ECMWF IFS

De Reading en 1975 al ciclo 50r1

El ECMWF nació de un convenio europeo firmado en 1973, que entró en vigor el 1 de noviembre de 1975: en lugar de que cada país construyera por su cuenta un superordenador y un modelo global, los Estados miembros los pusieron en común en un centro dedicado a las previsiones a varios días vista, el «medio plazo». El centro se instaló en Reading, en Inglaterra, hizo sus primeras previsiones en tiempo real en junio de 1979 y su primera previsión operativa a medio plazo el 1 de agosto de 1979, en su primer superordenador Cray. Hoy es una organización intergubernamental de 23 Estados miembros, entre ellos Francia, y 12 Estados cooperantes.

El modelo de 1979 era un modelo en puntos de malla de la atmósfera global, con 15 niveles verticales. En abril de 1983 dio paso a un modelo espectral, que describe los campos como sumas de ondas sobre la esfera, y el 24 de noviembre de 1992 el ECMWF emitió sus primeras previsiones por conjuntos, el mismo año que el NCEP estadounidense. En marzo de 1994 tomó el relevo el Sistema Integrado de Previsión, el IFS: un código iniciado en 1987 junto con Météo-France, que explota su propia versión con el nombre de ARPEGE. «Integrado» significa que el tratamiento de las observaciones, la asimilación de datos, el modelo y el posproceso comparten un único código.

El 25 de noviembre de 1997 el ECMWF puso en servicio el 4D-Var, una forma de construir el estado inicial que explican las secciones siguientes; Météo-France lo siguió en 2000, y fueron los dos únicos sistemas 4D-Var operativos del siglo XX. La resolución no dejó de aumentar: en marzo de 2016 el ciclo 41r2 redujo el paso de malla de unos 16 a 9 km con una nueva malla «octaédrica cúbica», y en junio de 2023 el ciclo 48r1 llevó el conjunto a esos mismos 9 km. El 18 de octubre de 2022 la producción se trasladó de Reading a un nuevo centro de datos en Bolonia, Italia.

El ciclo actual, 50r1, entró en servicio el 12 de mayo de 2026 a partir de la pasada de las 06 UTC. Cierra una larga transición: la antigua previsión de alta resolución, HRES, y el miembro de «control» no perturbado del conjunto se habían hecho idénticos en el ciclo 49r1, y el ECMWF ya solo ejecuta uno de ellos, llamado control del ENS. Es esta pasada la que se sigue distribuyendo como la previsión única de alta resolución, y la que muchas aplicaciones, esta incluida, siguen llamando HRES. Desde 2025 el ECMWF ejecuta también un modelo de aprendizaje automático, el AIFS, que tiene su propia página.

Un modelo espectral sobre una malla octaédrica de 9 km

El IFS resuelve las ecuaciones primitivas de una atmósfera hidrostática: supone que las aceleraciones verticales son pequeñas frente a la gravedad, una aproximación que el ECMWF mantiene en operativo porque es estable y barata, mientras que los modelos de área limitada como AROME prescinden de ella para resolver la convección. El viento, la temperatura, la presión y la humedad se representan a la vez como coeficientes espectrales, ondas sobre la esfera en las que las derivadas horizontales son exactas, y como valores en una malla, donde se calcula la física; las transformadas espectrales pasan de una forma a otra en cada paso de tiempo.

Desde el ciclo 41r2 (2016) la malla es «octaédrica cúbica», escrita TCo1279: el truncamiento espectral conserva las ondas hasta el número 1279, y la malla, llamada O1280, tiene 2560 círculos de latitud de polo a polo, con menos puntos en cada círculo hacia los polos para que la separación se mantenga cerca de 9 km en todas partes. «Cúbica» significa que la onda más corta que representa el modelo abarca cuatro puntos de malla en lugar de dos, lo que es más preciso y requiere menos suavizado artificial. En la vertical, 137 niveles siguen el relieve cerca de la superficie y se convierten en superficies de presión en altura; los cuatro más bajos están a unos 10, 31, 54 y 79 m, y el más alto a 0,01 hPa, en la mesosfera.

El avance en el tiempo es semilagrangiano y semiimplícito: en lugar de calcular lo que atraviesa celdas fijas de la malla, el modelo sigue hacia atrás la trayectoria de cada parcela de aire durante un paso, lo que permite pasos largos sin que el cálculo se vuelva inestable. Lo que la malla no puede resolver se parametriza, es decir, se representa por su efecto medio: la convección mediante un esquema de flujo de masa heredero del de Tiedtke (1989), la turbulencia de la capa límite, las nubes y la precipitación con sus propias variables pronósticas, la radiación mediante el esquema ecRad y el frenado del relieve de escala inferior a la malla. La superficie terrestre es el modelo HTESSEL, con un modelo de lagos.

La atmósfera no se calcula sola: desde 2018 el mismo sistema acoplado funciona en todos los plazos, con el modelo oceánico NEMO y su modelo de hielo marino SI3 (NEMO4-SI3, totalmente acoplado desde el 50r1), y el modelo de oleaje ecWAM, que devuelve al viento la rugosidad del mar. Para un navegante, el principal límite es la escala: la onda más corta en una malla de 9 km mide unos 36 km, y un fenómeno debe ser aún mayor para quedar bien representado, de modo que una brisa marina, el efecto embudo entre dos islas o la aceleración frente a un cabo solo quedan esbozados, y una turbonada no se resuelve en absoluto, solo su efecto medio.

De 60 millones de observaciones a una previsión a 15 días

Cada día el ECMWF recibe unos 800 millones de observaciones y, tras el control de calidad, conserva unos 60 millones para el IFS, la mayoría procedentes de unos 90 instrumentos a bordo de satélites. Los satélites miden radiancias que dependen de la temperatura y la humedad del aire, vientos deducidos del movimiento de las nubes y vientos sobre el mar leídos en la rugosidad de su superficie; a ellos se suman radiosondeos, aviones, barcos, boyas y estaciones terrestres.

Estas observaciones se combinan con la previsión anterior mediante el 4D-Var, la asimilación variacional cuatridimensional: en una ventana de 12 horas, el modelo se ejecuta hacia delante, y su adjunto hacia atrás, para encontrar el estado inicial cuya previsión mejor se ajusta a cada observación en el momento en que se hizo, respetando a la vez la física del modelo. Un conjunto más pequeño de asimilaciones, el EDA, funciona en paralelo para estimar día a día la incertidumbre de la primera estimación. El ciclo 50r1 redujo los intervalos de observación de 30 a 15 minutos y admite más observaciones de temperatura a 2 m en la capa límite.

La previsión propiamente dicha se ejecuta en cuatro clústeres Atos BullSequana XH2000, más de un millón de núcleos de procesador en total, en el centro de datos del ECMWF en Bolonia, que asumió la producción operativa el 18 de octubre de 2022. Las pasadas parten de las 00, 06, 12 y 18 UTC: las de las 00 y 12 UTC llegan a 15 días (360 horas), las de las 06 y 18 UTC a 6 días (144 horas). Esta misma pasada es el control del conjunto, el ENS, cuyos otros 50 miembros parten de estados ligeramente perturbados y usan una física perturbada para muestrear la incertidumbre.

El Consejo del ECMWF decidió en diciembre de 2020 pasar a los datos abiertos. El subconjunto abierto gratuito llegó a 0,25°, unos 28 km, en marzo de 2024; el 1 de octubre de 2025 todo el catálogo en tiempo real pasó a la licencia Creative Commons CC BY 4.0 sin coste de información, aunque la entrega de grandes volúmenes sigue siendo de pago. Desde el 20 de octubre de 2026 el portal de datos abiertos publica también la misma previsión de 9 km en una malla de 0,1°, unas dos horas después de los archivos de 0,25°. Ambas son interpolaciones de la malla octaédrica nativa sobre mallas regulares de latitud y longitud, no pasadas distintas.

Cómo leerlo en el mar

El IFS es la referencia habitual a medio plazo: la posición y la profundidad de las borrascas, la extensión de un anticiclón, el momento en que llega un frente con varios días de antelación. Para una travesía oceánica o un largo tramo en alta mar, es el primer modelo con cuyo patrón general conviene comparar más allá de tres o cuatro días. Su conjunto asociado distingue una previsión fiable de una frágil: cuando los 50 miembros se dispersan, la pasada determinista merece menos confianza.

Sus puntos débiles son los de un modelo global de 9 km, que la malla de 0,1° de los datos abiertos, unos 11 km, apenas vuelve más grueso. Los efectos costeros quedan suavizados: brisas marinas, vientos catabáticos que bajan por los valles, la aceleración del viento alrededor de los cabos y entre las islas. El propio ECMWF enumera problemas conocidos que importan a los navegantes: las rachas extremas están infrarrepresentadas cuando interviene una convección vigorosa, las rachas fuertes pueden subestimarse justo frente a la costa, a sotavento de la tierra, y los vientos sobre las montañas suelen ser demasiado flojos.

En los trópicos, el IFS se usa mucho para prever la trayectoria de los ciclones tropicales, pero a 9 km subestima sus vientos máximos en comparación con los centros de aviso, y el error en la presión central de los sistemas pequeños puede superar los 50 hPa en casos extremos: cerca de un ciclón, siga los boletines oficiales en lugar del campo bruto. Pueden aparecer líneas de turbonada y anillos convectivos espurios, un problema que, según el ECMWF, persiste en el 50r1.

Frente a los demás: a lo largo de las costas de Francia y de Europa, AROME, ARPEGE Europe, ICON-EU e ICON-D2, más finos, ven lo que el IFS suaviza y merecen más peso durante los dos primeros días. Más allá, comparar la ruta ECMWF con las de GFS, ICON y el AIFS da una idea de la dispersión: donde las rutas coinciden, la previsión probablemente es sólida; donde ECMWF se aparta de los demás, la decisión queda abierta.

En Saily WR

Saily WR toma los datos abiertos del ECMWF en su malla más fina, 0,1°: el viento a 10 m, en sus componentes este-oeste y norte-sur, de cada una de las cuatro pasadas diarias de las 00, 06, 12 y 18 UTC, descargadas en cuanto se publican. Los pasos son de 3 horas hasta las 144 horas y luego de 6 horas hasta las 360 horas, 15 días; en origen, las pasadas de las 06 y 18 UTC se detienen en las 144 horas, y más allá una ruta continúa en la pasada anterior de las 00 o las 12 UTC, que el servidor conserva.

El modelo es global, así que se calcula una ruta ECMWF sean cuales sean la salida y la llegada. El barco navega, con su polar, en este viento interpolado en el espacio entre los puntos de malla y en el tiempo entre los pasos; con pasos de 3 y luego de 6 horas, una rolada rápida del viento entre dos pasos sale suavizada. La ruta ECMWF se dibuja junto a las de los demás modelos, con una corriente SMOC o RTOFS si usted elige una, y se mantiene alejada de tierra mediante la línea de costa de OpenStreetMap y, si lo pide, mediante una profundidad mínima. La página Datos muestra en directo en qué pasada ECMWF está la aplicación, su horizonte y su cobertura.