- Equipo científico multidisciplinario aplica herramientas de análisis numérico al estudio de registros satelitales para contribuir a entender los fenómenos físicos del curso de agua.
La aplicación del análisis numérico de ecuaciones diferenciales parciales para la comprensión de fenómenos en las ciencias naturales es el motor de una colaboración entre el Dr. Mauricio Sepúlveda Cortés del Centro de Modelamiento Matemático (CMM) de la U. de Chile y la UdeC, y el Dr. Rodrigo Abarca del Río del Departamento de Geofísica de la UdeC. El Dr. Abarca es un experto en hidrofísica e hidrogeodesia, e integrante del comité científico de la misión satelital SWOT.
La colaboración se originó cuando el Dr. Abarca propuso un tema de investigación relacionado con avalanchas. El Dr. Sepúlveda explicó: “Nuestra colaboración surgió hace algunos años, cuando el Prof. Abarca me propuso desarrollar un tema de investigación relacionado con avalanchas, utilizando ecuaciones de shallow waters (aguas poco profundas)”. Este proyecto inicial resultó en la primera publicación científica del entonces alumno de pregrado Fernando Campos González, junto a los dos académicos y el experto suizo Dieter Issler.
Sin embargo, el objetivo original de resolver un «problema inverso» para determinar parámetros de avalanchas debió modificarse. El Prof. Sepúlveda señaló la limitación de la zona: “lamentablemente, a pesar de ser un problema muy interesante, hay poca información en cuanto a datos, sobre todo aquí en Chile”.
Ante esta situación, se decidió aplicar las mismas ecuaciones a la dinámica de los ríos, un área que dispone de bastante información, incluyendo datos satelitales y los provenientes de la Dirección General de Aguas (DGA) del MOP. El nuevo desafío científico se centró en caracterizar la dinámica de flujos y del río Biobío.
El satélite SWOT es crucial para esta investigación debido a su alta precisión para determinar la altura del agua. El Dr. Sepúlveda indicó que: “A partir del movimiento del río observado por el satélite, podremos determinar la dinámica del flujo del río y comprender mejor lo que ocurre en el fondo”. El Dr. Abarca detalló que el satélite “Permite determinar la altura para cualquier punto del mundo, cada 100 metros entre la altura de, por ejemplo, un cuerpo de agua, como un río. Con eso, se puede estudiar el flujo y la dinámica”.
El equipo chileno es uno de los pocos a nivel global, y el único en el hemisferio sur con esta alta resolución, que realiza estudios similares basados en datos satelitales de SWOT. El Dr. Abarca enfatizó el impacto potencial: “En esto, estamos verdaderamente siendo uno de los equipos pioneros, tenemos una oportunidad grandiosa de hacer algo realmente novedoso porque toda la información que está entregando el satélite es nueva y con el apoyo de Mauricio y Fernando, podremos desarrollar nuevos métodos de cálculo, o sea, mover la frontera del conocimiento de manera relevante, sobre todo pensando desde el punto del hemisferio sur, chile, y américa latina”.
La colaboración ha demostrado un beneficio mutuo. El Dr. Sepúlveda afirmó que “El problema físico en sí mismo genera nuevos desafíos matemáticos”. Para el estudio del lecho del Biobío, un aspecto fundamental es el arrastre del sedimento, que se investiga con la ecuación de Exner acoplada con la ecuación de shallow water. El Dr. Abarca, por su parte, señaló la importancia de las matemáticas para su disciplina: “la matemática es aliada de la geofísica en ayudarnos a comprender los fenómenos, proporcionándoles un marco estructurado. Es como si la matemática le brindara un entorno formal a las cosas”.
Actualmente, Fernando Campos González, ahora estudiante de doctorado, continúa su investigación sobre el problema inverso para la ecuación de shallow-water en el contexto geomorfológico del río Biobío, tema que presentó en el XXVII Congreso Chileno de Hidráulica (SOCHID). Campos se enfrenta a dos desafíos primordiales en su tesis:
- Definir un modelo adecuado para las condiciones reales, que incluirá las ecuaciones con transporte de sedimento para “simular mejor la realidad del río Biobío”.
- Determinar “cómo usar los datos disponibles para resolver el problema”, lo que implica revisar cómo incorporar las mediciones reales de SWOT en los métodos numéricos, especialmente cuando «los datos son escasos».
