Grupo de Investigación:

Matemáticas para las Geociencias
*MAT-GEO*

Nuestro objetivo es aportar una perspectiva innovadora e interdisciplinaria a través del análisis no lineal y el modelado de sistemas geofísicos a partir de observaciones directas, indirectas y datos provenientes de modelos numéricos en la región de Sudamérica y el Atlántico Sur, apelando a técnicas que permitan mejorar nuestra comprensión de los mecanismos dinámicos y la predictibilidad a escala regional, en una gama amplia de escalas temporales.

El grupo MAT-GEO realiza sus investigaciones y desarrollos en el CIMA y en la IRL-IFAECI.
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Motivación

El cambio climático, los eventos extremos o la difusión de la polución constituyen ejemplos de fenómenos generalmente difíciles de comprender. El progreso del conocimiento de los mecanismos que rigen estos fenómenos y sus interacciones con otros factores ambientales requiere una modelización en la que la dinámica no lineal tiene un rol ineludible. Procesos tales como la advección o el mezclado turbulento resultan inabordables sin apelar a conceptos matemáticos que, no obstante, han sido relativamente poco difundidos en la comunidad científica geofísica.

Un ejemplo es del campo de la topología del caos, que pese a proveer un terreno fértil de aplicación a la ciencias de la atmósfera y los océanos, permanece mayormente inexplorado. Esta perspectiva teórica ofrece métodos concebidos para revelar la estructura subyacente que organiza un flujo en el espacio de fases, proveyendo una estrategia que relaciona los datos con las características matemáticas que debe tener un modelo correcto, permitiendo así la validación, la emulación y la inter-comparación de modelos y/o datos.



Características


El objetivo se inscribe en el eje temático “Métodos matemáticos para estudios de tiempo y el clima” de carácter es transversal y cuyo fin es el de concentrarse en la creación, el desarrollo y la aplicación de herramientas matemáticas al estudio del océano y la atmósfera.

El trabajo se realiza en estrecha interacción con con otros grupos de investigación dentro del CIMA, como DIVAR liderado por Carolina Vera y PROMOPLATA dirigido por Claudia Simionato; así como con otros ejes temáticos: “Variabilidad y cambio climático en el sur de Sudamérica”, (Marisol Osman); “Predicción del tiempo y del clima” (Juan Ruiz) y “Estudios del Atlántico Sur” (Martín Saraceno).


A fin de aportar una nueva visión y elementos para la comprensión de los sistemas dinámicos y el tratamiento de datos en teoría del caos, nuestro grupo de trabajo desarrolló, en el marco de una colaboración con Christophe Letellier, profesor de la Universidad de Rouen, el objeto matemático que llamamos "templex". La revista especializada Chaos, designó como artículo destacado a nuestro paper titulado "Templex: A bridge between homologies and templates for chaotic attractors". El trabajo forma parte del proyecto LEFE/MANU: NOISE y del proyecto CYAN (21-CLIMAT-05) del Programa CLIMAT-Amsud. Este programa regional, nacido en 2019, es una iniciativa de la cooperación francesa y de sus socios en América del Sur, y cuenta con financiamiento del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación.

Templex en los medios:

Historial de Proyectos:

Como antecedente mencionamos al proyecto MATH-GEO del Programa MathAmSud (2018-2019).
Actualmente las investigaciones y desarrollos estan enmarcados en dos proyectos internacionales liderados por Sciamarella:

CYAN: Climate dynamics Analysis from Data, es un proyecto del Programa Climat-AmSud que tiene por objeto implementar y aplicar métodos novedosos de análisis no lineal de datos para estudiar la dinámica del clima y la variabilidad climática en Sudamérica y en el Atlántico Sur, con un enfoque particular en la variabilidad climática estacional, el transporte lagrangiano y la producción de energía renovable. Involucra laboratorios e institutos de Francia, Argentina, Uruguay y Chile. [+INFO]

NOISE: Noise-Nonlinearity Interaction in Climate Dynamics, es un proyecto inter-organismo del área océano atmósfera del Programa LEFE/MANU cuyo objeto es investigar la estructura topológica de atractores aleatorios relevantes en la dinámica del clima, para comprender la interacción entre el ruido y la no linealidad de un sistema dinámico. Esta pregunta es central para el modelado de sistemas físicamente abiertos, no autónomos, con forzado -antropogénico- y aleatorio -natural-. El proyecto involucra como co-investigadores a Mickael Chekroun y a Michael Ghil. [+INFO]

TeMPlex: Topological Methods for the Planet's dynamics.
Este concepto innovador que tiene sus raíces en las principales contribuciones de Henri Poincaré - las propiedades de un sistema dinámico dependen de su topología-. Este proyecto propone el estudio de conjuntos de datos sobre la atmósfera, el océano y la hidrología, obtenidos mediante observaciones o simulaciones numéricas, utilizando el nuevo concepto de TEMPLEX, con la guía de un consorcio de expertos en cada uno de estos campos. [+INFO]

Integrantes:

Últimas publicaciones


Caterina Mosto, Gisela D. Charó, Christophe Letellier, Denisse Sciamarella (2024).
Templex-based dynamical units for a taxonomy of chaos. Chaos 34, 113111 (2024)
Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. https://doi.org/10.1063/5.0233160


Denisse Sciamarella, Gisela D. Charó (2024).
New Elements for a Theory of Chaos Topology. in: Topological Methods for Delay and Ordinary Differential Equations. Pages 191-211.
Editors: Pablo Amster, Pierluigi Benevieri.
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-031-61337-1


Charó, G. D., Ghil, M., & Sciamarella, D. (2023).
Random templex encodes topological tipping points in noise-driven chaotic dynamics. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 33(10).
https://doi.org/10.1063/5.0140660

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