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04 DICIEMBRE 2023
Investigación y transferencia

IHCantabria aporta una nueva metodología para la mejora y optimización de los modelos numéricos que simulan la concentración de petróleo derramado en el mar

Los resultados de un estudio permitirán garantizar un equilibrio ideal entre la precisión y el costo computacional de las simulaciones.

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​​​Un estudio desarrollado por personal investigador del Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria (IHCantabria) ofrece una nueva 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. Esta metodología 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 han sido difundidos en un artículo publicado por 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 revela la importancia crucial de estos parámetros.

Aproximación lagrangiana

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), los investigadores de IHCantabria han analizado 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.

El estudio ofrece, de esta forma, una metodología innovadora 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.

 Enlace al artículo: “Lagrangian modelling of oil concentrations at sea: A sensitivity analysis to the grid resolution and number of lagrangian elements” https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115787




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