Científicos de la AOML y la GFDL inician un esfuerzo de base para fortalecer la colaboración

En el otoño de 2019, el oceanógrafo Renellys Pérez del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) se puso en contacto con el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos (GFDL) y con la oceanógrafa de la Universidad de Princeton, Sonya Legg, para intercambiar ideas sobre la forma en que ambos laboratorios podrían aumentar su colaboración. Debido a una relación de trabajo previa establecida con Legg en MPOWIR, un grupo de mentores creado para mejorar la retención de las mujeres en la oceanografía física y US CLIVAR, Pérez pudo proponer un taller de colaboración.

Pérez y Legg comenzaron por identificar las diversas barreras que impedían que los laboratorios trabajaran juntos, entre ellas la falta de acceso a los resultados de los modelos, el conocimiento de los conjuntos de datos de observación disponibles, el conocimiento de las observaciones que necesitaba la comunidad de modelistas y la confusión sobre a quién contactar. Legg explicó que una de las mayores barreras era el tiempo. 

"A menudo, los investigadores que son más visibles para las personas fuera de su propio laboratorio son las personas de mayor edad que están muy ocupadas con múltiples compromisos, y por lo tanto no pueden asumir nuevas colaboraciones", dijo Legg. "Sin embargo, los científicos de carrera anteriores con talento, que tal vez no sean tan conocidos, podrían ser más capaces de colaborar y proporcionar formas de establecer conexiones, lo que conduciría a colaboraciones que podrían beneficiar a sus carreras".

Cuanto más hablaban los dos oceanógrafos sobre el aumento de las colaboraciones en sus investigaciones, más se daban cuenta de que ya había más asociaciones establecidas entre otras divisiones dentro de sus laboratorios, como en la investigación sobre huracanes.

"Habíamos identificado que podíamos hacer un taller virtual entre los dos laboratorios, pero nos dimos cuenta de que necesitábamos llegar a otras personas (más allá de nuestras divisiones) para reflejar ese espectro de interacción", dijo Pérez. "Creció en este enorme esfuerzo de forma orgánica, y empezamos a atraer a otras personas para que nos ayudaran a organizar un evento". 

Pérez y Legg crearon un comité de planificación de talleres con representación de ambos laboratorios. Su taller virtual se convirtió en un esfuerzo de base de los científicos que querían construir conexiones más fuertes con los investigadores a través de AOML y GFDL. Querían aprovechar mejor la experiencia en observación y modelización presente en ambos laboratorios. De acuerdo con Pérez, los científicos de GFDL están constantemente ejecutando un increíble conjunto de modelos, pero no siempre está claro para los investigadores de AOML que quieren usar esos modelos cuál es el mejor para su estudio de procesos. 

"No es sólo que el modelo que necesitas no esté disponible públicamente, es que necesitas saber de un experto cuál es el mejor para darte los mejores resultados para tu proyecto específico", dijo Pérez. "Si estás estudiando la productividad en el Golfo de México puedes necesitar un modelo de resolución fina que no esté disponible para el público en general, pero alguien (en la NOAA) tiene este gran modelo y pueden darte acceso al modelo si colaboras con ellos".

Antes de que los laboratorios se reunieran virtualmente, el comité de planificación preparó una encuesta para recoger un censo del estado actual de las colaboraciones entre laboratorios. También proporcionó información sobre temas de investigación, modelos y observaciones de interés entre los dos laboratorios. Se descubrió que el 33% de los encuestados habían establecido colaboraciones a largo plazo, pero la mayoría de los investigadores estaban ansiosos por iniciar una nueva colaboración y estaban interesados en sugerencias sobre cómo hacerlo.

Histograma que muestra el estado de las colaboraciones entre laboratorios basado en las respuestas a la encuesta previa a la reunión.

Casi un año después de las primeras discusiones, el primer taller de Conexiones Científicas de AOML/GFDL tuvo lugar en agosto de 2020. Con hasta 140 participantes, este taller se centró en la investigación regional del Atlántico, el Golfo de México y el Caribe y consistió en cuatro sesiones de taller de dos horas de duración: ecosistemas y biogeoquímica; clima y extremos; predicción de subestaciones a estaciones; y fenómenos interanuales a décadas.  

Si bien una reunión de dos días no podía abarcar toda la amplitud de las investigaciones realizadas en ambos laboratorios, las sesiones se diseñaron para que fueran transversales y abarcaran el mayor número posible de disciplinas.

"Los diferentes temas fueron elegidos para atraer a una amplia muestra de investigadores de los dos laboratorios. Por ejemplo, entre los oradores figuraban investigadores de cuatro de las cinco divisiones científicas de GFDL e incluían tanto científicos federales como investigadores del Instituto Cooperativo para la Modelización del Sistema Terrestre", dijo Legg. "Se alentó a los organizadores de las sesiones a incluir a científicos en diferentes etapas de sus carreras y a prestar atención al equilibrio de género y a otros aspectos de la diversidad". 

Según Pérez, participaron oradores de las tres divisiones científicas de la AOML, incluidos investigadores federales, del Instituto Cooperativo de Estudios Marinos y Atmosféricos (CIMAS) y del Instituto del Golfo Norte (NGI).

En cada sesión se dedicó aproximadamente una hora a charlas programadas de entre 5 y 20 minutos de duración, seguidas de oportunidades para compartir diapositivas sobre ideas de investigación en colaboración en curso o nuevas. Al final de cada sesión, se pidió a los participantes que identificaran los temas de investigación de interés común y las formas en que el liderazgo podría apoyar las colaboraciones entre laboratorios. Los científicos también examinaron la amplitud de los conjuntos de datos de observación y los modelos disponibles para compartir y formularon recomendaciones sobre la manera de hacerlo. 

"Este es un gran punto de partida; le dio a la gente una lista de más de 10 temas con investigadores de ambos laboratorios trabajando en problemas similares", dijo Pérez. "Ahora sabemos quién es una persona con la que podemos contactar, y que están interesados en colaborar porque dieron una charla en el taller".

Los científicos compartieron temas como la alcalinidad en los modelos y observaciones de biogeoquímica y la reducción de escala del modelo climático global. También se mencionaron el polvo africano y la circulación de vuelco de los meridianos del Atlántico. El comité de planificación conocía algunos de estos temas de antemano pero, según Pérez, muchos eran sorpresas.  

Las recomendaciones del taller fueron compiladas y sintetizadas por los miembros del comité, y un informe final será distribuido a ambos laboratorios. Las recomendaciones incluyeron la creación de una lista de puntos de contacto para la colaboración de ambas instituciones, una lista de administradores de datos de modelos/observaciones, la creación de una reunión quincenal o mensual de ciencia y desarrollo de modelos, sesiones de tutoría entre laboratorios, y más. Los científicos también debatieron la posibilidad de establecer un programa de intercambio postdoctoral.

"Algunas personas señalaron que a menudo competimos por los mismos científicos de carrera inicial", dijo Pérez. "Así que en lugar de ser una competencia, los científicos de carrera temprana podrían ir a un laboratorio y luego pasar parte de su tiempo en el otro laboratorio para obtener una experiencia postdoctoral más completa, y aportar su experiencia al otro laboratorio en el proceso".

El comité organizador del taller está llevando a cabo actualmente una encuesta posterior a la reunión que se utilizará para planificar futuras reuniones virtuales. La Oficina de Investigación Oceánica y Atmosférica de la NOAA recomendó una mayor colaboración entre el AOML y el GFDL durante la revisión del laboratorio del AOML en 2019. Este taller virtual se amplió para obtener una lista de recomendaciones claras y aplicables sobre cómo fomentar esas interacciones.

"Había alrededor de una docena de temas de investigación que parecen ser de interés para la gente de los laboratorios y creo que son un fruto de poca monta en términos de dónde podríamos empezar", dijo Pérez. "Creo que sería genial continuar con los talleres de GFDL y AOML y convertirlos en un evento anual."

Comité organizador del taller de Conexiones Científicas AOML/GFDL: Renellys Perez (AOML), Sonya Legg (Princeton), Leticia Barbero (CIMAS/AOML), Jan-Huey Chen (GFDL/UCAR), John Dunne (GFDL), Sundararaman Gopalakrishnan (AOML), Lucas Harris (GFDL), Matthew Harrison (GFDL), Sang-Ki Lee (AOML), y Robert Rogers (AOML).

Captura de pantalla de un subconjunto de los participantes virtuales el 12 de agosto de 2020.

Sesión de Ecosistemas y Biogeoquímica 

  1. Jasmin John presentó un panorama general de los modelos del sistema terrestre GFDL y destacó la importancia de la resolución horizontal para los procesos costeros. 
  2. Chris Kelbe presentó un panorama general de la labor que se realiza actualmente en el AOML en relación con la vigilancia del ciclo del carbono oceánico de los inventarios y flujos de carbono; los experimentos y la vigilancia de los laboratorios de investigación de corales; la calidad del agua; los 'ómicos (genómica oceánica) para la detección temprana de los factores de estrés de los organismos; la elaboración de modelos en el Golfo de México (GOM); y las evaluaciones de los ecosistemas. 
  3. Stephanie Rosales habló sobre los ecosistemas de los arrecifes y la investigación de su grupo sobre la evaluación de la amenaza de los arrecifes por medio del calentamiento de los océanos, el aumento del nivel del mar, las tormentas y la acidificación de los océanos. Stephanie Rosales también habló del trabajo sobre la enfermedad de la pérdida de tejido de los corales pétreos realizado en el AOML, la atribución de un evento de enfermedad de los corales en 2014 relacionado con las operaciones de dragado cerca del puerto de Miami, así como el seguimiento de la enfermedad de los corales en general.  
  4. Fabián Gómez expuso su labor sobre la modelización biogeoquímica de los océanos en el Golfo de México utilizando el sistema regional de modelización de los océanos (ROMS), incluidas las comparaciones del presupuesto de carbono, el análisis de las tendencias decenales del carbono inorgánico disuelto (CID) y la alcalinidad, y la relación de esta última con los cambios en el sistema del río Mississippi Atchafalaya (MARS). 
  5. Enrique Curchitser analizó el desarrollo regional del MOM6 (Modelo Modular del Océano, versión 6) y los trabajos recientes que incorporan las mareas. 
  6. Charles Stock hizo una presentación sobre la gama de aplicaciones de los ecosistemas y la pesca con los modelos de GFDL. 

Sesión sobre el clima y los extremos 

  1. Lucas Harris presentó una visión general del modelado de la predicción del tiempo a S2S de GFDL, centrándose en el sistema basado en FV3 para el modelado de alta resolución para los dominios Tierra-a-Local (SHiELD) y el valor del modelado unificado sin fisuras.
  2. Sundararaman Gopalakrishnan habló de la investigación sobre la elaboración de modelos de huracanes utilizando una jerarquía de modelos anidados, el uso de observaciones para mejorar la parametrización de esos modelos y el objetivo futuro del Sistema de Análisis y Previsión de Huracanes, HAFS (que utilizará la capacidad de nidos móviles que se está aplicando en el FV3 para seguir todos los huracanes), en colaboración con GFDL. 
  3. Ghassan Alaka describió un instrumento de evaluación en tiempo real para el HAFS(www.storm.aoml.gov/viewer), destacando estudios de casos de cómo las observaciones de la atmósfera y el océano en tiempo real ayudan a comprender los sesgos de los modelos (por ejemplo, mejorar la inclinación de los vórtices), y también explicó cómo las observaciones oceánicas pueden proporcionar un suministro de entalpía a las tormentas. 
  4. Lisa Bucci describió las observaciones de la atmósfera y el océano recogidas como parte de los experimentos de pronóstico de la intensidad (y las escalas para las que son útiles) para vigilar la intensidad/estructura de los huracanes, apoyar los pronósticos y los objetivos futuros de añadir más información sobre estructura/peligros. 
  5. Robert Rogers explicó el difícil reto que supone mejorar las previsiones de intensidad, en particular la intensificación rápida, cómo la mejora de la representación de los procesos físicos en los modelos (es decir, la difusividad y la estructura de los ciclones tropicales) puede aumentar la capacidad de previsión, y la nueva tecnología que puede tomar muestras en la capa límite donde las aeronaves no pueden ir. 

Sesión de predicción de subestacional a estacional (S2S) 

  1. Jan-Huey Chen dio una introducción a las capacidades de investigación de S2S en la GFDL. 
  2. Feiyu Lu habló del sistema de modelización de próxima generación de GFDL para la predicción y proyección estacional a multidecadal, llamado SPEAR (Seamless system for Prediction and EArth system Research), que se centra en la predicción estacional, la asimilación de datos oceánicos y la reducción del sesgo. 
  3. Baoqiang Xiang hizo una presentación sobre la predicción subestacional de los extremos de frío terrestre. Los días de frío extremo (DCE) son hábilmente pronosticados por el modelo del Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos de Medio Alcance (ECMWF) con 2-4 semanas de anticipación sobre una gran fracción de la región terrestre del Hemisferio Norte. 
  4. Sang-Ki Lee dio una breve visión general de los proyectos actuales que abordan las cuestiones de S2S en el AOML. 
  5. Hosmay López describió un proyecto para desarrollar un sistema de predicción de olas de calor y sequías para los Estados Unidos. 
  6. Dongmin Kim describió cómo la supresión de la convección del Pacífico nororiental inducida por la Oscilación de Madden-Julian aumenta la tornadogénesis de los Estados Unidos.

Sesión de fenómenos interanual a decadal 

  1. Mike Winton discutió el modelo CM4 de GFDL, describiendo cómo el CM4 y el ESM4 difieren de los modelos de pronóstico SHIELD y SPEAR.
  2. Rick Lumpkin proporcionó una visión general de las observaciones a largo plazo del AOML y las capacidades y la cobertura de programas de observación como Argo, el programa global de vagabundos, el proyecto Western Boundary Time Series, el proyecto MOC del Atlántico Sudoccidental, la repetición de la hidrografía y los estudios de CO2, el proyecto Prediction and Research Moored Array in the Tropical Atlantic (PIRATA), y los planeadores de huracanes de la NOAA. 
  3. Greg Foltz habló de la investigación sobre las interacciones aire-mar en el Atlántico tropical y la retroalimentación entre la TSM, la lluvia del Sahel y el polvo del Sahara. 
  4. Xiaosong Yang describió la inicialización y la predicción decenal en el Atlántico utilizando el modelo acoplado SPEAR. 
  5. Shenfu Dong analizó las observaciones interanuales a decenales de la AMOC captadas por los esfuerzos de vigilancia de la AOML (y sus asociados) tanto en el Atlántico Norte como en el Sur utilizando diversas plataformas. 
  6. Rong Zhang examinó la variabilidad de la baja frecuencia de los AMOC y los impactos climáticos asociados.