Una librería de código abierto creada en Cantabria ante los peligros de la gota fría

Hace décadas admirábamos al 'hombre del tiempo', la persona capaz de avanzarnos si iba a llover o no. Lejos de tener el más mínimo conocimiento científico, nos quedábamos boquiabiertos con las imágenes vía satélite que mostraban bancos de nubes moviéndose a toda velocidad hacia nuestra región.

Como en tantos otros aspectos de nuestra vida, la tecnología ha quitado romanticismo a ese momento a medida que han ido pasando los años. Hoy, existen solventes aplicaciones que nos permiten, en un par de sencillos pasos, ya no sólo ver cómo han ido evolucionando esas nubes o cómo se prevé que evolucionen, sino directamente saber a qué hora aproximadamente puede empezar a llover.

La inteligencia artificial, los datos o los cálculos estadísticos basados en el espacio-tiempo están detrás de estas aplicaciones que tan útiles nos resultan. Ahora bien, son herramientas muy básicas si se comparan con los potentes software a los que puede acceder hoy en día la comunidad científica, es decir, esos investigadores que, por nuestro bien, necesitan conocer cualquier secreto que se esconda detrás de los fenómenos naturales para prevenir catástrofes como terremotos o inundaciones.

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Pues bien, en nuestro país, concretamente en el Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria, se ha desarrollado un proyecto de estas características que tiene la predicción de series extremas de precipitación como principal valor.

Personal investigador de este instituto ha participado en la creación de una librería de código abierto que permite reproducir varias características de las series de precipitación, incluida su distribución espacial, para analizar mejor los riesgos derivados de esta -como las inundaciones- y la incertidumbre en sitios con pocos años de observación.

Se trata de NEOPRENE, una librería de Python -un tipo de lenguaje de programación- que permite emular la generación de lluvia espacial a partir de la aplicación del proceso descrito por Neyman-Scott, consistente en la aplicación de un sistema "celular" formado por los campos de precipitación combinado con datos estadísticos.

Esta librería de código abierto, explican desde la universidad de Cantabria, puede resultar de gran ayuda a científicos y profesionales de varias disciplinas, para generar series temporales sintéticas y mapas de lluvia. "Sus resultados son útiles para explorar potenciales eventos extremos, nunca observados en el pasado y que podrían ocurrir en el futuro", concluyen.

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La revista 'Geoscientific Model Development' publica información detallada sobre las características de NEOPRENE que se puede consultar en la plataforma comunitaria interactiva EGUsphere y en el que se explica cómo usar la librería NEOPRENE para reproducir la precipitación diaria y cómo utilizar la generación sintética para mejorar la caracterización de eventos extremos.

Los autores de este artículo son Javier Díez Sierra, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), junto a Salvador Navas y Manuel del Jesús, personal investigador de IHCantabria.

Además de explicar las características de la librería NEOPRENE, estos investigadores relatan en su artículo cómo utilizaron esta herramienta en dos localizaciones, en las que lograron reproducir la lluvia a escalas diaria y horaria.

Sus resultados permiten concluir que sí es posible capturar adecuadamente los regímenes extremos de la precipitación y, por tanto, mejorar las estimaciones de dinámicas como las que producen inundaciones.

Por tanto, NEOPRENE contribuirá a mejorar el análisis de riesgos que están relacionados con eventos extremos de precipitación, además de aportar información útil para elaborar con más precisión los mapas de posibles inundaciones y para que sean más eficaces las medidas de protección que se adopten.

Para el desarrollo de la librería NEOPRENE se han empleado algunas de las técnicas estadísticas más avanzadas para la caracterización de las dinámicas atmosféricas, como es la utilización de modelos espacio-temporales basados en el proceso de Neyman-Scott, para representar los patrones espaciales de precipitación, distintos tipos de regresión y técnicas de aprendizaje automático.

Acceso gratuito y sencillo

Así lo explica Manuel del Jesús, responsable del grupo de investigación de Hidroclimatología de IHCantabria, quien recuerda que creación de NEOPRENE estuvo inspirada en el trabajo previo de varios autores, como David Cox, Valerie Isham e Ignacio Rodríguez Iturbe.

Según Manuel del Jesús, "la librería NEOPRENE se creó con el objetivo de poner a disposición de la comunidad técnica una herramienta de código abierto, con la que fuese posible reproducir fielmente series temporales de precipitación, de distintas características".

Su acceso es gratuito y, su uso, sencillo, lo que beneficia a más personas y amplía su nivel de impacto y reproducción en más estudios.

Se prevé que esta herramienta sirva de base para el desarrollo de futuras investigaciones, como es la creación de un sistema que permita hacer análisis forenses de precipitaciones pasadas, para entender si fue la estructura espacial de la lluvia, u otros factores, lo que provocó una determinada inundación.

También se planea implementar NEOPRENE en otros programas de software de código abierto, con el fin de realizar análisis más exhaustivos sobre los impactos de las inundaciones.