La supercomputadora más rápida de Japón acaba de lograr un gran avance. Investigadores de la Universidad de Nagoya han realizado simulaciones de turbulencias de aire que ocurren en días despejados alrededor de Tokio utilizando la computadora más rápida del país.
El equipo utilizó sus hallazgos para crear un modelo predictivo más preciso al compararlo con los datos de vuelo.
Supercomputadora en Japón utilizada para simular vientos
Las turbulencias del aire pueden ser molestas durante los vuelos, ya que hacen temblar la cabina del avión incluso en un día soleado y sin nubes. Aunque la turbulencia del aire suele estar relacionada con las inclemencias del tiempo, también puede ocurrir en días despejados y soleados.
Estos movimientos turbulentos de aire, conocidos como turbulencia de aire claro (CAT), pueden ocurrir incluso cuando no hay nubes aparentes u otras perturbaciones meteorológicas.
Aunque las causas precisas del CAT no se conocen bien, se cree que la cizalladura del viento y la inestabilidad atmosférica son los principales contribuyentes.
CAT presenta una grave amenaza para la seguridad de la aviación. En un día tranquilo, la turbulencia abrupta puede causar lesiones a los pasajeros y la tripulación, dañar la aeronave e interferir con las operaciones de vuelo.
Por lo tanto, los investigadores pueden comprender mejor la CAT utilizando la simulación de grandes remolinos (LES), un método computacional de dinámica de fluidos utilizado para imitar estos flujos turbulentos.
Sin embargo, los investigadores observaron que uno de los mayores problemas con LES es el costo de la computación, a pesar de su importancia para la investigación sobre la turbulencia del aire. Se necesitan altos niveles de potencia de procesamiento para simular las complejas interacciones involucradas en LES.
El equipo de investigación utilizó la supercomputadora Fugaku, una computadora a exaescala, para imitar intrincadamente el proceso de creación de turbulencias utilizando LES de alta resolución. Es una máquina informática de alto rendimiento y actualmente es la segunda supercomputadora más rápida del mundo.
Simulación de ultra alta resolución
Los investigadores llevaron a cabo una simulación de ultra alta resolución del CAT sobre el aeropuerto de Haneda en Tokio durante el invierno, provocado por la baja presión y una cadena montañosa cercana.
Descubrieron que la onda de inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, un tipo particular de inestabilidad que ocurre en la interfaz entre dos capas de aire con diferentes velocidades, era responsable de la alteración en la velocidad del viento.
Después de realizar sus cálculos, el equipo intentó verificar que sus vórtices simulados coincidieran con los datos reales. En una oracionel Dr. Ryoichi Yoshimura de la Universidad de Nagoya señaló que hay suficientes datos de observación disponibles en el área de Tokio para respaldar sus hallazgos.
Yoshimura añadió que “hay muchos aviones sobrevolando los aeropuertos, lo que provoca muchos informes de turbulencias y la intensidad de los temblores”.
El equipo también utilizó observaciones atmosféricas realizadas desde un globo cerca de Tokio. Los cálculos se validaron utilizando los datos de agitación que se habían registrado en ese momento.
“Los resultados de esta investigación deberían conducir a una comprensión más profunda del principio y mecanismo de generación de turbulencias mediante simulación de alta resolución y permitirnos investigar con más detalle los efectos de las turbulencias en los aviones”, afirmó Yoshimura.
“Dado que se ha demostrado que se producen turbulencias significativas en la región 3D limitada, es posible realizar rutas sin volar en la región ajustando los niveles de vuelo si se conoce de antemano la presencia de turbulencias activas. LES proporcionaría una forma inteligente de volar al proporcionar información más precisa pronósticos de turbulencias y predicciones en tiempo real”, añadió Yoshimura.
Los hallazgos del equipo fueron publicado en la revista Geophysical Research Letters.
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