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25/02/2025

Fujitsu y la Universidad Nacional de Yokohama logran la primera predicción de tornados.

Fujitsu Limited y la Universidad Nacional de Yokohama han alcanzado un hito en la predicción meteorológica con el desarrollo de la primera predicción en tiempo real de múltiples tornados asociados a tifones, gracias a la tecnología avanzada del superordenador Fugaku. Este avance representa un salto significativo en la preparación y mitigación de desastres naturales, mejorando la capacidad de respuesta ante fenómenos meteorológicos extremos.

Un modelo revolucionario de predicción meteorológica

El logro ha sido posible mediante el uso de un procesamiento paralelo optimizado a gran escala junto con la versión mejorada del Cloud Resolving Storm Simulator (CReSS), desarrollado por el profesor Kazuhisa Tsuboki. Gracias a este enfoque, se han logrado simulaciones de alta resolución, abarcando desde tifones a gran escala hasta tornados de menor tamaño, con una precisión sin precedentes en tiempo real.

Durante la simulación del tifón n.º 10, que impactó la región de Kyushu, Japón, en agosto de 2024, se logró reducir el tiempo de predicción de más de 11 horas a solo 80 minutos. Esto permitió anticipar la formación de tornados con cuatro horas de antelación, un avance crucial para la eficacia de los sistemas de alerta temprana. Además, este cálculo utilizó solo el 5% de los recursos computacionales de Fugaku, lo que sugiere potencial para predicciones aún más rápidas y a mayor escala en el futuro.

Contexto: el reto de predecir tornados asociados a tifones

Aproximadamente el 20% de los tornados en Japón se generan en el contexto de un tifón. Aunque desde 2008 el país emite alertas de tornado, estas presentan limitaciones en precisión y tiempo de anticipación, con una duración media de solo una hora.

Con el aumento de la severidad de los tifones debido al calentamiento global, Fujitsu y la Universidad Nacional de Yokohama iniciaron en noviembre de 2022 un proyecto de investigación conjunta bajo el marco del Laboratorio de Investigación Científica y Tecnológica de Tifones. Su objetivo es mejorar la comprensión de los mecanismos de formación de tifones y acelerar las simulaciones predictivas.

Resultados clave del proyecto de investigación

1. Avances tecnológicos en el modelo de simulación

El simulador CReSS permite realizar predicciones meteorológicas de alta precisión, con escalas que van desde 50 m hasta 2000 km, lo que facilita el análisis de tormentas supercelulares generadoras de tornados.

Sin embargo, el modelo original de CReSS no estaba optimizado para el procesamiento paralelo en miles de nodos, lo que resultaba en tiempos de cálculo excesivos. Para resolver esto, se creó una versión ligera de CReSS, que reduce la demanda computacional sin sacrificar precisión.

Además, se implementaron tecnologías de procesamiento paralelo a gran escala de Fujitsu, optimizando el mapeo del procesamiento de simulación y ejecutando computación superpuesta con salida de archivos. Estas mejoras permitieron una reducción drástica en los tiempos de simulación dentro de Fugaku, logrando predicciones en tiempo real.

2. Simulación exitosa del tifón n.º 10 en Kyushu

Utilizando 8192 nodos de Fugaku, se realizaron experimentos de predicción con datos espaciales en 3D, incluyendo temperatura, presión, humedad, dirección y velocidad del viento.

Los resultados fueron contundentes:
✅ Reproducción precisa de la formación de múltiples tornados en la costa oriental de Kyushu.
✅ Simulación completa del tifón y visualización detallada del movimiento de vientos y nubes en un área de 20 km x 20 km.
✅ Reducción del tiempo de predicción a 80 minutos, permitiendo alertas con cuatro horas de antelación.

Impacto y declaraciones de los líderes del proyecto

Seishi Okamoto, vicepresidente ejecutivo y director de Investigación de Fujitsu Limited, destacó la importancia de este avance:
"Este éxito refuerza nuestra capacidad para integrar tecnología avanzada en la mitigación de desastres climáticos. Seguiremos desarrollando innovaciones que contribuyan a reducir el impacto ambiental y mejorar los sistemas de alerta temprana.”

Por su parte, Hironori Fudeyasu, director del Instituto de Ciencias Multidisciplinarias de la Universidad Nacional de Yokohama, subrayó el impacto de la supercomputación en la meteorología:
"El uso del superordenador Fugaku y los modelos de alta resolución ha permitido alcanzar un nivel de precisión sin precedentes en la predicción de tornados asociados a tifones. Este avance supone un hito en la mejora de los sistemas de alerta temprana y en la reducción del riesgo de desastres."

Planes futuros: inteligencia artificial y mejora de predicciones

En los próximos meses, Fujitsu y la Universidad Nacional de Yokohama planean:
🔹 Publicar la versión paralela a gran escala de CReSS para la comunidad investigadora en 2024.
🔹 Integrar tecnología de inteligencia artificial (IA) para mejorar la precisión y velocidad de predicción.
🔹 Ampliar el uso de la supercomputación en estudios meteorológicos avanzados.

Con estos esfuerzos, ambas organizaciones buscan contribuir a la mitigación de desastres climáticos y abordar los desafíos ambientales globales.

Conclusión: un paso adelante en la predicción de desastres naturales

Este avance tecnológico marca un antes y un después en la predicción en tiempo real de tornados asociados a tifones, abriendo nuevas posibilidades en la mitigación del impacto de desastres naturales.

Gracias a la combinación de supercomputación, modelado avanzado y optimización de procesamiento paralelo, Fujitsu y la Universidad Nacional de Yokohama han sentado las bases para un futuro en el que la predicción precisa y temprana de fenómenos extremos pueda salvar vidas y reducir daños materiales.