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Nuevo pronóstico diario de concentración del hielo marino en la Antártida

25/11/2020 | Desde noviembre 2020 se encuentra disponible un nuevo servicio a escala diaria de pronósticode concentración de hielo marino en el continente antártico.


Gracias a técnicas de análisis de gran cantidad de datos, aprendizaje profundo, aprendizaje automático y reconocimiento de patrones, se pueden desarrollar herramientas aplicadas a la meteorología, oceanografía y glaciología. Por ejemplo, se pueden clasificar todos los datos meteorológicos según diversos patrones y con el conocimiento previo de las diferentes situaciones, obtener mapas de predicción en forma automática.

El Departamento Meteorología del Servicio de Hidrografía Naval desarrolló una de estas técnicas, llamada Análisis de Componentes Principales (ACP), para predecir el comportamiento del campo de hielo marino. La aplicación del ACP sobre los campos de concentración del hielo marino permitió encontrar 16 patrones de comportamiento espacial que se repiten más frecuentemente. Esto no quiere decir que sean las únicas formas en el campo de hielo que se van a presentar en el tiempo, sino que son las que resultan más representativas en la Antártida. Siempre existen factores externos a este tipo de análisis que pueden modificar el comportamiento del campo de hielo pronosticado, como por ejemplo la ocurrencia de fenómenos meteorológicos. Aun así, los campos de hielo pronosticados representan adecuadamente las condiciones generales de su concentración.

Sumado al ACP, se desarrollaron programas de pronósticos del campo de hielo marino basados en el Aprendizaje Supervisado. Esto quiere decir que se le ha enseñado al modelo a que busque cuales son los patrones que se presentarán en los siguientes tres meses, en función de los 16 patrones más frecuentes y que a su vez aprenda de la experiencia y vea que sucedió en los tres meses anteriores que llevaron a un patrón determinado en el mes en curso. El programa da como resultado qué patrones se deben combinar para obtener los campos de concentración de hielo marino de los siguientes tres meses. Todas estas técnicas se aplican sobre los campos mensuales y una base de datos propia de más de 40 años.

En la dirección de estas tareas de investigación y desarrollo se encuentra la Dra. Sandra Barreira, responsable de la sección de modelado de hielo marino, con la codirección del Lic. Bruno Matarazzo; y en coordinación con el personal de la División Glaciología.

Estos desarrollos han permitido, tras un intenso periodo de verificación y validación, mejorar sustancialmente el servicio de pronóstico de concentración de hielo marino en escala mensual que el SHN brindaba desde el año 2015, permitiendo pasar así a un servicio de pronóstico diario.

Este pronóstico diario constituye un importante avance para el Servicio de Hidrografía Naval en su rol fundamental de proveer ayudas a la navegación y seguridad náutica.

En forma complementaria, estos resultados permitieron la participación en el proyecto internacional Sea Ice Prediction Network South (SIPN South) para la evaluación de pronósticos diarios del campo de hielo marino antártico a tres meses.

Los resultados obtenidos durante la última evaluación de estos pronósticos diarios pudieron ser comparados con productos equivalentes de diferentes organismos internacionales, permitiendo apreciar la alta calidad y precisión de lo desarrollado por los investigadores del Servicio de Hidrografía Naval. En las figuras que siguen se muestran los resultados comparativos de diferentes modelos, incluyendo a los que corresponden al trabajo del equipo dirigido por la Dra. Barreira e indicados en color celeste. Tomando como referencia los datos observados (líneas punteadas), se aprecia con claridad que los resultados del modelo propio se ajustan de manera muy próxima a lo ocurrido y observado por satélites. Esto posiciona al modelo desarrollado por el SHN como uno de los mejores a nivel mundial.

Actualmente, estos pronósticos diarios de hielo marino son utilizados en forma operativa por el personal de este Servicio a bordo del Rompehielos A.R.A. “ALMIRANTE IRIZAR” para el asesoramiento en el planeamiento de las actividades antárticas durante la Campaña Antártica de Verano 2020/2021. El pronóstico diario se encuentra disponible en el sitio web del Servicio de Hidrografía Naval (http://www.hidro.gob.ar/smara/SB/sb.asp).

Diferentes pronosticos
Figura 1: resultados de los diferentes modelos con sus pronósticos diarios de hielo marino (líneas llenas) juntamente con los de dos bases de datos observacionales (líneas de punto y guion). Se destaca el resultado del modelo del SHN

Resultados de diferentes pronosticos
Figura 2: resultados de los diferentes modelos y sus pronósticos de la ocurrencia del mínimo de hielo marino. Se destaca el resultado del modelo del SHN

Concentración diaria de hielo marino
Figura 3: pronósticos diarios de la concentración del hielo marino publicados en el sitio web del Servicio de Hidrografía Naval


Contacto

Servicio de Hidrografía Naval

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  • Correo electrónico: shn@hidro.gov.ar

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