El congreso ‘Matemáticas y Geociencias: perspectivas globales y locales’ empieza hoy, 4 de noviembre, y durará hasta el 8 de noviembre, en el ICMAT. Se trata de la actividad investigadora más importante en España del Año de las Matemáticas del Planeta Tierra 2013, una iniciativa auspiciada por la Unesco. Su objetivo es acercar las matemáticas a las ciencias de la Tierra para construir herramientas que ayuden a resolver los desafíos que afronta nuestro planeta.
La evolución de los glaciares; el comportamiento del magma terrestre; las presiones que anuncian la llegada de un terremoto; el flujo invisible de las corrientes oceánicas; el ascenso imparable de las temperaturas. Todos estos fenómenos tienen en común no sólo su pertenencia al ámbito de las ciencias de la Tierra. Su comportamiento es muy complejo, casi caótico, y para explicarlo y predecir en lo posible sus consecuencias son imprescindibles las matemáticas. Por eso, para explorar la relación entre las matemáticas y las geociencias, impulsar la investigación en este campo y buscar respuesta a problemas con una enorme trascendencia en nuestras vidas se ha creado este primer congreso de ‘Matemáticas y Geociencias’, un encuentro que se ha configurado como la actividad científica más importante de nuestro país del Año de las Matemáticas del Planeta Tierra.
“El objetivo de este Año –dice Rafael Orive, vicedirector del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT)- es acercar las matemáticas a los problemas que envuelven al planeta, desde el clima a la biología pasando por las cuestiones sociales”. En el congreso que se celebrará la semana que viene las matemáticas se alían con las ciencias de la Tierra en una iniciativa organizada por el ICMAT en colaboración con el Instituto de Geociencias (IGEO) – centro mixto de investigación del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid (UCM) -, en el que también colabora la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto de Matemática Interdisciplinar (IMI) –instituto universitario de la UCM. La iniciativa se enmarca además en el contexto de los Campus de Excelencia Internacional UAM+CSIC y de Moncloa (UCM y UPM).
“El congreso abarcará tanto fenómenos globales como otros muy locales que ocurren en la Península Ibérica y que nos afectan y nos afectarán en el futuro”, ha dicho Orive. “Las matemáticas están muy cercanas a acontecimientos que aparecen cada día en los periódicos y pueden ayudar a dar respuestas más exactas y a conocer mejor cuál es la realidad de lo que está sucediendo. Tienen mucho que decir y esperamos que en el futuro puedan decir todavía mucho más”.
Durante el encuentro se abordarán temas como el cambio climático actual y la evolución del clima en el pasado, así como la alteración, levísima pero con importantes repercusiones, del campo magnético de la Tierra o de su eje de rotación. También se hablará de desastres naturales como terremotos, incendios o erupciones volcánicas, cuestiones que, por su potencial gravedad, son estudiadas por un gran número de investigadores.
“La importancia de la geomatemática es cada vez más clara, y consecuentemente aumenta, aunque despacio, el número de investigadores con capacidad de realizar esta investigación multidisciplinar”, coincide José Fernández (Instituto de Geociencias, CSIC), uno de los organizadores.
Ejemplos recientes de aplicación de este tipo de técnicas en España son la erupción submarina en la isla de El Hierro y el terremoto de Lorca. “Ambos son procesos cuyo origen está bajo la superficie terrestre y por tanto no pueden ser observados de manera directa. Sin embargo, el uso de las matemáticas y el análisis de los datos obtenidos tanto en tierra como a través de satélites artificiales, ha permitido determinar las características de las fuentes que los han originado”, señala Fernández. En ambos casos la “herramienta matemática” ha sido fundamental para obtener el máximo de información útil de los datos observados.
Ecuaciones para el futuro del planeta
Ildefonso Díaz, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), señala el buen momento actual para las matemáticas capaces de dar respuesta a los problemas de la Tierra: “Las matemáticas han adquirido la madurez suficiente para responder a estos problemas de enorme complejidad”. Prosigue: “Por un lado, está el desarrollo de los grandes ordenadores, y por otro, el avance en las teorías de modelos no lineales, que son los que describen los fenómenos naturales. Además, se ha trabajado mucho en modelos estocásticos y también en el tratamiento de imágenes, que abre un campo inimaginable de aplicaciones”.
Las matemáticas se emplean de manera muy variada para el estudio de estos fenómenos, desde en la recogida de datos hasta en su interpretación. Como explica Orive, “es imposible tener toda la información. Si recibes algunos datos y quieres reconstruir, por ejemplo, el comportamiento de un placas terrestre en una zona concreta, se hacen aproximaciones de funciones para ver cómo será su comportamiento en toda la región”.
Los matemáticos, junto con los físicos, los químicos y los climatólogos crean modelos que luego se tienen que validar en el mundo real. Así se hace, por ejemplo, en el ámbito de la paleoclimatología, donde tras recuperar los datos disponibles se reconstruye la evolución del clima en periodos que pueden abarcar millones de años.
Por otro lado, el análisis estadístico y las herramientas computacionales permiten trabajar con grandes volúmenes de información que de otra manera serían inmanejables. Gracias a su tratamiento matemático e informático es posible ‘hacer hablar a los datos’.
Algunos de los ponentes
Sobre modelos matemáticos para predecir el cambio climático hablará Andrew Fowler, investigador de la Universidad de Oxford experto en modelización matemática aplicada a diferentes ámbitos de la geofísica –especialmente, glaciología-, la biología y la industria. Fowler, que es uno de los científicos más importantes en el área de las matemáticas y las geociencias, impartirá la conferencia “Dos ecuaciones diferenciales para el futuro del planeta”. En ella presentará distintos modelos de la evolución del clima terrestre y, según explica Orive, “reflejará con dos ecuaciones cómo el clima futuro puede tener comportamientos muy distintos en función de mínimos cambios”. Y es que las ecuaciones que describen el comportamiento del clima son “sistemas muy amplios, con muchas variables”, además de constituir problemas “no lineales”, es decir, fenómenos en los que los acontecimientos se pueden desencadenar de forma abrupta.
Otra de las conferencias impartidas, en este caso por Ana María Mancho, investigadora del ICMAT, tratará sobre la dinámica del manto terrestre. Esta capa de la Tierra está formada por material rocoso, pero debido a los efectos de las diferentes temperaturas existentes en función de su cercanía al núcleo terrestre, se comporta de manera similar a un fluido. También el magma, que sale a la superficie a veces en forma de erupción volcánica, se comporta de esta manera. El estudio de la dinámica del interior de la Tierra y el desarrollo de métodos numéricos para ello puede ayudar a predecir con mayor antelación cuándo tendrá lugar un terremoto, un maremoto o una erupción volcánica.
Otro de los conferenciantes, Ehud Meron, de la Universidad Ben-Gurion de Israel, tratará el tema del avance de la desertificación. Meron es experto mundial en la aplicación de las matemáticas en el estudio de este proceso, y trabaja en Israel en un instituto dedicado exclusivamente a la investigación relacionada con este campo.
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