Extensión de SWEpy a coordenadas esféricas para simulaciones de tsunamis de campo lejano
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Extensión de SWEpy a coordenadas esféricas para tsunamis de campo lejano
SWEpy, desarrollado por nuestro grupo, es un solver de volúmenes finitos en Python, de código abierto y acelerado en GPU, que resuelve las ecuaciones de Saint-Venant para simular tsunamis, crecidas y roturas de presas. Hoy opera en coordenadas cartesianas, lo que funciona bien en tsunamis de campo cercano y roturas de presas, donde las distancias son cortas y la curvatura de la Tierra es despreciable. En los tsunamis de campo lejano, como los que cruzan un océano, las coordenadas planas introducen errores en los tiempos de llegada y en la amplitud de las olas, y eso afecta los pronósticos.
En esta memoria extenderás el modelo a coordenadas esféricas para incorporar la curvatura de la Tierra. Se espera mejorar la precisión de las simulaciones globales, con vistas a sistemas de alerta temprana más confiables, en especial para regiones expuestas como Chile.
Pronóstico de propagación de un tsunami calculado con el modelo MOST. Los colores muestran la amplitud máxima calculada (en cm) durante 24 horas de propagación, y los contornos negros, el tiempo de llegada calculado.
Fuente: Titov, Vasily & Bernard, E. & Arcas, Diego & Chamberlin, Chris & Moore, Christopher & Tang, Liujuan. (2011). March 11, 2011 Tohoku-Japan tsunami: Lessons from forecast assessment.
Objetivos
- Revisar y modificar el esquema numérico de SWEpy (central-upwind, WENO, Runge-Kutta) para adaptarlo a coordenadas esféricas, con los términos de curvatura terrestre.
- Implementar la extensión en Python con soporte para GPU (CUDA), optimizada para dominios grandes.
- Validar el modelo extendido con casos de referencia como el tsunami de Maule de 2010 (campo cercano) y eventos transpacíficos (campo lejano), comparando tiempos de llegada y alturas.
- Evaluar la reducción de los errores de propagación y proponer cómo integrarlo en pronósticos de tsunamis reales.