La geofísica computacional es el campo de estudio que utiliza cualquier tipo de cálculos numéricos para generar y analizar modelos de sistemas geofísicos complejos. Puede considerarse una extensión, o subcampo, tanto de la física computacional como de la geofísica . En los últimos años, la potencia computacional, la disponibilidad de datos y las capacidades de modelado han mejorado exponencialmente, haciendo de la geofísica computacional una disciplina más poblada. [1] Debido al gran tamaño computacional de muchos problemas geofísicos, se puede requerir computación de alto rendimiento para manejar el análisis. [2] Las aplicaciones de modelado de la geofísica computacional incluyen modelado atmosférico , modelado oceánico ,modelos de circulación general y modelos geológicos . Además del modelado, algunos problemas de la teledetección caen dentro del alcance de la geofísica computacional, como la tomografía , los problemas inversos y la reconstrucción 3D .
Modelos geofísicos
La generación de modelos geofísicos es un componente clave de la geofísica computacional. Los modelos geofísicos se definen como "descripciones físico-matemáticas de cambios temporales y / o espaciales en importantes variables geológicas, derivados de leyes, teorías y relaciones empíricas aceptadas". [3] Los investigadores de todas las disciplinas de las ciencias ambientales utilizan con frecuencia modelos geofísicos.
En la ciencia del clima, los modelos de circulación atmosférica, oceánica y general son un recurso crucial para los investigadores. Aunque la teledetección ha estado proporcionando cada vez más mediciones in situ de variables geofísicas, nada se acerca a la resolución temporal y geoespacial de los datos proporcionados por los modelos. Aunque los datos pueden estar sujetos a problemas de precisión debido a las técnicas de extrapolación utilizadas, el uso de datos modelados es una práctica comúnmente aceptada en las ciencias climáticas y meteorológicas. A menudo, estos modelos se utilizarán junto con las mediciones in situ.
Algunos modelos conocidos son
- Proyecto de reanálisis NCEP / NCAR , un modelo atmosférico [4]
- Global Forecast System , un modelo numérico de predicción del tiempo [5]
- HYCOM, un modelo de circulación oceánica general [6]
Los modelos de sistemas geológicos se utilizan con frecuencia en la investigación, pero tienen menos disponibilidad de datos públicos que los modelos climáticos y meteorológicos. Existe una amplia gama de software disponible que permite el geomodelado.
Sensores remotos
El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) define la teledetección como la medición de alguna propiedad mediante la transmisión de algún tipo de radiación a distancia y la medición de la radiación emitida y reflejada. La teledetección puede involucrar satélites, cámaras y emisión de ondas sonoras. [7] La teledetección es inherentemente un tipo de medición indirecta, lo que significa que se debe completar algún tipo de cálculo para obtener una medición de la propiedad de interés. Para algunas aplicaciones, estos cálculos pueden ser muy complejos. Además, el análisis de estos productos de datos se puede clasificar como geofísica computacional.
Programas de estudio
En Canadá , la geofísica computacionales se ofrece como una universidad importante en la forma de un BSc (Hon.) Con el modo cooperativo en la Universidad de Carleton . [8]
En otros lugares, la Universidad de Rice tiene un Centro de Geofísica Computacional, [9] mientras que la Universidad de Princeton , [10] la Universidad de Texas , [1] y el Instituto de Tecnología de California [11] tienen centros de investigación similares. Expertos, laboratorios, proyectos, prácticas, programas de pregrado, programas de grado y / o instalaciones en el existir programa en la Universidad de Queensland , la Universidad de Wyoming , Universidad de Boston , la Universidad de Stanford , la Universidad de Uppsala , Universidad del Estado de Kansas , Universidad de Kingston , Universidad Nacional de Australia , Universidad de California, San Diego , Universidad de Washington , ETH Zurich , Universidad de Sydney , Appalachian State University , University of Minnesota , University of Tasmania , Bahria University , Boise State University , University of Michigan , University of Oulu , University of Utah , y otros.
Laboratorios
Las organizaciones federales que estudian o aplican la geofísica computacional incluyen
- Laboratorio de Investigación del Sistema Terrestre en NOAA [12]
- División de Ciencias de la Tierra de la NASA [13]
Referencias
- ^ a b "Geociencias computacionales | Escuela Jackson de geociencias | La Universidad de Texas en Austin" . www.jsg.utexas.edu . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Computación de investigación avanzada (ARC)" . www.usgs.gov . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ Slingerland, Rudy. (2011). Modelado matemático de los sistemas dinámicos de la Tierra: una introducción . Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 9780691145136. OCLC 857968920 .
- ^ "ESRL: PSD: Reanálisis 1 de NCEP / NCAR" . www.esrl.noaa.gov . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Sistema de pronóstico global (GFS) | Centros nacionales de información ambiental (NCEI) anteriormente conocido como Centro nacional de datos climáticos (NCDC)" . www.ncdc.noaa.gov . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "HYCOM" . www.hycom.org . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "¿Qué es la teledetección y para qué se utiliza?" . www.usgs.gov . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Calendario de pregrado de la Universidad de Carleton 2005-2006 Web Edition" . www3.carleton.ca . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Rice Earth, Environmental & Planetary Sciences | Earth Science Center for Computing (ESCC)" . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Página de inicio | Sismología teórica y computacional" . tromp.princeton.edu . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Geofísica Computacional - Laboratorio Sismológico de Caltech" . seismolab.caltech.edu . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ "Laboratorio de investigación del sistema terrestre de la NOAA" . www.esrl.noaa.gov . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
- ^ Kovo, Yael (9 de agosto de 2016). "División de Ciencias de la Tierra" . NASA . Consultado el 20 de noviembre de 2019 .
Ver también
- Comparación de software de geofísica gratuito
- Dinámica de fluidos computacional
- Historia de la geofísica
- Lista de modelos de circulación oceánica
- Reanálisis meteorológico
- Predicción numérica del tiempo