Centro de Investigaciones
del Mar y la Atmósfera
Instituto Universidad de Buenos Aires UBA
Consejo Nacional de Investigaciones
Científicas y Técnicas
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 topológico 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 el IRL-IFAECI.
Miembros de MAT-GEO junto a algunos de los colaboradores del lado argentino -como Pablo Amster, Martín Saraceno y Marisol Osman- y del lado francés -como Michael Ghil, Sabrina Speich y Davide Faranda-, durante las jornadas de lanzamiento del proyecto TeMPlex, en la ciudad de París.
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 caótica o el mezclado turbulento resultan inabordables sin apelar a nuevos conceptos matemáticos.
La topología del caos, en particular, 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 transversal y cuyo fin es el de concentrarse en la creación, el desarrollo y la aplicación de herramientas
matemáticas para el 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).
Se están poniendo en marcha trabajos con el grupo ILLAPA
"Mecanismos del clima regional y sus impactos" (Anna Sorensson; Lluis Fita Borrell)
y con el IFADyFE (Instituto Franco-Argentino de Dinámica de Fluidos para el Medio Ambiente) .
Para aportar una nueva visión y elementos a la comprensión de los sistemas dinámicos y el tratamiento de datos en teoría del caos, nuestro grupo desarrolló, en el marco de una colaboración con Christophe Letellier, el objeto matemático que llamamos "templex".
MAT-GEO en los medios:
- Científicas argentinas crean “templex”: un sistema que promete revolucionar la matemática (Página 12)
- Científicas argentinas reconocidas por crear el “templex”, un nuevo modo de abordar la teoría del caos (MinCYT)
- Résultat scientifique Océan Atmosphère - Templex: une nouvelle mathématique pour comprendre le chaos (INSU-CNRS)
- Des scientifiques franco-argentins ont été reconnus pour avoir crée le «Templex», une nouvelle approche de la théorie du chaos (Bureau du CNRS en Amérique du Sud)
- ¿Qué podemos predecir del cambio climático? La Inteligencia Artificial irrumpe en la metereología (Revista Ñ)
- Noche de las Ideas 2024 : Cambio climático, algoritmos e inteligencia artificial: prevención, anticipación y adaptación. Conversatorio con Denisse Sciamarella, Marisol Osman y Juan Ruiz (Clarín)
- La teoría de los sistemas dinámicos, una herramienta para analizar el clima, las corrientes oceánicas o una epidemia (Revista Ñ)
- Caos y control : el dispositivo, llamado templex, captó la atención del mundo (NEXciencia)
- ¿La circulación oceánica que regula el clima del planeta podría colapsar? (infobae)
Feria de Tesis 2025 del Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos (DCAO) de la FCEN-UBA. Poster MAT-GEO
Historial de Proyectos:
TeMPlex: Topological Methods for the Planet's Dynamics, es un proyecto de investigación colaborativo (PRC por sus siglas en francés) entre el CIMA-IFAECI en Argentina y cuatro laboratorios (LMD, CECI, LSCE y CORIA) en Francia. Fue financiado en 2023 por la Agence Nationale de la Recherche (ANR). Tiene un eje teórico y tres ejes de aplicación en atmósfera, océano e hidrología. [+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]
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]
MATH-GEO: MATHematical methods for GEOphysical flows (2018-2019) es un proyecto del Programa MathAmSud que busca desarrollar nuevos métodos matemáticos para aplicaciones oceanográficas y atmosféricas, orientados a generar estrategias innovadoras para la modelización de orden reducido, con una posible aplicación a la predicción a corto plazo para la operación de parques eólicos, así como en la investigación de la dinámica de la atmósfera, el océano y el clima, y en el análisis de datos en forma de trayectorias de trazadores. [+INFO]
Integrantes:
Publicaciones destacadas
Charó, G. D., Sciamarella, D., Ruiz, J., Pierini, S., & Ghil, M. (2025).
Topological modes of variability of the wind-driven ocean circulation.
Nonlinear Sciences. Chaotic Dynamics
https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.01782
C. Mosto, G. D. Charó, F. Sévellec, P. Tandéo, J. Ruiz, and D. Sciamarella. (2025).
A templex-based study of the Atlantic Meridional Overturning Circulation dynamics in idealized chaotic models.
Chaos, 35(1):013113
https://doi.org/10.1063/5.0231713
Charó, G. D., Faranda, D., & Sciamarella, D. (2024).
Persistent generatexes: unveiling the dynamical paths in complex systems.
In Spires 2024-4th Annual Centre for Topological Data Analysis conference.
https://hal.science/hal-04776719v1/file/Oxford_poster.pdf
M. Ghil and D. Sciamarella (2024).
Climate Change and Climate Variability: Nonlinear, Random, and Topological Aspects
In book: Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences.
DOI:10.1016/B978-0-323-96026-7.00165-X
Caterina Mosto, Gisela D. Charó, Christophe Letellier, Denisse Sciamarella (2024).
(FEATURED) 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
M. Ghil and D. Sciamarella (2023).
Review article: Dynamical systems, algebraic topology and the climate sciences.
Nonlinear Processes in Geophysics, 30(4), pp.399-434 (2023)
https://doi.org/10.5194/npg-30-399-2023
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
Charó, G. D., Letellier, C., & Sciamarella, D. (2022).
(FEATURED) Templex: A bridge between homologies and templates for chaotic attractors.
Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 32(8).
https://doi.org/10.1063/5.0092933