Modelización avanzada para un futuro sostenible

Los expertos de CIMNE ofrecen capacidades de vanguardia en tecnologías de gemelos digitales y modelado complejo . Mediante el uso de sofisticados marcos computacionales y enfoques de aprendizaje automático, desarrollamos herramientas predictivas y de gestión que aprovechan el poder de los datos agregados para abordar los desafíos ambientales y sociales más urgentes .

Nuestras soluciones integrales de modelado combinan simulaciones físicas de alta fidelidad con análisis basados ​​en datos para crear réplicas digitales de sistemas complejos . Estas herramientas permiten a los responsables de la toma de decisiones a nivel local, regional e internacional comprender mejor los riesgos climáticos , optimizar la gestión de recursos y diseñar infraestructuras resilientes para un mundo en constante cambio.

Al integrar diversas fuentes de datos, desde observaciones satelitales hasta redes de monitoreo en tiempo real, las plataformas de CIMNE brindan información sin precedentes sobre los procesos ambientales, los sistemas energéticos, la dinámica urbana y la evolución costera . Este enfoque holístico transforma los datos brutos en conocimiento práctico, empoderando a los responsables políticos y a las comunidades para tomar decisiones basadas en la evidencia que protegen tanto los ecosistemas como el bienestar humano.

Las capacidades de modelado avanzadas de CIMNE se basan en una sofisticada integración de tecnologías y plataformas complementarias:

PIKSEL es una plataforma integral de gestión y predicción desarrollada por CIMNE en colaboración con la Generalitat de Cataluña . Integra modelos computacionales avanzados con datos ambientales , económicos y sociales del mundo real para generar conocimiento basado en la evidencia que permita diseñar políticas territoriales sostenibles.

PIKSEL sirve como una herramienta flexible que conecta las preocupaciones públicas con evidencia científica basada en datos y datos duros, ofreciendo una herramienta confiable para reducir la vulnerabilidad a los eventos climáticos extremos.

La plataforma aborda seis desafíos interconectados mediante modelos computacionales especializados, que incluyen la predicción de la evolución costera , la optimización de la eficiencia energética , la evaluación de la calidad del aire , la conservación de la biodiversidad y las estrategias de adaptación climática . PIKSEL está diseñada como una iniciativa holística capaz de abordar diversos desafíos ambientales, tecnológicos y sociales, a la vez que genera nuevas políticas para una dinámica territorial sostenible.

Las capacidades de PIKSEL se han probado en varios escenarios del mundo real con datos y conocimientos reales:

PIKSEL representa una iniciativa de colaboración entre la Generalitat de Cataluña, CIMNE y la Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech (UPC). Se trata de una solución abierta que permite sinergias con otros socios públicos y privados.

CIMNE es socio estratégico de Destination Earth (DestinE) , un ambicioso programa de la Comisión Europea para desarrollar un modelo digital de alta fidelidad de la Tierra. Esta iniciativa combina observaciones en tiempo real con amplios conjuntos de datos históricos para crear sofisticadas réplicas digitales de sistemas terrestres complejos, con especial atención a los fenómenos meteorológicos extremos y los impactos del cambio climático.

A través de DestinE, CIMNE aporta modelos computacionales avanzados y casos de uso que demuestran cómo los gemelos digitales pueden respaldar las estrategias de transformación verde y adaptación climática de Europa.

Polvo en Barcelona: Monitoreo de la calidad del aire urbano

• Objetivo : Desarrollar un marco de modelado integral para monitorear contaminantes del aire (PM2.5, PM10, polvo, aerosoles) en grandes áreas urbanas y producir pronósticos a corto plazo de alta resolución.
• Tecnología : Los expertos utilizaron modelos computacionales avanzados que integran simulaciones de flujo de viento con ecuaciones de transporte de partículas mediante el marco multifísico Kratos de CIMNE. El modelo analiza el movimiento de contaminantes a nivel de calle en la compleja geometría urbana de Barcelona.
• Impacto : Esta solución permite a los responsables políticos pronosticar eventos de contaminación con 72 horas de antelación, evaluar estrategias de mitigación mediante simulación digital e implementar intervenciones específicas que protejan la salud pública. Resultado esperado a largo plazo: reducción notable de muertes prematuras y enfermedades respiratorias.

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Energía en Cataluña: Demanda eléctrica predictiva

• Objetivo: Predecir la demanda de electricidad con alta resolución espacial y temporal para apoyar redes energéticas resilientes y sostenibles que enfrenten fenómenos meteorológicos extremos inducidos por el clima.
• Tecnología: Los investigadores utilizaron modelos de aprendizaje automático (XGBoost) entrenados con diversos conjuntos de datos, incluyendo datos históricos de consumo, predicciones meteorológicas, indicadores socioeconómicos y capacidad de generación de energías renovables. El modelo integra predicciones de gemelos digitales sobre clima y condiciones meteorológicas extremas.
• Impacto: La herramienta resultante facilita la correspondencia precisa entre la oferta y la demanda de electricidad en una región en transición hacia la generación renovable distribuida. Permite a los administradores de servicios públicos gestionar eficientemente los períodos de máxima demanda y planificar escenarios hipotéticos, apoyando así la transición hacia sistemas energéticos sostenibles.

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La plataforma Destination Earth proporciona acceso a un lago de datos centralizado que alberga datos federados de observaciones satelitales, modelos meteorológicos y redes de monitoreo ambiental. Las contribuciones de CIMNE incluyen:

• • Capacidades avanzadas de modelado computacional a través de Kratos Multiphysics
  • Herramientas de visualización y análisis a través de la plataforma de simulación GiD
  • Integración de datos ambientales de múltiples fuentes para el apoyo a la toma de decisiones
  • Aplicaciones de análisis predictivo y aprendizaje automático
  • Infraestructura informática de alto rendimiento para simulaciones a gran escala

• Portal PIKSEL
• Charla de café CIMNE: PIKSEL e interoperabilidad

• Sitio web oficial de Destination Earth
• Caso de uso: Polvo en Barcelona
• Caso de uso: Energía en Cataluña
• Modelos de predicción avanzados de CIMNE para DestinE
• Charla de café de CIMNE: Oportunidades de Destination Earth

• Repositorio de GitHub de Kratos Multiphysics
• Plataforma de simulación GiD
• Clúster de Investigación en Mecánica Estructural y de Partículas

Las soluciones avanzadas de modelado de CIMNE se adaptan para abordar sus desafíos regionales, nacionales u organizacionales específicos. Desde la resiliencia costera hasta la transición energética, la calidad del aire y la adaptación climática, colaboramos con los responsables de la toma de decisiones para crear soluciones basadas en la evidencia.