9 octubre, 2021
Nuevas herramientas matemáticas provenientes de la teoría de los sistemas dinámicos permiten predecir las trayectorias de vertidos de petróleo en el mar
Para hacer frente a semejante emergencia ambiental, cada vez más iniciativas monitorizan y clasifican estos residuos. La información recogida se emplea en modelos matemáticos que predicen el viaje de los vertidos en el océano, detectan sus orígenes y permiten diseñar estrategias óptimas de limpieza y prevención de la contaminación marítima.
Además, es fundamental tener en cuenta que, en el océano, las corrientes evolucionan a lo largo del tiempo en un medio caótico. Así, dos partículas que inicialmente estén juntas en el fluido pueden acabar en lugares completamente distintos, lo que hace la predicción del movimiento de las corrientes y los vertidos tremendamente complicada. En la imagen inferior se representan las velocidades de las corrientes en la zona de Canarias y se observa una evolución de un vertido (en amarillo), poco esperable partiendo de esta información.
Es posible abordar este problema caótico con otra perspectiva, proveniente de la teoría de los sistemas dinámicos, que permite identificar ciertas estructuras variables del océano, que afectan a la evolución del vertido en amplias regiones. En concreto, una de las técnicas empleadas es la conocida como los descriptores lagrangianos (LD, por sus siglas en inglés), desarrollada en 2010 por el grupo de la matemática Ana María Mancho.
Empleando esta herramienta, en particular, la llamada función M, se construye una plantilla geométrica que divide la superficie del océano en regiones, dentro de las cuales las partículas del fluido evolucionan de forma similar. Así, se obtiene un mapa (el que se ve en la imagen inferior) en el que aparecen patrones geométricos llamados estructuras coherentes lagrangianas (LCS en sus siglas en inglés), dependientes del tiempo, que delimitan las regiones y que las partículas del fluido y del vertido no pueden cruzar. Con esta información se puede, sin necesidad de calcular la evolución del vertido, predecir la trayectoria que tomaría una mancha lanzada en cierta zona y, por tanto, mejorar la respuesta efectuada —recoger y eliminar el combustible—.
Por último, es necesario comprobar que, efectivamente, esta herramienta ofrece buenas predicciones de la evolución de los vertidos en el océano, comparando los resultados obtenidos con los que se observan en la realidad. El proyecto del H2020 IMPRESSIVE propone una nueva forma de validar modelos, que consiste en comprobar si estos pueden reproducir estructuras dinámicas observadas en imágenes de satélite. Esta técnica se puede implementar con vertidos de petróleo, pero también con clorofila, algas, basura o bloques hielo.De esta forma se analizó el accidente del Volcán de Tamasite y, no solo se validó el modelo de corrientes, sino que también se pudo entender cómo evolucionó la mancha de diésel. Estas herramientas matemáticas también se han empleado para detectar el origen de los restos de plástico que llegan a varias playas gallegas y para analizar a tiempo real el vertido del pesquero ruso Oleg Naydenov. Los resultados obtenidos indican que los descriptores lagrangianos son una forma efectiva de estudiar y enfrentar el grave problema de la contaminación oceánica, mejorando las estrategias de limpieza y contribuyendo a evitar catástrofes medioambientales.
