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Tapa

El vigía de los vientos y las olas

Grupo del Inpe estudia la formación de ciclones en el Atlántico Sur y ofrece un servicio online de previsiones meteorológicas

Desde su laboratorio de meteorología instalado en el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), en São José dos Campos, a 85 kilómetros de la costa, el matemático Valdir Innocentini ayuda a salvar barcos y evita tragedias litoráneas. Cuando detecta que un ciclón está formándose en el Atlántico Sur, con posibilidades de generar y propagar olas gigantes hacia las regiones costeras, telefonea a las emisoras de radio y televisión, y a los periódicos del litoral brasileño para que éstos alerten a los pescadores y navegantes sobre los riesgos de salir al mar en ese momento. Al mismo tiempo, alimenta el banco de datos de la página de pronóstico meteorológico marino que el Inpe tiene en Internet – www.inpe.br – con mapas, gráficos y textos, que incluyen la velocidad de los vientos y la altura de las olas. Los datos son actualizados diariamente y puestos a disposición a modo de previsiones con hasta tres días de antecedencia, en cualquier parte del planeta.

El servicio meteorológico marítimo en tiempo real, disponible en Internet desde el 15 de febrero de 2000, se hizo posible gracias al Sistema de Previsión de Olas que Innocentini y su equipo desarrollaron en el marco del proyecto temático La Dinámica del Ciclogénesis sobre el Atlántico Sur, financiado por la FAPESP. La investigación contó con la asociación del Instituto de Investigaciones Meteorológicas (IPM) de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) en Baurú y la colaboración del Instituto de Estudios del Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM) de la Marina, en Arraial do Cabo (Río de Janeiro).

El trabajo del grupo ya ha ayudado a la población de Río de Janeiro a enfrentar grandes resacas (fuertes marejadas), como la del 31 de mayo y el 1º de junio de 1999. En esa ocasión, Innocentini avisó a la Defesa Civil con dos días de anticipación sobre la posible intensificación de un ciclón extratropical (formaciones de vientos procedentes del Atlántico Sur o Norte) cerca del litoral carioca, acompañado de una intensa agitación marítima. Recomendó a la gente no saliera a pescar ni fueran a los peñascos para admirar las olas. “Después de nuestros avisos, los barcos pesqueros no salen al mar. Sin embargo, en aquel episodio de 1999 hubo unnaufragio y una turista de São Paulo fuellevada por las olas mientras admiraba la resaca en la playa”.

La voz de alerta a las autoridades, a la prensa y en la página de Internet, que indica los locales de riesgo, solo es posible porque el sistema desarrollado, con la aplicación de varios modelos matemáticosy datos de satélites y boyas, identifica los ciclones tropicales y extratropicales que ocurren en todo el Océano Atlántico – de los cuales solo los extratropicales llegan a Brasil – y prevé la evolución de esos meteoros en las siguientes 72 horas.

El ciclón – también llamado de tifón cuando surge en el Océano Pacífico, huracán en el Caribe y ciclón tropical en el Océano Índico – es bien visible en las imágenes de satélite. Es impulsado por vientos convergentes próximos a la superficie. Son vientos intensos – más de 40 metros por segundo (m/s) o 144 kilómetros por hora (km/h) -, con un área de acción reducida (cerca de 400 kilómetros de diámetro). Necesitan aguas cálidas en el océano para desarrollarse. En general, se forman en una pequeña perturbación en la presión atmosférica que se propaga aproximadamente a lo largo de la latitud de 10 grados, en plena zona tropical, de este a oeste, y alcanzan su fuerza máxima en la región del Caribe. Se caracterizan por tener un ojo – el centro del ciclón, libre de nebulosidad – y formar pistas (áreas en las que el viento actúa con cierta uniformidad espacial) en una extensión de 200 kilómetros, con vientos fuertes e intensos que llegan al mar del Caribe, el golfo de México y la península de Florida.

“Los ciclones extratropicales en América del Sur”, aclara el investigador, “no se intensifican sobre el continente, como se pensaba inicialmente, y sí en el océano, en torno a la latitud de 35 a 45 grados, a lo largo de los litorales de Uruguay y Argentina. Normalmente surgen en el Pacífico, atraviesan los Andes junto con los frentes fríos y cuando llegan al Atlántico se intensifican, formando fuertes vientos que generan pistas de hasta 5 mil kilómetros de extensión y, consecuentemente, le transfieren energía en forma de movimiento al mar, creando olas que se propagan hasta la costa brasileña, principalmente entre los meses de abril y octubre”. Aunque tienen efectos mucho menos devastadores que los tropicales, los ciclones extratropicales, cuando son acompañados por vientos superiores a los 15 metros por segundo, equivalentes a 54 km/h, producen la gran mayoría de las olas que llegan a las playas.

Ciclones acoplados
Innocentini comenta que algunas veces un ciclón tropical, cuando se encuentra en fase de debilitamiento, es absorbido por uno extratropical, que se intensifica rápidamente. Fue lo que sucedió entre el 24 y el 26 de octubre de 1999 con el ciclón tropical Irene. El mismo se originó en la costa de África, atravesó el Atlántico, superó parte de la costa de Florida, siguió hacia el norte y estaba cerca de Nova York, perdiendo fuerza, cuando se juntó a un ciclón extratropical que estaba desarrollándose a lo largo de la costa canadiense. Tras la unión, se formó una región con pistas enormes y velocidad de casi 20 m/s (72 km/h). Las olas se propagaron en dirección al sur por el Atlántico y llegaron con mucha energía al archipiélago de São Pedro y São Paulo, un pequeño conjunto rocoso brasileño situado a 950 kilómetros al nordeste de la costa del estado de Río Grande do Norte, donde la Marina brasileña tiene una estación científica desde 1998. Dos investigadores que estaban en la isla Sudoeste, donde fue instalada la estación, solo sobrevivieron porque se refugiaron en el faro local, único punto a salvo, pero las olas destruyeron los nidos de las aves y dañaron parte de la infraestructura de la estación y los instrumentos de investigación.

El fenómeno es raro: “Solo ocurre una o dos veces por década”, dice el investigador. El y su equipo realizaron un trabajo de reconstitución del episodio con la aplicación de un modelo de generación y propagación de olas. Con base en ecuaciones matemáticas, formuladas para cuantificar los procesos físicos que influyen sobre las olas, el modelo combina varias informaciones, principalmente las relativas a los vientos de superficie, y calcula la evolución de la altura de las olas en cada punto del océano.

Agitación en el mar
Aunque faltaran observaciones sobre las olas que llegaron al archipiélago para confirmar el modelo, el trabajo – Olas en el Litoral Norte de Brasil Generadas por Huracanes: El Caso del 24 de Octubre de 1999 – muestra la generación de las olas en el extremo norte del Atlántico, cruzando el Ecuador, propagándose hacia el litoral norte brasileño y alcanzando el archipiélago. Por los resultados del modelo, ese ciclón extratropical generó olas de más de 8 metros de altitud en mar abierto cerca de la Península Ibérica, del norte de África y de las Azores, que acabaron llegando a Brasil.

Pese a las previsiones del sitio del Inpe, aún se producen naufragios y otros desastres. El 14 de diciembre del año pasado, por ejemplo, los investigadores advirtieron: los días 16 y 17 y durante la semana siguiente habría una intensa agitación marítima en los litorales de Santa Catarina, Paraná y São Paulo. El resultado de fue que ese fin de semana un velero que salió de Angra dos Reis desapareció – el domingo 17 – y solo fue encontrado por la noche en el litoral sur de Paraná con apenas uno de los tres tripulantes. Según el relato del sobreviviente, el velero fue tumbado dos veces por olas muy altas, que lanzaron al mar a los otros tripulantes, considerados avezados navegantes.

Durante el mismo fin de semana, en Ilhabela, un barco naufragó en la Ponta dos Castelhanos con 13 personas a bordo, de las cuales 12 fueron rescatadas. En Río de Janeiro, 21 personas quedaron solas en tres islas, y el rescate fue realizado en helicóptero, pues el mar estaba demasiado agitado. Innocentini, un matemático recibido en la USP, donde realizó su maestría en Meteorología, se doctoró en la universidad inglesa de Reading en 1986. En 1989 empezó a trabajar en el Inpe y, al visitar el instituto de investigaciones de la Marina brasileña en Arraial do Cabo, técnicos de mismo le manifestaron la necesidad de efectuar el pronóstico de las olas en el país. Era necesario superar un gran atraso, corroborado por la siguiente frase en la página del Inpe en Internet: “Aunque la previsión de la agitación marítima generada por los vientos a través de técnicas objetivas se haya iniciado al final de los años 50, el interés de los investigadores brasileños por el tema parece haberse suscitadosoloa finales de los años 80”.

El pronóstico era importante para el litoral del estado de Río de Janeiro, frecuentemente afectado por fuertes e inesperadas marejadas. Es común que las personas salgan del barco para pescar en algunas islas y, cuando llega la resaca, con olas y vientos muy fuertes, no logran volver. Por eso, incluso barcos grandes – de entre 30 y 50 pies (entre 10 y 15 metros de longitud) – naufragan, hay muertes y la Marina se ve obligada a efectuar rescates con helicópteros. Más allá de los naufragios, Innocentini constató que, cuando las olas son muy altas, operaciones de rutina en los puertos y las plataformas de petróleo se hacen difíciles y existe un alto riesgo de accidentes.

Modelo avanzado
Los problemas provocados por los ciclones extratropicales se producen principalmente entre Río Grande do Sul y Espírito Santo, pero hasta que se concretó el trabajo del equipo del Inpe, lo máximo que se hacía era estudiar las mareas. “Losinvestigadores del Instituto Ocenográfico de la Universidad de São Paulo (USP) recaban datos en Ilha Comprida para hacer estudios de las variaciones de la altura del mar, y en la Escuela Politécnica de la USP, en la capital paulista, los ingenieros llevan a cabo proyectos que demuestran los efectos de las olas en diversas localidades de la costa brasileña. Pero nadie trabaja con previsión de olas generadas por la acción del viento, en el intervalo de 1 a 30 segundos, que es la variación de tiempo posible entre el paso de dos olas”, dice Innocentini.

Por eso, Innocentini trabajó entre 1992 y 1994 en un proyecto de investigación precursor del actual y también financiado por la FAPESP. En dicho proyecto, desarrolló un modelo numérico de olas basado en trabajos publicados en revistas internacionales para prever la agitación marítima provocada por los vientos. Con todo, tuvo dificultades para confirmar si el modelo funcionaba bien y si las previsiones eran confiables, porque no había datos sobre los fenómenos de la costa brasileña.

Más tarde, el oceanógrafo italiano Luigi Cavaleri, investigador del Istituto Studio Dinamica Grandi Massa, de Venecia, Italia, suministró datos tomados en el mar Mediterráneo referentes a un mes de medidas de vientos y olas. A partir de entonces, Innocentini y el investigador Ernesto dos Santos Caetano Neto, del IPM de la Unesp de Baurú, crearon el modelo de previsión de olas para el Mediterráneo.

En 1997, Innocentini empezó a coordinar el actual proyecto temático y, con los recursos obtenidos, pudo contar con un equipo de cinco investigadores, además de las estaciones de trabajo (computadoras potentes) de última generación conectadas a Internet. Todo eso permitió desarrollar un modelo numérico más avanzado, inicialmente basado en las informaciones de dos organismos norteamericanos: National Centers for Environmental Prediction (NCEP) y National Oceanic and Atmospheric Administration (Noaa). Eso fue necesario debido a que, para efectuar una buena previsión en cualquier lugar de la costa brasileña, era preciso contar con datos de todo el Océano Atlántico, desde Canadá y Gran Bretaña hasta las Islas Malvinas, pues las olas que llegan a la costa de Brasil son generadas por encima de la latitud de 40 grados, en el Atlántico Norte, y debajo de los 40 grados en el Atlántico Sur, en puntos cercanos a los polos.

El equipo concluyó en 1998 un sistema propio de previsión de olas para el Atlántico: el Modelo Atmosférico de Área Limitada (Maal), que abarca la costa brasileña. En él, trabajan con ecuaciones de los movimientos atmosféricos, usan datos – presión atmosférica, humedad relativa, etc. – provenientes de varias fuentes y diagnostican todos los parámetros meteorológicos, incluidos los vientos que ocurren a 10 metros de la superficie. Con los vientos previstos por el modelo atmosférico es posible detectar los lugares en donde se producen, propagan, refractan y disipan las olas en todo el Atlántico.

Actualmente los investigadores suministran informaciones sobre vientos y olas diariamente en el Atlántico y efectúan previsiones con hasta 72 horas de antecedencia para toda la costa brasileña, específicamente para el litoral norte de São Paulo. Las informaciones son divulgadas a través de la TV Vanguarda del Vale do Paraíba y del sitio del Inpe. En el futuro, Innocentini y su equipo pretenden implementar un modelode olas más adecuado para mar poco profundo (con menos de 50 metros de profundidad), que deberá generar informaciones aún más detalladas sobre la propagación en las regiones costeras, primero del litoral norte paulista y después de toda la costa brasileña. Un trabajo que deberá contribuir aún más a evitar accidentes, y abrirá nuevos campos de utilización, facilitando el atraque de navíos y ayudando a los surfistas a elegir la playa.

El modelo de olas es transferido a Perú

La Marina de Guerra del Perú cuenta desde el año pasado con un modelo de previsión de olas para todo el Pacífico, implementado por Valdir Innocentini y basado en la tecnología desarrollada por los técnicos del Inpe. El objetivo es saber en detalle cómo se producen los ciclones en el Pacífico y tener un modelo de previsión de olas para las pequeñas cuencas, dice Fernando Vegas Castañeda, teniente de la División de Hidrografía y Navegación de la marina peruana. Vegas lidera una misión de cuatro personas que llegó a Brasil el 3 de enero pasado para realizar una pasantía de seis meses en el Inpe y en la USP.

Los peruanos recibieron nuestra tecnología y lograron pasar al frente de Brasil, comenta Innocentini. El modelo de previsión de olas de los peruanos se insertó en el proyecto Naylamp (El Niño Anual y las Muestras Medias del Pacífico), para estudiar el efecto del fenómeno El Niño en la costa peruana con un financiamiento de 5 millones de dólares del Banco Mundial. Esos fondos sirvieron para comprar seis boyas bien equipadas (dos son de repuesto) por 250 mil dólares cada una, y equipos de informática para implementar los modelos numéricos de previsión de olas.

Las cuatro boyas en actividad cuentan con sensores que miden las olas detalladamente, además de diversos parámetros meteorológicos y oceanográficos. Los investigadores peruanos pretenden con esas informaciones estudiar y desarrollar métodos para las previsiones del fenómeno El Niño, que altera periódicamente la situación meteorológica normal en el Océano Pacífico y provoca desastres tales como inundaciones y naufragios en las costa peruana.

Vasco da Gama casi descubre Brasil

Después de estudiar el diario de a bordo de la expedición de Vasco da Gama que descubrió la ruta marítima a las Indias, el equipo del Inpe consiguió reconstruir con su modelo matemático las condiciones meteorológicas del viaje a lo largo de la costa oeste africana, especialmente las tempestades enfrentadas para transponer el Cabo de Buena Esperanza (hasta entonces llamado Cabo de las Tormentas), tanto a la ida como a la vuelta. El diario de a bordo del navegante portugués, en parte publicado en 1998 en la biografía Vasco da Gama escrita por la francesa Geneviève Bouchon, tiene una laguna adrede entre el 22 de agosto y el 27 de octubre de 1497, días que demandó la llamada Volta ao Largo: los navíos se apartaron de África y se aproximaron mucho de la en ese entonces oficialmente desconocida costa brasileña. Era secreto militar, los españoles y otros países no podían conocer ese camino.

En el estudio Posibles Dificultades que Acompañaron al Viaje de Vasco da Gama a la India, el equipo del Inpe explica que “el descubrimiento del camino de las Indias por los navegantes portugueses en el siglo XV fue el resultado de varias expediciones fracasadas en el Océano Atlántico”. De allí surgió la estratégica Volta ao Largo, maniobra a través de la cual la flota viraba hacia el sudoeste después de las islas de Cabo Verde: “Aunque el viaje era más largo, era más rápido, pues las velas se hinchaban con los vientos del sector oeste del anticiclón subtropical que las empujaban hacia el extremo sur del continente africano”. Además, se evitaban las aguas calma próximas al golfo de Guinea, así como también los vientos del flanco derecho del anticiclón subtropical que obstaculizan la navegación rumbo al sur.

La ruta trazada por Vasco da Gama utilizó la Volta ao Largo por primera vez en la historia de la navegación a vela en el Atlántico Sur. Al dirigirse al sudoeste, los navíos aprovecharon la corriente de Brasil y los vientos del flanco izquierdo del anticiclón subtropical del Atlántico, “evitando la numerosas dificultades que encontrarían a los largo de la costa africana. “Pero existía un enorme obstáculo, confirmado por el equipo: “La mayor barrera para las expediciones era el Cabo de Buena Esperanza, donde los ciclones extratropicales son bastante intensos y generan extensas regiones con fuertes vientos y olas gigantescas en mar abierto”. El trabajo relata un caso reciente con olas superiores a los 5 metros generadas por un ciclón en el Atlántico Sur que se desplazó hasta el Cabo de Buena Esperanza.

“La expedición de Vasco da Gama fue sorprendida en el Cabo de Buena Esperanza en noviembre de 1497 por una gran tempestad en el viaje de ida a las Indias y casi toda la expedición naufragó en esa región a la vuelta, en marzo de 1499, probablemente debido a los intensos ciclones migratorios del oeste”. En realidad, los navegantes ya conocían los peligros y planearon entrar en la región después de octubre para evitar lo peor. Los investigadores del Inpe registraron las dificultades de los navegantes portugueses al analizar lo que ocurre frecuentemente en el Cabo de Buena Esperanza y al estudiar un fenómeno específicamente entre el 11 y el 14 de junio de 1999, cuando dos ciclones generaron vientos y olas en el lugar. Uno de ellos iba acompañado con vientos de superficie a una velocidad que superaba los 20 metros por segundo (72 km/h), suficientes para producir olas de una altura superior a los 5 metros en una extensa región.

Además de la experiencia y la bravura de los navegantes, fueron las velas latinas idealizadas por los sabios de la Escuela de Sagres que ayudaron a los aventureros a atravesar el mar, dice Innocentini. “Las velas latinas eran formadas por paños triangulares, capaces de impulsar a los navíos en dirección perpendicular al viento. De esa manera, los navegantes estaban en condiciones de vencer a los alisios de nordeste que impedían el retorno a Portugal.”

Innocentini recuerda también que los astrónomos y matemáticos de la Escuela de Sagres desarrollaron tablas con la declinación de los astros, así como también eficientes instrumentos de navegación, como o astrolabio y la balestilla, usados para medir la posición de los astros y determinar la posición de la embarcación. Y finaliza: “Todo ese desarrollo se produjo debido a la necesidad de nuevas técnicas, pues las en ese entonces conocidas fueron desarrolladas para navegar en el Mediterráneo y eran inadecuadas para el Atlántico”, el Mar Tenebroso, como era llamado en la época.

El proyecto
La Dinámica de la Ciclogénesissobre el Atlántico Sur (95/04573-5); Modalidad: Proyecto temático; Coordinador: Valdir Innocentini – Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe); Inversión: R$ 39.230,05 y US$ 265.933,34

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