Anticipándose a los  fenómenos naturales y humanos

Anticipándose a los  fenómenos naturales y humanos

EFE.  Reportajes
Las denominadas ciencias predictivas tratan de elaborar fórmulas matemáticas, simulaciones informáticas y análisis estadísticos para anticipar un amplio rango de fenómenos naturales y humanos buscando, desde hace décadas, los umbrales críticos. Es su particular versión de la bola de cristal de los adivinos.

Terremotos, erupciones volcánicas, inundaciones, tsunamis, sequías,  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.

 Para 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  y para 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 vendrá. 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 poco más 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 crítico. Otro ejemplo: cuando se produce un ataque de asma, los 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.

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Predicciones cada vez más certeras

     Científicos de la  Universidad de Málaga (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, quien dirige la investigación y el grupo de investigación Ecuaciones Diferenciales, Análisis Numérico y Aplicaciones.

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