Geofísica computacional

La geofísica computacional es el campo de estudio que utiliza cualquier tipo de cálculo numérico 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, lo que ha convertido a la geofísica computacional en una disciplina más desarrollada. ^{[ 1 ]} Debido al gran tamaño computacional de muchos problemas geofísicos, puede ser necesario un alto rendimiento computacional para realizar el análisis. ^{[ 2 ]} Las aplicaciones de modelado de la geofísica computacional incluyen el modelado atmosférico , el modelado oceánico , los modelos de circulación general y el modelado geológico . Además del modelado, algunos problemas de teledetección entran dentro del ámbito de la geofísica computacional, como la tomografía , los problemas inversos y la reconstrucción 3D .

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 variables geológicas importantes, derivadas de leyes, teorías y relaciones empíricas aceptadas". ^{[ 3 ]}  Los investigadores de todas las disciplinas de las ciencias ambientales utilizan frecuentemente los modelos geofísicos.

En la ciencia del clima, los modelos atmosféricos, oceánicos y de circulación general son una herramienta fundamental para los investigadores. Si bien la teledetección ha proporcionado cada vez más mediciones in situ de variables geofísicas, nada se compara con la resolución temporal y geoespacial de los datos que ofrecen los modelos. Aunque los datos pueden presentar problemas de precisión debido a las técnicas de extrapolación empleadas, el uso de datos modelados es una práctica comúnmente aceptada en las ciencias climáticas y meteorológicas. A menudo, estos modelos se utilizan junto con mediciones in situ.

Algunos modelos conocidos son

1. Proyecto de reanálisis NCEP/NCAR , un modelo atmosférico ^{[ 4 ]}
2. Sistema de Pronóstico Global , un modelo numérico de predicción meteorológica ^{[ 5 ]}
3. HYCOM, un modelo general de circulación oceánica ^{[ 6 ]}

Los modelos de sistemas geológicos se utilizan con frecuencia en la investigación, pero disponen de menos datos públicos que los modelos climáticos y meteorológicos. Existe una amplia gama de software disponible para la modelización geológica.

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 utilizar satélites, cámaras y emisión de ondas sonoras. ^{[ 7 ]} La ​​teledetección es inherentemente un tipo de medición indirecta, lo que significa que se debe realizar 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 puede clasificarse como geofísica computacional.

En Canadá , la geofísica computacional se ofrece como una carrera universitaria en forma de BSc (Hon.) con programa cooperativo en la Universidad de Carleton . ^{[ 8 ]}

En otros lugares, la Universidad Rice tiene un Centro de Geofísica Computacional, ^{[ 9 ]} mientras que la Universidad de Princeton , ^{[ 10 ]}  la Universidad de Texas , ^{[ 1 ]}  y el Instituto Tecnológico de California ^{[ 11 ]} tienen centros de investigación similares. Expertos, laboratorios, proyectos, pasantías, programas de pregrado, programas de posgrado y/o instalaciones en el programa existen en la Universidad de Queensland , la Universidad de Wyoming , la Universidad de Boston , la Universidad de Stanford , la Universidad de Uppsala , la Universidad Estatal de Kansas , la Universidad de Kingston , la Universidad Nacional Australiana , la Universidad de California, San Diego , la Universidad de Washington , la Universidad Tecnológica de Nanyang , ETH Zurich , la Universidad de Sydney , la Universidad Estatal de los Apalaches , la Universidad de Minnesota , la Universidad de Tasmania , la Universidad Bahria , la Universidad Estatal de Boise , la Universidad de Michigan , la Universidad de Oulu , la Universidad de Utah y otras.

Las organizaciones federales que estudian o aplican la geofísica computacional incluyen:

1. Laboratorios de Investigación del Sistema Terrestre de la NOAA ^{[ 12 ]}
2. División de Ciencias de la Tierra en la NASA ^{[ 13 ]}
3. Laboratorio de Geofísica Computacional en el Observatorio Terrestre de Singapur ^{[ 14 ]}

• EIDORS
• Geomodelador
• Petrel (software para yacimientos)
• Simulador de terremotos

• Dinámica de fluidos computacional
• Historia de la geofísica
• Lista de modelos de circulación oceánica
• reanálisis meteorológico
• Predicción numérica del tiempo