Equipo de modelización del SOCIB: Baptiste Mourre, Eva Aguiar, Eugenio Cutolo, Mélanie Juza y Jaime Hernández.

En el marco del programa MEDCLIC, el Mediterráneo a un clic en colaboración con la Fundación "la Caixa", el grupo de modelización del SOCIB ha desarrollado e implementado una simulación numérica de alta resolución de la circulación oceánica en el Mediterráneo occidental durante el periodo 2009-2015. Esta simulación regional ha sido evaluada mediante observaciones procedentes de diferentes instrumentos y plataformas, empleando lo que se conoce como "perspectiva multi-plataforma". Los resultados han sido presentados durante el pasado mes de abril en los congresos internacionales 5th GODAE Ocean View Coastal Ocean and Shelf Seas Task Team Meeting y EGU General Assembly (European Geophysical Union’2017).

Uno de los retos de la comunidad científica es el desarrollo, la validación e integración de modelos oceánicos regionales con alta resolución espacial. Estos modelos nos ayudan a entender como se comportan nuestros océanos y, basados en este conocimiento científico, proporcionan  herramientas objetivas y fiables para dar apoyo local en las tareas de gestión sostenible, para establecer planes de contingencia en rescates marítimos o vertidos accidentales o, más a largo plazo, para poder anticipar las consecuencias de los diferentes escenarios establecidos en materia de cambio climático.

Para conocer la actualidad de estos modelos oceanográficos en el Mediterráneo occidental, hablamos con Eva Aguiar, oceanógrafa física que trabaja en el grupo de modelado y predicción oceánica de la ICTS SOCIB dentro del programa MEDCLIC, el Mediterráneo a un clic. 

“Un modelo numérico de predicción oceánica es una herramienta de simulación basada en ecuaciones matemáticas y cálculo numérico para evaluar y entender la dinámica de los procesos físicos en el medio marino. El modelo nos permite predecir la evolución de variables como la temperatura, la salinidad, las corrientes o el nivel del mar”.

“Actualmente trabajamos en el desarrollo del modelo WMOP (Western Mediterranean OPerational model) que describe la circulación de las corrientes marinas en la parte oeste del Mediterráneo con una resolución de hasta 2km. Parte de mitrabajo consiste en validar este modelo de alta resolución con datos reales y comprobar las mejoras producidas con el aumento de la resolución espacial”. 

Esta simulación regional ha sido evaluada usando observaciones procedentes de diferentes instrumentos y plataformas, en lo que se conoce como perspectiva multi-plataforma, como la desarrollada durante los últimos años por la ICTS SOCIB. 

“La evaluación multi-plataforma se ha realizado por una parte comparando los datos del modelo WMOP con observaciones reales medidas mediante satélites, radar de alta frecuencia, planeadores submarinos y boyas oceanográficas. Además también se han comparado estos datos con los obtenidos por su modelo 'madre' (CMEMS Med-MFC: modelo con menor resolución espacial que abarca todo el Mediterráneo). La comparativa con los datos observacionales nos sirve para evaluar la fiabilidad de nuestro modelo, mientras que la comparación con el modelo de gran escala y menor resolución ilustra las mejoras producidas y pone de manifiesto la importancia de los procesos de pequeña escala en el mar Mediterráneo”. 

“Evaluar cuantitativamente el modelo con esta perspectiva multi-plataforma aporta robustez y precisión a los resultados, y posiciona nuestro modelo oceánico como una fuente de datos fiable y útil para  la sociedad en general. Esta mejoría nos va a permitir afinar herramientas actualmente en desarrollo como la detección de zonas de convergencia de plásticos y/o seguimiento de medusas, temas de especial repercusión en la actualidad y que afectan a la salud de nuestros océanos. El modelo es además  útil para abordar objetivos a largo plazo relacionados con la comprensión de las relaciones entre el ecosistema y el medio físico y la capacidad de  adaptación frente al cambio climático y a las presiones humanas. Sólo conociendo cómo se comporta el océano podremos ayudarlo”, asegura Eva.

La metodología seguida por este grupo en la validación de su modelo oceánico, aporta técnicas novedosas recientemente expuestas en congresos (los ya citados GODAE y EGU) en los que se apuesta por la comunicación y el intercambio de conocimientos y experiencias con el fin de encontrar sinergias, evitar errores y ser lo más rigurosos posibles en el establecimiento de los modelos oceánicos. “Nuestras herramientas de validación han sido reconocidas en estos dos eventos y ya son varios modeladores los que se han puesto en contacto con nosotros para validar otros modelos de manera similar en otras partes del mundo”. 

"Se han usado diferentes metodologías para validar el modelo, en primer lugar hemos calculado las direcciones predominantes de las corrientes en base a las seis localizaciones de las boyas oceanográficas y usando todos los datos disponibles. Los resultados indican que la corriente superficial es paralela a la batimetría, obteniéndose además un acertado paralelismo entre las cuatro fuentes de datos utilizadas, lo que confiere gran fiabilidad a los datos de nuestro modelo.” (Figura 1).

Figura 1 - Dirección predominante de las corrientes superficiales en seis localizaciones a lo largo de la costa occidental mediterránea, calculada según las observaciones obtenidas en las boyas oceanográficas (azul) y en los satélites (verde) y los resultados de los modelos de alta resolución (rojo) y de menor resolución (negro). En un segundo plano están representadas las corrientes medias del 2009-2015 obtenidas por el WMOP.​

“En otra técnica hemos ido describiendo las variaciones producidas en la circulación superficial a lo largo de los años con todas las bases de datos disponibles. Los resultados muestran como en la parte Norte del Mediterráneo Occidental, a la altura de Tarragona, nuestro modelo WMOP se acerca más a las observaciones reales, que el modelo anterior MED-MFC evidenciando así las mejoras producidas al aumentar la resolución espacial”. (Figura 2).

Figura 2 - Variaciones inter-anuales de la circulación superficial en la localizaciónde Tarragona según las observaciones obtenidas en las boyas oceanográficas (azul) y en los satélites (verde) y los resultados de los modelos WMOP (rojo) y CMEMS-MED-MFC (negro).

“Por último, hemos evaluado el patrón espacial de la corriente superficial en el Canal de Ibiza. Esta zona tiene una gran complejidad y se caracteriza por poseer una gran variabilidad oceánica tanto espacial como temporal. Se usaron las observaciones aportadas por los planeadores submarinos, satélites  y radar  y  se compararon también con el modelo de gran escala (Med-MFC). En esta zona, la alta resolución espacial del nuevo modelo fue clave para definir en qué posición del canal se produce la discontinuidad en el flujo norte-sur. Esta discontinuidad es descrita por nuestro modelo WMOP, por los planeadores submarinos, por los satélites y por el radar, sin embargo la baja resolución espacial del modelo anterior MED-MFC impide que sea detectada”. (Figura 3).

Figura 3 - Variabilidad espacial de la corriente superficial durante 2011-2015 en el canal de Ibiza según las observaciones aportadas por los planeadores submarinos (gliders,GLI, amarillo), satélites (ALT, verde) y radar (HF, blanco) y  por los resultados de los modelos: el de alta resolución (WMOP, rojo) y el de gran escala (MED-MFC, negro).

Eva ha compartido estas técnicas de validación con otros modeladores en el congreso EGU, poniendo en común sus propias impresiones y las de otros con el fin de encontrar sinergias y aplicaciones futuras.

“Evaluar cuantitativamente el modelo con esta perspectiva multi-plataforma aporta robustez y precisión a los resultados, y posiciona nuestro modelo oceánico como una fuente de datos fiable y útil para la sociedad en general. Esta mejoría va a permitir afinar las herramientas actualmente en desarrollo como la detección de zonas de convergencia de plásticos y/o seguimiento de medusas, temas de especial repercusión en la actualidad”.