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Moisés Espínola
Simulación 3D del cambio climático


INFORMACIÓN

Este proyecto de investigación surgió en el marco de la tesis doctoral de Moisés Espínola. Como trabajo complementario a su temática principal desarrolló un simulador del cambio climático basado en imágenes de satélite 3D, a las que se le aplicaban datos sobre precipitaciones, temperaturas y condiciones de suelo. Tras una serie de iteraciones, y teniendo en cuenta todos esos de datos de entrada, este simulador ofrecía unos resultados sobre la cantidad de agua remanente en una región geográfica concreta. Una información que se podía utilizar para la gestión medioambiental de un entorno natural, la prevención de inundaciones y la optimización de embalses. Este trabajo comenzó con un estudio previo sobre una región de Argentina, en el que se querían conocer los cambios que se producían sobre el terreno a partir de los datos de precipitaciones y temperatura. Más tarde, el proyecto se hizo mucho más ambicioso al llevar esta aplicación al escenario del Desierto de Tabernas y Sierra Nevada, aplicando también unas condiciones de suelo recogidas en un estudio anterior.

El algoritmo RACA (Rainfall Algorithm with Cellular Automata), nombre de la aplicación, ofrecía una mejora en la calidad de las herramientas existentes hasta ese momento, al incorporar conjuntamente todo este tipo de datos y al ofrecer unos resultados mucho más fidedignos de los cambios que se producirían sobre el terreno. Su funcionamiento estaba basado en los autómatas celulares, un modelo matemático que ha sido ampliamente utilizado durante las últimas décadas para resolver problemas relacionados con los sistemas complejos. Dentro del ámbito de la teledetección se han usado sobre todo para implementar simulaciones de procesos naturales y artificiales sobre imágenes de satélite, ya que sus propiedades permiten trabajar adecuadamente con este tipo de aplicaciones. Sin embargo, en el ámbito específico de las imágenes de satélite tridimensionales apenas habían sido utilizadas hasta ese momento, a pesar de las enormes ventajas que pueden llegar a ofrecer.

Los resultados obtenidos por el algoritmo RACA se representaban mediante códigos de colores aplicados sobre las imágenes de satélite DEM (Digital Elevation Model), de manera que todos los píxeles con una altitud similar compartían el mismo color: azul claro para las zonas más bajas, amarillo para las zonas intermedias y rojo para las zonas más altas. El color azul oscuro se reserva para el agua. Todos los experimentos fueron implementados y validados sobre imágenes de satélite ofrecidas por la misión SRTM de la NASA.



IMÁGENES

Transbordador espacial Endeavour
Lanzamiento del Endeavour

Endeavour orbitando la Tierra
Antena principal de la misión SRTM

Antena exterior de la misión SRTM
Tripulación de la misión SRTM

Desierto de Tabernas
Desierto de Tabernas en 3D

Sierra Nevada
Sierra Nevada en 3D


PUBLICACIONES

M. Espínola, J.A. Piedra, R. Ayala, L. Iribarne, S. Leguizamón and J.Z. Wang. Simulating rainfall, water evaporation and groundwater flow in three-dimensional satellite images with cellular automata. Simulation Modelling. Practice & Theory, 67:89-99, 2016. doi:10.1016/j.simpat.2016.07.003


M. Espínola, J.A. Piedra, R. Ayala, L. Iribarne and S. Leguizamón. Modeling rainfall features dynamics in a DEM satellite image with cellular automata. 11th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry (ACRI 2014), September 22-25, Kraków (Poland), in J.Was et al. eds., Springer Lecture Notes in Computer Science 8751, pp. 238-247, 2014. doi:10.1007/978-3-319-11520-7_25



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