Los algoritmos matemáticos españoles que predicen catástrofes naturales y ayudan a salvar vidas

A finales de este año se cumplen dos décadas de uno de los grandes desastres naturales del planeta: el tsunami que se produjo en el Índico a raíz de un terremoto de 9,1 en la escala de magnitud y que se convirtió en el más devastador al que la humanidad se ha enfrentado hasta la fecha por número de víctimas y de daños provocados. 

Todavía hoy se pueden sentir las consecuencias de esta catástrofe que, a pesar del tiempo transcurrido, sigue estando muy presente en localizaciones como Tailandia o Indonesia, dos de las regiones (pero no las únicas) que más sufrieron el impacto de esta tragedia. 

En este contexto, se hacen todavía más relevantes descubrimientos como el que acaba de hacer un equipo de matemáticos españoles. 

Estos profesionales, coordinados por expertos de la Universidad de Málaga y la Universidad de Sevilla, en colaboración con investigadores de diferentes centros europeos y estadounidenses, están desarrollando algoritmos capaces de predecir en tiempo real catástrofes naturales provocadas por maremotos, inundaciones o avalanchas. 

El proyecto, que se organiza bajo el título 'Leyes de equilibrio no lineales para simulación en mecánica de fluidos: modelización, métodos numéricos, análisis, implementación eficiente y aplicaciones', está financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU) a través de la Agencia Estatal de Investigación (AEI) dentro de la convocatoria de ayudas a Proyectos de Generación de Conocimiento 2022.

Predecir con precisión 

Los autores explican que la evolución de las olas de un tsunami o de un desplazamiento puede modelarse mediante un conjunto de ecuaciones matemáticas que reciben el nombre de "ecuaciones en derivadas parciales", que se obtienen de los principios físicos que caracterizan a estos fluidos. Según precisan, en la mayor parte de los casos, resulta imposible obtener soluciones exactas, por lo que es necesario aproximarlas.

Así, el equipo investigador propone modelos matemáticos innovadores que permitirán el estudio y simulación de estos fenómenos. También, aborda el diseño y análisis de nuevos algoritmos de aproximación y su implementación eficiente en superordenadores (como el del Barcelona Supercomputing Center).

Imagen del equipo de investigadores españoles que ha desarrollado algoritmos capaces de predecir en tiempo real catástrofes naturales. Agencia Estatal de Investigación

"Predecir con precisión y en tiempo real catástrofes naturales como inundaciones o tsunamis es complicado debido a que son fenómenos complejos, no lineales y sujetos a una gran cantidad de datos poco precisos", precisa Manuel J. Castro, uno de los coordinadores del equipo, perteneciente al Grupo EDANYA de la Universidad de Málaga. 

Por ello, señala, definir un modelo predictivo en tiempo real plantea diferentes retos desde el punto de vista de las matemáticas que van desde el diseño y análisis del modelo matemático hasta la incorporación constante de la información recopilada al momento para "refinar progresivamente la predicción". 

Minutos que pueden salvar vidas

Desde la Agencia Estatal de Investigación explican que, desde que se produce un terremoto que potencialmente puede ocasionar un tsunami hasta que se activa la alerta, solo se disponen de unos minutos para predecir su impacto. Según cuentan, en este breve período de tiempo es cuando es esencial hacer una aproximación fiable sobre cuáles serán las zonas afectadas, qué altura alcanzará la ola o qué franja costera se inundará. 

Así, los investigadores precisan que, más allá del científico, este proyecto tendrá "un impacto social relevante", ya que sus resultados ayudarán a diseñar herramientas matemáticas avanzadas que facilitarán el desarrollo de planes de contingencia y la preparación de la población ante este tipo de catástrofes, así como la toma de decisiones "en directo".