RED IBÉRICA PARA LA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE APLICACIONES EN BASE AL MODELO ATMOSFÉRICO MM5

Romualdo Romero (coordinador)

Grupo de Meteorología, Departamento de Física
Universitat de les Illes Balears
07122 Palma de Mallorca, España
Romu.Romero@uib.es

Resumen

A principios de 2003 se creó la Red Ibérica MM5, una iniciativa conjunta de grupos de investigación básica y aplicada de España y Portugal, coordinada desde la Universitat de les Illes Balears, cuyo objetivo es estimular y canalizar la colaboración entre los diferentes grupos que aplican el modelo numérico de simulación atmosférica MM5 . La red temática se materializa en la celebración de reuniones periódicas y en la difusión de todo tipo de conocimientos, metodologías, interfaces y aplicaciones propias a través de su página web (http://redibericamm5.uib.es). Aprovechando el excelente foro que supone la Revista del Aficionado a la Meteorología, se describen las características concretas de la red, los principales logros conseguidos, y se invita a todos los aficionados o profesionales interesados en la iniciativa a participar en ella a través de su página web.

1.- ¿QUÉ ES LA RED IBÉRICA MM5?

El modelo MM5 es uno de los modelos numéricos de predicción atmosférica a corto plazo más fuertemente implantados entre las universidades y centros de investigación y predicción nacionales y extranjeros. Se trata de la quinta generación del llamado Mesoscale Model, proyecto de colaboración entre la Pennsylvania State University (PSU) y el National Center for Atmospheric Research (NCAR) de los Estados Unidos. Algunos aspectos interesantes del modelo que han logrado captar la atención de la comunidad internacional especializada son:

(i) modelo mesoescalar de carácter comunitario, bien documentado y con un equipo humano de soporte y desarrollo con dedicación constante.

(ii) capacidad de anidamiento múltiple con interacción en ambas direcciones (“two-way”) entre los dominios, lo que facilita el estudio de fenómenos atmosféricos bajo distintas escalas espaciales y el diseño de predicciones a muy alta resolución.

(iii) formulación de una dinámica no hidrostática, la cual permite que el modelo pueda ser empleado eficazmente para representar fenómenos con dimensiones de muy pocos kilómetros.

(iv) adaptación informática para múltiples plataformas y para su ejecución en modo multitarea sobre computadoras de memoria compartida o distribuida.

(v) inicialización automática con diferentes fuentes de análisis meteorológicos y observaciones, incluyendo su capacidad de asimilación 4-dimensional de datos.

(vi) asimilación variacional de datos convencionales y de satélite durante la predicción.

(vii) incorporación de los más modernos y realistas esquemas de parametrización de los procesos físicos relacionados con la radiación atmosférica, microfísica de nubes y precipitación, convección por cúmulos, turbulencia, y flujos de energía y momento sobre la superficie terrestre.

Información concreta sobre el sistema de modelización MM5, que incluye los distintas interfaces de inicialización, diagnóstico y representación gráfica de los datos meteorológicos o terrestres además del modelo físico-dinámico en sí y la literatura científica en que se soporta, puede encontrarse en la siguiente página web de la Mesoscale and Microscale Meteorology Division del NCAR:

www.mmm.ucar.edu/mm5/mm5-home.html (Real-Time MM5 Weather Forecasts)

En España y Portugal existen al menos una treintena de grupos que centran gran parte de su actividad, sea de investigación básica o de diseño de aplicaciones, en base al MM5. En el pasado, dichos grupos habían actuado independientemente y los intercambios entre unos y otros de cualquier experiencia ganada por el uso del MM5 habían sido muy limitados. Con el objeto de estimular y canalizar esa colaboración, se creó a comienzos de 2003 la “Red Ibérica para la investigación y desarrollo de aplicaciones en base al modelo atmosférico MM5” (o simplemente Red Ibérica MM5). La red temática se materializa en la celebración de reuniones periódicas y en la difusión a través de una página web de conocimientos, metodologías, interfaces y aplicaciones desarrolladas por los grupos integrantes, así como de cualquier otra información de interés general para el sector de modelización numérica atmosférica. Puede visitarse en:

http://redibericamm5.uib.es (Red Ibérica MM5)

Puesto que la red se sustenta en la movilidad de los investigadores con ocasión de las reuniones de trabajo y en la labor contractual de una persona dedicada al mantenimiento y ampliación de la página web, sólo ha sido posible gracias a la financiación recibida por parte del Ministerio de Ciencia y Tecnología de España bajo los proyectos de Acción Especial REN2002-10018-E y REN2002-12052-E.

Figura 1. Página de Internet de las salidas del modelo MM5 anidado del Grupo de Meteorología, Departamento de Física Universitat de les Illes Balears. Los productos se pueden visualizar para tres dominios espaciales de 22.5, 7.5 y 2.5 km de resolución.
Pagina del modelo http://mm5forecasts.uib.es

2.- ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LA RED

El número de grupos actualmente integrados en la Red Ibérica MM5 es de 35. Dicho número se ha visto incrementado desde el inicio mismo del proyecto, al ser un proyecto totalmente abierto y dinámico, por lo que cualquier nuevo grupo interesado en integrarse en la red y contribuir a sus actividades puede hacerlo en cualquier momento. Debe resaltarse que la posesión de experiencia con el modelo MM5 no es en absoluto un requisito necesario para integrarse en la red, como tampoco lo es el pertenecer formalmente a un grupo de investigación. Son numerosos los casos de personas que desde España o el extranjero han participado en el foro de la red a título individual.

En lo que respecta a la investigación que se lleva a cabo con el MM5, los diferentes grupos integrantes abordan, en su conjunto, aspectos de índole muy diversa y de gran interés práctico. Por citar solamente algunos ejemplos, existe un interés en implementar el modelo en modo operacional para predicciones meteorológicas de alta resolución, investigándose para tal propósito la posible asimilación de modernas fuentes de observaciones; el modelo se está utilizando también como laboratorio de experimentación para una mejor comprensión de los mecanismos que regulan la génesis y evolución de los episodios meteorológicos extremos que afectan a las regiones ibéricas, tales como las lluvias torrenciales; distintos grupos trabajan en el acoplamiento del MM5 a modelos de dispersión de contaminantes para el desarrollo de aplicaciones para el control de la calidad del aire; otros se fijan en problemas de más largo plazo y utilizan el modelo para el downscaling dinámico de futuros escenarios climáticos tras acoplarlo a un modelo de circulación general; se está aplicando, además, a estudios muy locales sobre las condiciones atmosféricas cerca del suelo, por ser ahí donde se desarrolla la mayor parte de la actividad humana y otras intervenciones de gran interés económico, como la producción energética de tipo eólico, etc.

Lógicamente, el esfuerzo dedicado por los distintos grupos al estudio de esos problemas ha exigido un conocimiento profundo del sistema de modelización MM5 y el desarrollo de nuevas metodologías, interfaces y aplicaciones adaptadas a las necesidades propias. La Red Ibérica MM5 posibilita un mayor grado de colaboración entre los grupos, ayudando de esta manera a una optimización de los esfuerzos que éstos dedican, al favorecer el conocimiento y posible adopción de enfoques o técnicas alternativas ya desarrolladas por otros participantes.

Sin desestimar la importancia que merecen las reuniones de trabajo de los grupos, un instrumento clave de la Red Ibérica MM5 es su página web (ver apartado 1). Ésta no ha dejado de crecer desde el inicio del proyecto, gracias a las aportaciones diversas que en su conjunto han hecho los grupos participantes. La página web (accesible sin restricciones para cualquier público en todos sus contenidos) está actualmente estructurada del modo siguiente:

1.- Descripción: Se describe la temática y objetivos del proyecto, mencionándose la fuente de financiación que lo ha hecho posible.

2.- Grupos: Relación de grupos participantes, con descripción de las actividades desarrolladas con el MM5 y enlaces a sus páginas web.

3.- Colaboraciones: Colaboraciones formales entre los diferentes grupos surgidas a partir de la Red Ibérica MM5 o ya existentes en el pasado.

4.- Proyectos: Proyectos de investigación en los que participan los diferentes grupos y en los cuales se utiliza el modelo MM5.

5.- Actividades: Memoria de las actividades conjuntas realizadas. En el momento de la elaboración de este documento se incluyen los programas de la primera y segunda reunión y las presentaciones realizadas por los distintos grupos.

6.- Publicaciones: Registro de las publicaciones realizadas por los diferentes grupos en los últimos años producto de sus investigaciones con el modelo MM5.

7.- Aplicaciones: Aplicaciones propias del modelo MM5, en la actualidad fundamentalmente dirigidas a la previsión del tiempo.

8.- Algoritmos: Software desarrollado por los grupos para distintas tareas de visualización y explotación de los datos MM5, y que se pone a libre disposición de la Red Ibérica MM5.

9.- Bases de datos: Bases de datos, propias y ajenas, de contenido meteorológico o geográfico relacionadas con los distintos módulos del sistema de modelización MM5.

10.- Foro de discusión: Foro de opinión, dudas y sugerencias sobre MM5 o modelización en general.

11.- Buscador: Buscador interno por palabras clave.

12.- Enlaces: Sitios en la web de interés para la Red Ibérica MM5. Así mismo, se ha ido solicitando la inclusión de la Red Ibérica MM5 entre las lista de enlaces de distintos servidores de Meteorología.

13.- Noticias: Noticias de interés, fundamentalmente relacionadas con la celebración de cursos y conferencias.

14.- Becas y Empleo: Oportunidades de investigación existentes en las instituciones participantes o en cualquier otra del sector.

Finalmente, se realiza un envío electrónico semanal de un Boletín de Novedades a todos los investigadores incluidos en la lista de correo de la red.

3.- LOGROS ALCANZADOS Y PLANES FUTUROS

Hay que mencionar, en primer lugar, el éxito de convocatoria de la primera reunión del proyecto, celebrada en Palma de Mallorca los días 30 y 31 de enero de 2003. A la reunión asistieron uno o varios representantes de 26 de los 29 grupos que entonces integraban la red, totalizando un número de 46 asistentes. Dicha reunión, estructurada en forma de presentaciones orales, sirvió para una primera toma de contacto y para conocer de primera mano las actividades específicas que desarrollaba cada grupo con el modelo MM5 así como sus planes futuros. En ella se decidió también la estructura y contenido de la página web y se invitó a representantes de la empresa privada relacionada con el diseño de soluciones de cálculo a ofrecer sus productos. La segunda reunión del proyecto se realizó en Lisboa los días 11 y 12 de marzo de 2004 y el nivel de participación fue similarmente alto. Estuvieron representados 27 grupos y el número de asistentes superó los 50. Agentes privados del ámbito de la modelización medioambiental tuvieron también representación. En Lisboa se analizaron los progresos alcanzados por cada grupo durante el año 2003 y también se planificaron las actividades de la segunda fase del proyecto, cuya financiación se ha obtenido recientemente. Entre las nuevas actividades de colaboración que se llevarán a cabo en el seno de la red, destaca la puesta en marcha de un sistema de predicción numérica por conjuntos en tiempo real para la región ibérica, aprovechando los sistemas de predicción operativa que algunos de los grupos ya tienen implantados.

Figura 2. Ejemplos de salidas del modelo MM5 del Grupo de Meteorología, Departamento de Física Universitat de les Illes Balears e interface de Internet para el usuario.

Como ya se ha resaltado, las aportaciones de los diferentes grupos a la página web de la red ibérica han sido continuas. La página incorpora un control de las visitas recibidas que pueden analizarse mediante diferentes índices estadísticos. Desde su puesta en funcionamiento en marzo de 2003, ésta ya ha sido visitada en más de 8000 ocasiones*, según una distribución por países dada por la Tabla I:

Tabla I. Países de procedencia de las visitas a la página web
de la Red Ibérica MM5 (http://redibericamm5.uib.es)

Dada la composición de la Red Ibérica MM5 (31 grupos españoles y 4 portugueses), la mayoría de las visitas procede de España y, a gran distancia, de Portugal. Pero también se reciben visitas desde muchos otros países consecuencia de la incipiente difusión que ha adquirido ya la red en el ámbito internacional. A partir de un análisis por días (ver un ejemplo en la Figura 3 para febrero-marzo 2004), se observa que el índice de visitas presenta algunos máximos acusados y, desde luego, una clara periodicidad semanal, consecuencia de los Boletines de Novedades semanales.

Figura 3. Visualizaciones diarias durante el periodo 24 febrero-22 marzo 2004 de la página web de la Red Ibérica MM5 (http://redibericamm5.uib.es)

En conclusión, parece haber motivos suficientes para afrontar con optimismo la recién iniciada segunda fase de la Red Ibérica MM5. Esa debe ser una fase de consolidación, que posibilite la continuación de la labor iniciada, que siga captando el interés de numerosos grupos ibéricos por la iniciativa, y que en el caso de aquellos cuya implicación en el proyecto se ha caracterizado hasta ahora únicamente por un mero interés (motivado quizá porque aún no eran usuarios del modelo) se vuelva claramente una participación activa. En este sentido, puede afirmarse que gracias al marco de colaboración establecido a raíz de la puesta en funcionamiento de la Red Ibérica MM5, son varios los grupos que han iniciado su actividad rutinaria con el modelo, o que han logrado progresos importantes en el último año. A modo de ejemplo, el Grupo de Meteorología de la UIB está ya en estos momentos realizando predicciones meteorológicas a alta resolución para Baleares (pueden verse los resultados diarios en http://mm5forecasts.uib.es).

Contacto. Todos los grupos o individuos interesados en la iniciativa Red Ibérica MM5 y que deseen contribuir o beneficiarse de sus actividades pueden contactar con el investigador responsable a través del correo electrónico Romu.Romero@uib.es

Agradecimientos. La Red Ibérica MM5 es un proyecto financiado por las Acciones Especiales REN2002-10018-E y REN2002-12052-E/CLI del MCYT. Se desea asimismo agradecer el interés, esfuerzo y dedicación de todos los grupos integrados en la red (ver apartado Grupos en http://redibericamm5.uib.es), sin los cuales esta iniciativa carecería de sentido.