Los modelos numéricos y la astronomía

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¿Alguna vez se ha preguntado cómo los astrónomos hoy pueden conocer con mucho tiempo de antelación la ocurrencia de un eclipse solar con exactitud de minutos? ¿Qué proceso hace posible que cualquier persona –teniendo el programa adecuado– puede establecer la posición de los astros hace cientos y miles de años?
La respuesta a ambas preguntas se encuentra en la modelación. ¿Qué es esto? Si consultamos algún diccionario o enciclopedia podremos encontrar muchas definiciones, como esta de Wikipedia sobre modelo científico.
En ciencias puras y, sobre todo, en ciencias aplicadas, se denomina modelo al resultado del proceso de generar una representación abstracta, conceptual, gráfica o visual (ver, por ejemplo: mapa conceptual), física, matemática, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular –en general, explorar, controlar y predecir– esos fenómenos o procesos. Se considera que la creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica.
Desde los primeros tiempos al hombre le llamó la atención el cielo, el ciclo del día y la noche, el cambio de las estaciones y de los cielos, y como esto se iba repitiendo año tras año, hicieron observaciones, postularon hipótesis de “cómo funcionaba”. Las hipótesis se refutaban cuando llegaba nueva información (¿se acuerdan del modelo de Ptolomeo, de la Tierra como centro del universo, el cual fue cambiado posteriormente por el modelo heliocéntrico de Copérnico?).
Aun en nuestros días siguen cambiando los conceptos. Una muestra de ello fue el reciente cambio de la definición de planeta y que pasamos de los nueve que a todos nos habían enseñado que tenía el sistema solar, a los actuales ocho (Plutón quedó como planeta enano).
Tras siglos y siglos de estudio de los astros, ahora contamos con modelos que son lo que nos permite tanto conocer cómo estuvo el cielo en el pasado, como predecir cómo aparecerá ante nosotros en el futuro.
Con el acervo de ecuaciones de mecánica celeste es como programas como Stellarium (http://www.stellarium.org/es/) permiten a todo aquel que tenga una PC, contar con su planetario en casa y averiguar cómo se vio y cómo se verá nuestro cielo nocturno.
En la rama de la meteorología no vamos tan avanzados, pero se intenta seguir el mismo camino. La interacción entre la tierra, el aire y el agua de nuestro planeta (así como los movimientos de este en su transitar por el espacio), con la energía que nos proporciona el sol, genera muchos fenómenos que el hombre intenta comprender: lluvia, viento, huracanes, sequías…. Y si le sumamos los efectos que el ser humano provoca en su diario vivir (contaminación, cambio de paisajes, de uso de suelo, por mencionar algunos), los fenómenos a estudiar, la forma como unos afectan a otros y se vuelven aun más complejos.
Por fortuna ahora contamos con una poderosa herramienta para entender mejor todas estas relaciones: la computación. Aparatos que pueden realizar millones de cálculos en un segundo y gracias a los cuales la ciencia ha estado avanzando a pasos agigantados.
Con su ayuda, expertos de todo el mundo están generando modelos numéricos para muchos de los eventos en la naturaleza (modelos de circulación de corrientes, de olas, climáticos, de pronóstico del estado tiempo, de química atmosférica, etcétera) y acoplando unos con otros, que nos ayudan a entender de mejor forma “la imagen completa” de lo nuestra atmosfera y los fenómenos que en ella se presentan.
El Instituto de Astronomía y Meteorología de la UdeG es pionero en el uso de modelos numéricos aplicados a la meteorología en la región.
Desde 2007 se tiene en ejecución el modelo WRF (Weather Research and Forecasting), que brinda valiosa información a nuestros investigadores para sus proyectos y auxilia a nuestros meteorólogos operativos en la generación del pronóstico diario. Los resultados de las dos corridas diarias (0z y 12z) pueden consultarse en el siguiente URL: http://www.udg.mx/wrf.
Desde mediados de 2008 viene funcionando el modelo de oleaje Wavewatch III, que permite dar información de altura y periodos de oleaje de fondo, no solo a habitantes de la costa de nuestro estado, sino a los principales destinos turísticos en la costa del Pacífico.
La ultima adición a nuestro grupo de modelado numérico (que se espera tener en funcionamiento antes de fin de año), es un modelo climático realizado por la oficina meteorológica del Reino Unido, denominado PRECIS (Providing REgional Climates for Impacts Studies, por sus siglas en ingles), cuyo fin es el de proveer de información climática regional para la realización de estudios de impacto, de forma que el gobierno pueda generar planes de acción a futuro.

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