Un investigador de Texas A&M desarrolla modelos 3D para seguir corrientes, mareas, microplásticos y riesgos ambientales
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Eduardo Schmitz
Entender cómo se mueve el agua parece una idea simple, pero en ambientes marinos reales se convierte en un problema de enorme complejidad. El clima, las estaciones, la geografía costera, las mareas, los vientos y los huracanes cambian constantemente, y cada una de esas fuerzas puede modificar la circulación del océano.
En el Golfo de México, el doctor Jiabi Du, profesor asistente de ciencia ambiental marina y costera en Texas A&M University at Galveston, trabaja en modelos oceánicos tridimensionales capaces de simular cómo se desplaza el agua en entornos costeros y marinos. Su objetivo es comprender con mayor precisión los procesos físicos que explican corrientes, niveles del mar, olas, temperatura y salinidad.
Estos modelos no solo tienen valor académico. También pueden ayudar a la biología marina, la ciencia ambiental costera y la gestión de desastres naturales, especialmente cuando se necesita anticipar el movimiento de contaminantes, sedimentos, microplásticos o derrames de petróleo.
Un modelo 3D para el norte del Golfo
Du ha dedicado años al desarrollo de un modelo costero de alta resolución para el norte del Golfo. La herramienta reproduce condiciones oceánicas como el nivel del agua, las corrientes, las olas, la temperatura y la salinidad con alta precisión.
El nivel de detalle exige una gran capacidad de cómputo. Para realizar las simulaciones, el equipo puede utilizar alrededor de 400 procesadores en una supercomputadora, lo que permite completar una simulación de un año en aproximadamente 24 horas.
La ventaja de estos modelos es que pueden aislar el efecto de distintas fuerzas. Los investigadores pueden observar qué ocurre cuando cambia la marea, qué papel cumple el viento o cómo un huracán altera el sistema. Esta capacidad ayuda a comprender fenómenos marinos que, en el mundo real, aparecen mezclados y son difíciles de separar.
Huracanes, salinidad y arrecifes de ostras
Una de las aplicaciones del modelo aparece en el análisis de eventos extremos. Las simulaciones de Du muestran que la baja salinidad prolongada después de las precipitaciones extremas del huracán Harvey pudo haber provocado una mortalidad del 100% en arrecifes de ostras.
El dato muestra cómo una tormenta no solo causa daños por viento o inundación. También puede modificar la química y la física del agua durante suficiente tiempo como para alterar ecosistemas enteros.
Comprender estas conexiones es clave para las costas del Golfo, donde los huracanes, las mareas de tormenta y el calentamiento del océano pueden intensificar riesgos. En ese contexto, los modelos costeros se vuelven herramientas útiles para anticipar impactos, como ocurre con los estudios sobre la fuerza de los huracanes en el Golfo.
Microplásticos que viajan por la costa
Los modelos de Du también permiten simular el transporte de partículas en el Golfo. En un estudio reciente, el investigador analizó cómo los microplásticos producidos en Texas pueden distribuirse por la región.
Las simulaciones mostraron que esos microplásticos podrían viajar hasta costas mexicanas, mientras que la probabilidad de que partículas originadas en México lleguen a Texas sería mucho menor. Sin una herramienta de este tipo, rastrear el origen y destino de los microplásticos sería mucho más difícil.
El movimiento de partículas pequeñas depende de corrientes, vientos, mareas y geometría costera. Por eso, los modelos tridimensionales ayudan a visualizar rutas que no siempre son evidentes a simple vista. Esta preocupación se suma a otros problemas marinos, como el transporte de organismos y materia flotante en el Atlántico, visible en episodios de proliferación masiva de sargazo.
Pronósticos públicos para la costa de Texas
La utilidad del trabajo fue reconocida por la Texas Water Development Board, que pidió a Du colaborar en el desarrollo de un modelo hidrodinámico para la costa de Texas. Ese sistema simula corrientes, salinidad, nivel del agua y temperatura.
El modelo, llamado Texas BAYCAST, fue entregado en 2025 y está disponible públicamente. Ofrece un pronóstico continuo de cinco días sobre condiciones del agua y será utilizado para apoyar la respuesta del Texas General Land Office ante derrames de petróleo, mediante la previsión del desplazamiento del crudo.
Este tipo de herramienta puede ser decisiva durante emergencias. Cuando ocurre un derrame o una inundación, saber hacia dónde se moverá el agua permite definir prioridades, proteger zonas sensibles y orientar acciones de recuperación.
Más variables para una costa cambiante
Du prevé seguir trabajando con la Texas Water Development Board para actualizar el modelo e incorporar nuevas variables. Entre los componentes previstos figuran calidad del agua, procesos químicos, sedimentos y otros factores que pueden mejorar la representación del sistema costero.
Agregar estas capas permitirá pasar de una simulación puramente física a una visión más integrada del ambiente marino. Las corrientes no solo mueven agua: también transportan nutrientes, contaminantes, larvas, sedimentos y organismos.
La modelación digital del océano se está convirtiendo en una herramienta cada vez más importante para la investigación ambiental. Proyectos de este tipo conectan con el desarrollo de gemelos digitales de los océanos, destinados a anticipar cambios y proteger ecosistemas marinos.
Ostras, restauración y acuicultura
Otra línea de trabajo busca aplicar el modelo hidrodinámico al movimiento de larvas de ostras en la bahía de Galveston. El objetivo es desarrollar un modelo físico-biológico capaz de mostrar cómo estos organismos se desplazan y responden a distintas condiciones del agua.
Los resultados podrían orientar esfuerzos de restauración de arrecifes, acuicultura y manejo de granjas de ostras. Para ecosistemas costeros degradados, saber dónde se mueven las larvas y qué zonas ofrecen mejores condiciones puede mejorar la planificación de proyectos de recuperación.
Du también busca incorporar más de 20 años de simulaciones hidrodinámicas pasadas para realizar análisis de largo plazo. Esa mirada histórica permitiría observar cómo responden los organismos a condiciones variables del Golfo.
Robots para medir durante tormentas
Los modelos 3D son muy informativos, pero no reemplazan por completo las mediciones en el terreno. Por eso, Du desarrolla un robot autónomo capaz de salir durante condiciones de tormenta y tomar lecturas en vivo de aguas de inundación.
El robot podría medir velocidad del agua, salinidad y temperatura durante desastres naturales. Estos datos ayudarían a corregir y mejorar las simulaciones, porque los modelos necesitan observaciones reales para acercarse mejor a lo que ocurre durante eventos extremos.
La combinación de modelación, observaciones y robótica puede mejorar la respuesta ante huracanes, mareas de tormenta, inundaciones y derrames. También puede fortalecer la investigación oceanográfica, un campo prioritario para anticipar riesgos como tsunamis, huracanes y mareas de tempestad.
Un océano más visible para la ciencia y la gestión
El trabajo de Du muestra que las corrientes marinas no son solo líneas sobre un mapa. Son sistemas dinámicos que transportan calor, sal, vida, sedimentos y contaminación. Modelarlas con precisión puede cambiar la forma en que se restauran ecosistemas, se planifican respuestas a desastres y se protege la costa.
El Golfo de México es un laboratorio natural para este tipo de investigación. Sus aguas están expuestas a huracanes, actividad industrial, pesquerías, contaminación y cambios ambientales que requieren información precisa y actualizada.
Con modelos 3D, pronósticos públicos y sensores autónomos, la circulación del Golfo puede volverse más comprensible para científicos, autoridades y comunidades costeras. Esa precisión será cada vez más necesaria en un escenario de cambio climático, crecimiento urbano costero y aumento de presiones sobre los ecosistemas marinos.
Fuente(s) referenciales
Phys.org — Modeling the Gulf: A researcher’s quest to map every current, particle and tide
