Artículos del CEI — Comprender la turbulencia: la clave para la previsión meteorológica
«La turbulencia es clave para la "máquina" atmosférica», aseguró el profesor Zilitinkevich. «Los sistemas meteorológicos no se pueden comprender sin un conocimiento preciso de las conexiones que existen entre sus partes.» En su opinión, desde hace casi un siglo, la turbulencia se ha interpretado de un modo simplista, partiendo de la suposición de que se puede dividir en dos componentes: «el flujo medio» (esto es, un movimiento organizado que puede analizarse conforme a la mecánica clásica) y la «turbulencia» (es decir, un movimiento caótico que debe analizarse empleando métodos estadísticos). Este planteamiento resulta efectivo en aplicaciones de ingeniería, pero en el campo de la turbulencia geofísica (relacionado con el estudio del clima y la meteorología) estos métodos se topan con dificultades cada vez mayores. Tanto en la atmósfera como en el océano, la densidad del medio cambia en función de la altitud. Esto provoca estratificación, inestabilidad y fenómenos como la convección. Por ello el paradigma clásico resulta insuficiente para entender adecuadamente estos fenómenos. Un nuevo paradigma «Estamos asistiendo a cambios drásticos en este campo de la ciencia», aseguró el profesor Zilitinkevich. «Ahora en la turbulencia atmosférica pueden distinguirse tres fenómenos: el flujo regular, la turbulencia caótica y las estructuras autoorganizadas.» Esta autoorganización da lugar a estructuras de vida larga, como las células o los vórtices convectivos en la atmósfera y el océano. Este nuevo planteamiento obliga a investigadores y a quienes realizan modelos operativos a tener en cuenta estos tipos diferentes de movimientos y sus funciones en el intercambio de energía y materia en la atmósfera y el océano. «El intercambio de calor entre la parte superior y la parte inferior de la atmósfera está regido por la turbulencia», informó el profesor Zilitinkevich. «La mayor parte de la energía térmica se encuentra en el océano, no en la atmósfera, pero nosotros experimentamos el clima desde un punto de vista antropocéntrico, como una característica de la parte de la atmósfera más próxima a la superficie terrestre, la llamada "capa límite planetaria" (CLP).» Su proyecto, PBL-PMES, tiene el objetivo de revisar concienzudamente las teorías de la física empleadas para modelizar la CLP. Este trabajo proporcionará un conocimiento más preciso del intercambio térmico entre tierra, mar y aire, y también sobre fenómenos como la captación de niebla tóxica («smog») y de contaminación del aire suspendido sobre las ciudades por parte de CLP estables y de poca profundidad. El profesor Zilitinkevich confía en que su investigación propicie cambios radicales en el conocimiento científico del clima y la meteorología y permita generar modelos predictivos de gran exactitud. En sus propias palabras: «En cuestión de una década es de esperar que contemos con previsiones climáticas y meteorológicas incomparablemente mejores. Los microclimas, por ejemplo los cambios climáticos locales debidos a alteraciones en el uso del suelo, se podrán simular con mayor precisión.» El nuevo marco teórico podrá entonces aplicarse a los modelos modernos de previsión meteorológica y contaminación atmosférica. Hasta fechas recientes, uno de los principales factores limitantes en la previsión meteorológica ha sido la resolución espacial de los modelos, restringida por la potencia de los superordenadores. Pero los avances en los principios físicos en los que se apoya obligarán ahora a revisar estos modelos. «Colaboramos con una red excelente de grupos operativos en distintos puntos de Europa dedicados a generar modelos meteorológicos», informó el profesor Zilitinkevich. «Para finales del año próximo esperamos contar con resultados prácticos del Instituto Meteorológico de Finlandia. También trabajamos con MétéoFrance y el Instituto Meteorológico de Dinamarca.» Asimismo, el equipo del proyecto se afana en validar sus tesis en cooperación con astrofísicos, una tarea que ayuda a explicar la convección en las estrellas y el Sol, así como los discos de acreción que rodean a los agujeros negros. «Tenemos la fortuna de poder abarcar dos áreas de investigación de rabiosa actualidad —reconoció el profesor Zilitinkevich—, una nueva teoría de la turbulencia y la nueva demanda de aplicaciones relacionadas con esta para los modelos climáticos». Detalles del proyecto - Investigador principal: Profesor Sergej S. Zilitinkevich - Institución de acogida: Instituto Meteorológico de Finlandia - Proyecto: «Capas límite planetarias atmosféricas: física, modelización y su función en el sistema terrestre» (PBL-PMES) - Convocatoria del CEI: subvención avanzada (Advanced Grant) 2008 - Financiación del CEI: 2,4 millones de euros - Duración del proyecto: cinco años – página web del proyecto PBL-PMES del profesor Zilitinkevich