IHCantabria aporta nueva metodología para optimizar modelos numéricos que simulan la concentración de petróleo derramado en el mar
Un estudio desarrollado por personal investigador del Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria (IHCantabria) introdujo una novedosa metodología para seleccionar la combinación óptima de resolución de malla y número de elementos lagrangianos en la modelización numérica de concentraciones de petróleo en el mar. Su metodología propone un enfoque innovador que permitirá a los expertos elegir la combinación óptima de ciertos parámetros, buscando el equilibrio ideal entre la precisión y el costo computacional de las simulaciones.
Los resultados de este estudio fueron difundidos en un artículo publicado recientemente en la revista científica Marine Pollution Bulletin. Los coautores de este artículo son: Andrés Martínez Gómez, Ana J. Abascal Santillana, Andrés García Gómez, Germán Aragón Caminero y Raúl Medina Santamaría.
El mencionado artículo ofrece un exhaustivo análisis que se basa en una amplia gama de condiciones metoceanográficas y en escenarios de derrame, para explorar la incertidumbre en la modelización lagrangiana de las concentraciones de petróleo en el mar. De manera específica, el estudio se enfoca en la sensibilidad ante la resolución de la malla y el número de elementos lagrangianos, lo que permitió revelar la importancia crucial de estos parámetros.
En la actualidad, existe un gran número de modelos numéricos que simulan el transporte y el comportamiento de las propiedades físico-químicas de un derrame de hidrocarburos en el mar. La mayoría de estos modelos están basados en una aproximación lagrangiana, que básicamente se basa en representar el derrame por la combinación de un número de partículas o elementos lagrangianos, que se mueven por efecto del viento, corrientes, oleaje y difusión turbulenta. El conjunto de los elementos lagrangianos representa la mancha de hidrocarburo y, por tanto, es la base para caracterizar su comportamiento en el mar.
A través de 211,200 simulaciones realizadas bajo 400 patrones metoceanográficos, 6 volúmenes iniciales de derrame, 11 resoluciones de malla y diferentes cantidades de elementos lagrangianos (desde 100 hasta 500,000), se analizó la sensibilidad del modelo en diferentes “umbrales de preocupación toxicológica”, que indican los límites a partir de los cuales se puede esperar afección en el medio, en la biota o en las actividades socio-económicas. Los resultados obtenidos en este estudio resaltan la relevancia de seleccionar cuidadosamente la cantidad de elementos lagrangianos y la resolución de la malla para mejorar la modelización de las concentraciones de petróleo en la superficie marina.
Las principales conclusiones de este estudio destacan la selección óptima de parámetros, la importancia de la precisión y el equilibrio entre precisión y coste computacional. Porque el estudio ofrece una metodología novedosa para seleccionar la combinación más efectiva de resolución de malla y número de elementos lagrangianos en la modelización de concentraciones de petróleo en el mar, buscando un balance entre la precisión y el coste computacional asociado
En definitiva, este estudio representa un avance significativo en la comprensión de la incertidumbre relacionada con la modelización lagrangiana de las concentraciones de petróleo derramado en el mar. Estos avances permitirán mejorar notablemente la precisión de los modelos de derrames de petróleo en términos de concentración, lo que generará un impacto significativo en la gestión de riesgos asociados con los derrames de hidrocarburos en el mar, al garantizar un equilibrio ideal entre la precisión y el costo computacional de las simulaciones.
Se puede acceder al contenido completo del artículo, que titula (en inglés) “Lagrangian modelling of oil concentrations at sea: A sensitivity analysis to the grid resolution and number of lagrangian elements”, a través del siguiente enlace: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115787
El conjunto de elementos lagrangianos representa la mancha de hidrocarburo y, por tanto, es la base para caracterizar su comportamiento en el mar.
