Un modelo acoplado (derecha) junto a un modelo vinculado (izquierda). Mientras que en un modelo vinculado, la información sobre el sistema fluvial se introduce en el modelo oceánico, el modelo acoplado permite que los modelos del sistema fluvial y el océano se retroalimenten entre sí, representando con mayor precisión las condiciones de inundación. Crédito: Z. George Xue, LSU
Cuando el huracán Florence azotó la costa de Carolina del Norte como una tormenta de categoría 1 en 2018, estableció nuevos récords de precipitaciones, creando eventos de inundación dañinos de 500 años a lo largo de la cuenca del río Cape Fear.
Este es exactamente el tipo de evento meteorológico Z. George Xue, del Departamento de Oceanografía y Ciencias Costeras de la Universidad Estatal de Luisiana (LSU, por sus siglas en inglés), cree que su novedoso enfoque de modelado por computadora acoplado puede predecir con mayor precisión y, por lo tanto, ayudar a las comunidades con la planificación de desastres. Xue dijo que, hasta donde él sabe, su laboratorio es el único que usa esta técnica.
Xue, junto con el estudiante graduado de DOCS Daoyang Bao y el resto de su equipo de investigación, publicaron recientemente un estudio utilizando los eventos del huracán Florence para demostrar la validez de este nuevo enfoque en el Revista de avances en el modelado de sistemas terrestres.
Mejorar la precisión de las predicciones de inundaciones puede ayudar en la preparación para huracanes, dijo John C. Warner del Servicio Geológico de EE. UU., otro colaborador del estudio. «Los pronósticos más precisos pueden ayudar a los administradores costeros a alertar mejor a las comunidades sobre tormentas inminentes».
Xue dijo que esta innovadora técnica de modelado acoplado también podría brindar beneficios a largo plazo a las comunidades.
«Nuestro modelo puede identificar qué región es más vulnerable en términos de inundaciones compuestas y proporcionar no solo pronósticos a corto plazo, sino también análisis de escenarios con respecto al clima futuro y las condiciones del nivel del mar», dijo.
Las complejidades de las inundaciones compuestas
La inundación costera que ocurrió durante el huracán Florence es lo que se conoce como un evento de inundación compuesto, donde convergen dos o más fuentes de inundación, en este caso, ríos inundados con agua de lluvia y la creciente marejada ciclónica del huracán.
Es un sistema complejo, difícil de simular usando los modelos tradicionales de ríos y océanos, ya que ninguno captura completamente la forma en que las diferentes fuentes de agua interactúan entre sí.
En el modelado acoplado, las simulaciones de ríos y océanos se emparejan y ejecutan al mismo tiempo, por lo que cada uno recibe retroalimentación del otro. Esto recrea las condiciones de un evento de inundación compuesto, donde la marejada ciclónica que acompaña a la llegada a tierra de un huracán y la marejada de la inundación inducida por la lluvia a medida que la tormenta avanza tierra adentro se encuentran sobre un área costera.
Xue y su grupo combinaron un modelo oceánico con un modelo fluvial utilizando datos recopilados durante el huracán Florence como validación del rendimiento del modelo. Examinaron los resultados de esta simulación en comparación con un modelo «vinculado» más tradicional, donde dos simulaciones se ejecutan por separado y con los datos recopilados de diferentes estaciones de monitoreo alrededor del área de Cape Fear durante el huracán real.
Los modelos acoplados produjeron resultados notablemente mejores, encontró el estudio. Los niveles de agua simulados en la cabecera del estuario de Cape Fear fueron entre un 20 y un 40 por ciento más precisos que los producidos por el modelo vinculado. Esta es también la primera vez que se diagnostica cuantitativamente la contribución de las marejadas ciclónicas y las inundaciones repentinas a las inundaciones compuestas.
Xue dijo que este modelo acoplado representa una nueva etapa en una idea en la que ha estado trabajando durante casi 20 años.
«He estado tratando de construir un sistema de modelado de ‘ciclo cerrado’ que pueda integrar los procesos de la atmósfera, el océano y el río en el continuo tierra-estuario-océano», dijo Xue. «Este nuevo modelo cierra el ciclo al acoplar los procesos de la superficie del río y la tierra con los del lado del océano».
Más información:
Daoyang Bao et al, Una investigación numérica de las inundaciones compuestas inducidas por el huracán Florence en el estuario de Cape Fear usando un modelo hidrológico-oceánico acoplado dinámicamente, Revista de avances en el modelado de sistemas terrestres (2022). DOI: 10.1029/2022MS003131
Citación: El modelo informático acoplado puede ayudar a predecir con mayor precisión las inundaciones costeras, según demuestra un estudio (2022, 7 de diciembre) consultado el 7 de diciembre de 2022 en https://phys.org/news/2022-12-coupled-accurately-coastal.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
