propuesta participan. Nuestra intención es plasmar los avances científico-teóricos en un prototipo de software que sea útil para analizar procesos de circulación tanto en estudios fundamentales del ecosistema marino como en usos operacionales (seguimiento de vertidos contaminantes y estimación de su difusión, obtención de campos de corrientes para operaciones de salvamento y rescate, seguimiento de proliferaciones de algas tóxicas, etc.). El INRIA francés ha empezado a desarrollar un entorno de programación, denominado Jfluid, que facilitaría la implementación de los algoritmos que aquí proponemos en una herramienta operacional eficaz. INRIA y CSIC han iniciado conversaciones para establecer un acuerdo marco de cooperación permanente en estos temas, y la propia OTT del CSIC está realizando estudios de patentabilidad. El coste de oportunidad de no apoyar la presente propuesta es elevado: el CSIC dispone de recursos propios de calidad para llevarla a cabo, y sería un error estratégico dejar esta oportunidad en manos de instituciones extranjeras.

Researchers

Cristóbal López