Ayuda la ciencia a anticiparse al desastre

Madrid, España.- Terremotos, erupciones volcánicas, inundaciones, tsunamis, sequías. Y hambrunas, extinciones masivas, epidemias, colapsos financieros, cambios meteorológicos, tendencias sociales.
 
Mientras distintos equipos de científicos en todo el mundo producen continuos avances en la predicción científica, un grupo de investigadores españoles ha dado un gran paso en este campo, al descubrir los indicios de una señal común que parece preceder a todos los cambios abruptos.

Anticiparse a un colapso ecológico o financiero, saber cuándo cambiará una situación climática o en qué momento se puede producir un ataque de asma o un brote epiléptico.

Para efectuar éstas y muchas otras predicciones es necesario identificar el umbral crítico en que el sistema puede sufrir un cambio abrupto, a partir de unos indicadores previos comunes a sistemas tan dispares como son el cuerpo humano, el clima, los ecosistemas o los mercados financieros.

Un equipo internacional de ecólogos, climatólogos y economistas, con la participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) español, ha revisado los últimos hallazgos para identificar los llamados umbrales de transición.

Estos umbrales consisten en aquellos valores de una variable externa en los que algunos sistemas dinámicos complejos, como los ecosistemas o el clima, cambian abruptamente de un estado a otro, a partir de unos síntomas o señales tempranas que preceden dichas transiciones.

SEÑALES DE LO QUE VENDRA

Son como las `luces rojas' de un sistema de alarma que avisan que está por producirse una situación potencialmente peligrosa o se puede entrar en una etapa de mayor riesgo o amenaza. También podrían compararse con un `eco anticipatorio del futuro' de hechos o cambios importantes que están por suceder.

En este sentido, el aumento en la variabilidad del clima en los últimos tiempos podría significar, según los autores de la revisión de estudios publicada en la revista `Nature', que en un futuro cercano se producirá un pronunciado cambio climático.

Los investigadores apuntan que también hubo señales similares en el pasado que anunciaron otras transiciones abruptas en el clima terrestre, como la que hubo hace cerca de 34 millones de años entre el estado tropical que experimentó la Tierra durante millones de años y un estado mucho más frío.

Para uno de los autores del trabajo, el investigador español del CSIC Jordi Bascompte, "el  reto de predecir los umbrales críticos de un sistema, de forma que podamos anticipar las transiciones de fase antes de que tengan lugar, nos facilitaría revertir la tendencia de un sistema antes de que sea demasiado tarde".

En un lago prístino, por ejemplo, si se incrementa la concentración de nitrógeno no hay un cambio aparente en el estado del lago hasta llegar a un valor crítico de nitrógeno que correspondería al umbral de transición.

En ese momento, si se aumenta un pocomás la concentración de nitrógeno, aunque sea de forma minúscula, la reacción del sistema es enorme, y el lago de aguas cristalinas se convertiría en un lago eutrofizado de aguas turbias, con consecuencias nefastas para su biodiversidad.

Pese a las diferencias en los detalles, el comportamiento de diversos sistemas complejos es parecido cerca de los umbrales de transición, por lo que estos indicadores pueden aplicarse a un amplio espectro de sistemas.

"Así, a medida que nos acercamos a un punto de transición, incrementa la varianza (media en las desviaciones) en alguna propiedad dinámica de interés, y se reduce el tiempo de recuperación del equilibrio después de una perturbación", señala Bascompte, que trabaja en la Estación Biológica de Doñana (CSIC), en Sevilla (España).

CRUZANDO EL UMBRAL CRITICO

Otro ejemplo: cuando se produce un ataque de asma, lo pulmones muestran un patrón de constricción bronquial que puede ser el preludio de un fallo peligroso en el sistema respiratorio. Según los expertos del CSIC, este patrón es similar al que presenta la vegetación de una zona antes de una transición hacia un sistema desértico.

De acuerdo a los investigadores, una vez cruzado el umbral  crítico en esa transición, los campos se convierten en desiertos y es muy difícil revertir esta situación, dado que se necesitarían unos niveles enormes de humedad.

Para Jordi Bascompte, "estos resultados son alentadores, porque nos acercan a una ciencia más predictiva, lo cual es muy relevante en esta época de cambio global acelerado, con los colapsos financieros mundiales, la crisis de la biodiversidad o las implicaciones de los rápidos cambios en el clima".

Según los investigadores, en todas estas situaciones, muy dispares pero caracterizadas por cambios abruptos, se encienden las mismas señales de alarma, perfectamente reconocibles antes de que se alcance un punto de no retorno. Detectarlas facilitará "revertir el estado del sistema antes de que sea demasiado tarde", apunta el experto de la Estación Biológica de Doñana.

"Es sorprendente que estos indicadores se comporten de la misma forma en un ataque de asma y en una crisis financiera", señala Bascompte, quien advierte que aumentar la capacidad de la ciencia para vaticinar eventos catastróficos no es una panacea, ya que "no vamos a predecir todos los colapsos financieros, ni a dar una cifra mágica a partir de la cual habrá un cambio abrupto, pero sí que podremos avisar si se encienden las luces rojas".

Además de esta investigación, en la que han participado científicos del Instituto Max Planck y de la Universidad de California (EU), en los últimos años, la ciencia predictiva ha registrado continuos e importantes avances que amplían y perfeccionan los medios y recursos para pronosticar lo que puede depararnos el porvenir, más o menos inmediato.  

PREDICCIONES CADA VEZ MAS CERTERAS

Científicos de la española Universidad deMálaga, UMA, trabajan en el desarrollo de modelos matemáticos que permiten simular y predecir en un ordenador científico las consecuencias de algunos desastres naturales como inundaciones o `tsunamis'.

"Comenzamos con la predicción del tiempo, que se basa en modelos matemáticos, y cada vez existen simulaciones más complejas", señala Carlos Parés, que dirige la investigación y el grupo de investigación Ecuaciones Diferenciales, Análisis Numérico y Aplicaciones (Edanya) de la UMA.

Según Parés, "un aspecto fundamental en el desarrollo del modelo es el estudio de su fiabilidad, para lo que simulan `tsunamis' pasados y comparan las predicciones que proporciona el modelo con los datos disponibles sobre las consecuencias reales".

Por otra parte, un informe de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (NAS) advierte de que enormes chorros de plasma procedentes del Sol pueden alcanzar nuestro planeta en 2012 ó 2013, cuando la actividad de la estrella alcance su máximo pico como parte del ciclo solar de once años.

Dado que se trata de una posibilidad real, investigadores de la Universidad de Bardford (Reino Unido) están desarrollando un nuevo método de alerta temprana que permita predecir los grandes movimientos del Sol y tomar medidas para protegerse.

El sistema Bradford de Predicción Automatizada de Actividad Solar, denominado ASAP por las siglas en inglés de "As soon as posible" ("tan pronto como sea posible"), utiliza imágenes en tres dimensiones generadas por el satélite SOHO, de la NASA estadounidense y la Agencia Espacial Europea (ESA).
 
El sistema ASAP es capaz de identificar y clasificar las manchas solares, y de pronosticar con precisión una llamarada solar con seis horas de antelación. Los expertos de Bradford lo están perfeccionando para lograr una precisión similar en la predicción de las grandes erupciones solares en un futuro próximo.

Por su parte, investigadores de IBM han desarrollado un sistema de alerta de desastres naturales que utiliza herramientas analíticas para mejorar la respuesta eficiente a emergencias después de que se produce un desastre natural, y que puede predecir con exactitud la ubicación y la oportunidad de eventos catastróficos subsiguientes, para ayudar a los esfuerzos de evacuación.

La técnica realiza un análisis posterior a los eventos sísmicos, tales como terremotos, y dar alerta temprana sobre tsunamis que pueden producirse tras los seísmos.

El invento utiliza los datos generados por sensores de vibraciones y permite evaluar rápidamente la información generada por eventos sísmicos, y trasmitirla por conexiones de alta velocidad a un centro de procesamiento de datos, que analiza los datos, clasificar los eventos y enriquecer la información, en tiempo real.

A partir del análisis rápido de los datos se puede determinar con exactitud cuándo comenzó un evento sísmico, cuánto duró, así como la intensidad, frecuencia y dirección del movimiento, y en base a dicho análisis, predecir su evolución y efectos y vaticinar las posibilidades que genera una ola gigantesca en el mar.

DESTACADOS:

* Expertos de la Universidad de Bardford (Reino Unido) están desarrollando un nuevo método de alerta temprana que permita predecir los grandes movimientos y erupciones del Sol, que pueden alcanzar a nuestro planeta, y en la Universidad de Málaga (España) se trabaja en modelos matemáticos y simulaciones informáticas destinadas a vaticinar los `tsunamis'.

* Un equipo internacional de científicos, entre ellos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) español, han descubierto una serie de umbrales críticos que preceden a los cambios y permiten anticiparse a un colapso ecológico o financiero, saber cuándo cambiará el clima, o en qué momento se puede producirse un ataque de asma o un brote epiléptico.

* El investigador Jordi Bascompte, de la Estación Biológica de Doñana en Sevilla (sur de España): "Es sorprendente que estos indicadores se comporten de la misma forma en una crisis respiratoria y en una crisis financiera, y aunque no permiten dar una cifra mágica a partir de la cual habrá un cambio abrupto, sí que posibilitan avisar si se encienden las luces rojas".