Cuando los huracanes Harvey (2017) y Florence (2018) golpearon, no fue únicamente la marea de tormenta del Golfo de México y el Océano Atlántico lo que provocó inundaciones. Ríos crecidos por la lluvia, los lagos y las alcantarillas suburbanas, también contribuyeron significativamente. Estos factores no fueron tenidos en cuenta por muchos modelos informáticos de la época, que subestimaron el riesgo de inundación.
“A la gente no le importa tanto si las inundaciones proceden del río o del océano, sobre todo cuando ambos contribuyen a los niveles de agua, sino que lo que quiere saber es: ‘¿Se va a inundar mi casa?’” dijo Edward Myers, jefe de la Subdivisión de Modelización Marina Costera, situada en el Laboratorio de Desarrollo de Estudios Costeros de la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA).
Myers y sus colegas de la NOAA están colaborando con Y. Joseph Zhang, del Instituto de Ciencias Marinas de Virginia (VIMS) en William & Mary, para desarrollar y probar el primer modelo operativo tridimensional de mareas de tempestad del mundo.
Actualmente en su tercera versión, el modelo SCHISM (Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model) pronostica las inundaciones costeras en Taiwán, en organismos de la Unión Europea y en otros lugares. Se está considerando su uso operativo por parte de la NOAA.
SCHISM está diseñado para atender las necesidades de una amplia gama de usuarios. "La combinación de mareas de tormenta e inundaciones es un peligro mundial", dijo Zhang. "Es un reto notorio, especialmente en la zona de transición donde el río se encuentra con el mar. Entran en juego muchos factores que interactúan de forma no lineal".
"Vemos el modelo SCHISM como un candidato para lo que queremos hacer en términos de vinculación de modelos", dijo Myers. "Se maneja muy bien a escalas muy finas y podemos ejecutarlo de forma eficiente. Por supuesto, sigue requiriendo una computación de alto rendimiento, por lo que el Centro de Computación Avanzada de Texas [TACC] ha sido fundamental."
Verificación del modelo
Para confirmar la exactitud de SCHISM, Zhang se ha centrado en las proyecciones retrospectivas, una forma de poner a prueba un modelo matemático introduciendo estimaciones de sucesos pasados y comprobando hasta qué punto el resultado del modelo coincide con los resultados conocidos.
En un artículo publicado en Natural Hazards and Earth System Sciences en junio de 2021, Zhang, Myers y sus colaboradores describieron un estudio sobre las inundaciones con varios componentes durante el huracán Florence que afectó a una gran franja de Carolina del Norte en septiembre de 2018.
Predicción de inundaciones en tiempo real
El equipo de la NOAA y del VIMS empezó a interactuar con el TACC después de que el jefe del equipo de modelización de mareas de tormenta de la NOAA, Saeed Moghimi, se pusiera en contacto con personas de DesignSafe, un programa de la NSF para riesgos naturales, que se basa en las capacidades informáticas avanzadas del TACC. El centro proporcionó inicialmente una pequeña asignación para desarrollar y probar el primer prototipo de SCHISM en los sistemas del TACC.
Esa relación floreció rápidamente. Desde abril de 2021, la NOAA ejecuta diariamente modelos de inundación compuestos en 2D y 3D para las costas del Este y del Golfo en Frontera, el superordenador académico más rápido del mundo y el decimotercero más rápido en general. Las primeras investigaciones sugieren que el Sistema de Orientación Operativa sobre Inundaciones Costeras está funcionando bien.
Un centro de computación urgente
El proyecto de orientación sobre inundaciones encaja con un área de experiencia cada vez mayor en el TACC: proporcionar recursos informáticos para apoyar la informática urgente.
"El proyecto de la NOAA es un gran ejemplo de cómo los recursos del TACC pueden utilizarse para mejorar nuestra respuesta a los peligros naturales", dijo Tim Cockerill, director de servicios a los usuarios del TACC, "tanto avanzando en la investigación básica de las inundaciones con varios componentes, como proporcionando previsiones en tiempo real en tiempos de desastre."
El sistema representa una forma de proporcionar mejor información al público y a los responsables de la toma de decisiones en tiempos de crisis. Zhang declaró: "El proyecto es una gran demostración de cómo, cuando todos trabajamos juntos -la comunidad académica, los organismos gubernamentales y las comunidades costeras-, suceden cosas maravillosas".
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