De la bahía de Chesapeake a una red nacional
El National Ocean Service (NOS) de la NOAA empezó a prever las aguas costeras con un modelo en el verano de 2001, cuando su Chesapeake Bay Operational Forecast System (CBOFS), desarrollado por el Coast Survey Development Laboratory con el Center for Operational Oceanographic Products and Services (CO-OPS), se declaró operativo y sus resultados se pusieron a disposición del público. Hasta 2011, CBOFS fue un modelo bidimensional ejecutado en los propios ordenadores del NOS, centrado en los niveles del agua y con un alcance de 30 horas.
El 29 de marzo de 2011 lo sustituyó un nuevo CBOFS tridimensional, basado en el Regional Ocean Modeling System (ROMS) de la Universidad Rutgers, con corrientes, temperatura y salinidad además de los niveles del agua, un horizonte ampliado a 48 horas y una ejecución en los ordenadores centrales de la NOAA, operados por NCEP Central Operations (NCO). El mismo día entraron en servicio dos sistemas hermanos basados en el mismo modelo: DBOFS para la bahía de Delaware y TBOFS para la bahía de Tampa.
La red creció después costa a costa. El sistema de la bahía de San Francisco, SFBOFS, basado en el modelo de malla no estructurada FVCOM, entró en servicio el 11 de marzo de 2014 en el Weather and Climate Operational Supercomputing System (WCOSS) de la NOAA; le siguieron el GoMOFS del golfo de Maine el 3 de enero de 2018, con un horizonte de 72 horas, y el CIOFS de Cook Inlet, en Alaska, el 23 de julio de 2019. El 22 de marzo de 2021, NGOFS2 fusionó tres sistemas anteriores del norte del golfo de México (NGOFS, NEGOFS y NWGOFS) en una única malla que llega hasta la costa mexicana.
El más reciente de los ocho que se usan aquí, SSCOFS, para el mar de los Salish y el río Columbia, entró en servicio en torno al 9 de septiembre de 2024: un modelo FVCOM del Puget Sound, el estrecho de Georgia y el río Columbia hasta la presa de Bonneville, que retiró el antiguo sistema del río Columbia, CREOFS, basado en el modelo SELFE. Además de estos, CO-OPS ejecuta un modelo de la costa oeste (WCOFS), sistemas para el puerto de Nueva York y el río St. Johns, y cuatro sistemas de los Grandes Lagos.
Dos núcleos de modelo: ROMS y FVCOM
Todos los OFS resuelven la misma física: las ecuaciones primitivas de un océano de superficie libre, hidrostático, con niveles del agua, corrientes tridimensionales, temperatura y salinidad, de modo que la marea, el viento, los aportes de los ríos y la densidad del agua mueven todos la corriente. En la vertical, ambos núcleos usan capas que siguen el relieve (capas sigma), que se estiran y se comprimen con la profundidad: de 10 capas en DBOFS y SSCOFS a 41 en NGOFS2.
Cinco de los ocho utilizan ROMS, el Regional Ocean Modeling System mantenido por la Universidad Rutgers, sobre una malla estructurada de cuadriláteros curvos u ortogonales que puede afinarse donde importa: CBOFS baja a unos 30 m a lo largo de los canales principales de la bahía y se estira hasta casi 5 km mar adentro, mientras que GoMOFS mantiene unos 700 m en todo el golfo de Maine.
Los otros tres utilizan FVCOM, el Finite Volume Community Ocean Model desarrollado por la Universidad de Massachusetts Dartmouth con la Woods Hole Oceanographic Institution. Su malla horizontal está formada por triángulos no estructurados, que pueden seguir una costa recortada y estrecharse en los pasos angostos sin afinar todo el dominio: los triángulos de NGOFS2 van de 45 m en los caños de marea, las bocas y las vías navegables interiores a 10 km a lo largo del contorno abierto, y SSCOFS tiene 239.734 nodos, separados 100 m dentro de los estuarios.
Todos funcionan dentro del mismo software, el Coastal Ocean Modeling Framework (COMF) escrito por CO-OPS, en el que se ejecuta cada OFS, desde la preparación de su forzamiento hasta la escritura de sus archivos de salida; en septiembre de 2024 pasó a la versión 3.6, con nuevos nombres de archivo para todos los sistemas.
Cómo se calcula un ciclo
Cada OFS se ejecuta cuatro veces al día, cada 6 horas. Un ciclo empieza con un análisis en tiempo real (nowcast) de las 6 horas que acaban de pasar, impulsado por lo que realmente ocurrió: vientos analizados (el Real-Time Mesoscale Analysis del NCEP en los nowcasts de algunos sistemas), caudales fluviales observados y, en algunos sistemas, los niveles del agua medidos en los mareógrafos del NOS. A partir de ese estado, la previsión se calcula después a 48 horas, o a 72 horas para SSCOFS y GoMOFS.
En la previsión, el viento y los flujos de calor proceden del North American Mesoscale model (NAM) del NCEP, con el GFS global como respaldo cuando el NAM se retrasa. El caudal de los ríos procede de las estaciones de aforo en tiempo real del U.S. Geological Survey, mantenido en su último valor observado durante toda la previsión; SSCOFS toma en cambio sus caudales fluviales del National Water Model.
En el contorno abierto hacia el mar, cada modelo necesita lo que hay más allá. La temperatura, la salinidad y el nivel del agua no mareal proceden del modelo oceánico global de la NOAA, G-RTOFS, o del Extra-Tropical Storm Surge model (ETSS) para el nivel del mar de algunos sistemas; la marea se añade a partir de bases de datos de mareas, como la de ADCIRC, que da a NGOFS2 treinta y siete componentes. La marea se propaga después por cada bahía y cada estrecho mediante la propia física del modelo.
NCEP Central Operations y CO-OPS vigilan las ejecuciones las veinticuatro horas. Los campos se escriben en NetCDF, cada hora en superficie, y se publican en el servidor NOMADS de la NOAA, en el servidor THREDDS de CO-OPS y, a través del programa NOAA Open Data Dissemination, en la nube de Amazon, en el bucket noaa-nos-ofs-pds, que conserva el histórico. La NOAA indica que estos datos están abiertos al público y pueden usarse como se desee, y solo pide que se la cite y que no se dé a entender ningún respaldo por su parte.
En el mar
En bahías, brazos de mar y estrechos, la corriente que encuentra un navegante es sobre todo la marea, comprimida y desviada por la forma de la costa: corre con más fuerza en una bocana o entre cabos, y la descarga de un río se suma a la vaciante. Son estructuras de unos pocos cientos de metros, que un modelo oceánico global, con celdas de unos 9 km, suaviza en un único valor o ignora por completo. Un OFS las dibuja, hora a hora, con el viento y los ríos del día sumados a la marea astronómica.
Cada sistema se verifica frente a las normas del NOS para la navegación: niveles del agua, velocidad y dirección de la corriente comparadas con las observaciones, y el repunte definido como una corriente inferior a medio nudo. Están ajustados para los canales principales y para el tráfico marítimo, que es donde las mallas son más finas; entre una playa y un canal, cerca de una roca o en una cala estrecha, la malla puede seguir siendo más gruesa que el lugar.
Sus previsiones solo son tan buenas como el viento del NAM que las impulsa, y una crecida de un río que se forma después de iniciada la pasada no está en la previsión, que mantiene el último caudal medido. La NOAA advierte también de que los OFS no son modelos de marea meteorológica y pueden ser imprecisos en fenómenos meteorológicos extremos: en un huracán o un temporal fuerte, los avisos oficiales tienen prioridad.
Para un navegante, estos modelos responden a preguntas prácticas: cuándo cambia la vaciante en la bocana de una bahía, si la corriente en un estrecho irá a favor o en contra del barco, hasta dónde empuja mar adentro la pluma de un río. Son orientaciones de un modelo, no medidas, y conviene leerlas junto a las predicciones de corrientes de marea de la NOAA.
NOAA OFS en Saily WR
Saily WR utiliza ocho OFS: SSCOFS, CBOFS, DBOFS, TBOFS, SFBOFS, CIOFS, GoMOFS y NGOFS2. Para cada uno, un servidor descarga la pasada completa más reciente, cuatro pasadas al día, con cada paso de previsión que publica la NOAA (cada hora, cada tres horas para GoMOFS y NGOFS2), desde el bucket público de la NOAA noaa-nos-ofs-pds; toma los archivos de malla regular, en los que la NOAA ha interpolado el modelo sobre una malla de longitud y latitud de 0,0025° a 0,01° (unos 250 m a 1 km), y solo conserva la corriente de superficie. La tierra del modelo y el mar fuera de su dominio se marcan como sin agua.
No hay nada que elegir: una ruta navega en la corriente de un OFS allí donde ese OFS tiene agua en ese punto, sin ninguna esquina de la celda de la malla en tierra, y un paso de previsión a esa hora. En el resto, y más allá del último paso del sistema, H+48 o H+72, navega en SMOC, la corriente global, con marea. Donde dos OFS se solapan, se toma el más fino, y de dos con el mismo paso, siempre el mismo.
Cerca de la costa, una celda de la malla regular del OFS con agua en una sola esquina sigue dando la corriente del OFS, tomada de sus puntos con agua; la ruta solo toma la corriente global donde ninguno de los cuatro puntos que la rodean tiene agua, en un puerto o un paso que la malla no ve. El resumen de la ruta nombra cada corriente que ha atravesado, en orden, por ejemplo «NOAA SSCOFS, luego SMOC»; en una ruta navegada en varias, la tabla de ruta, en pantalla e impresa, nombra la fuente de cada tramo, y el CSV tiene una columna «Fuente de la corriente». En el mapa de enrutamiento, la capa Corriente muestra la corriente del OFS dentro de sus aguas y la global a su alrededor.
Todavía no están todos los OFS. WCOFS, a lo largo de toda la costa oeste de EE. UU., solo se publica en su malla curvilínea; NYOFS y SJROFS usan formatos más antiguos; CREOFS y NECOFS no están en el bucket. Los cuatro sistemas de los Grandes Lagos, LEOFS, LMHOFS, LOOFS y LSOFS, llegarán cuando las rutas puedan navegar por lagos.
Los dominios
NOAA SSCOFS, mar de los Salish y río Columbia
SSCOFS cubre los mares interiores que comparten el estado de Washington y la Columbia Británica: el Puget Sound hasta sus brazos del sur, Admiralty Inlet, las islas San Juan, el estrecho de Juan de Fuca y el estrecho de Georgia, y después la costa del Pacífico hacia el sur hasta el río Columbia, que remonta hasta la presa de Bonneville. Es un modelo FVCOM, operativo desde septiembre de 2024, cuya malla triangular de 239.734 nodos tiene una finura de 100 m en los estuarios, 500 m en las cuencas profundas del Puget Sound y del estrecho de Georgia, y se vuelve más gruesa hasta 10 km sobre la plataforma continental.
Saily WR toma sus pasadas de las 03, 09, 15 y 21 UTC, cada hora de H+0 a H+72, en una malla de 0,005°. Son aguas donde manda la marea: la corriente de Admiralty Inlet, que cruza una ruta de Seattle a las islas San Juan, alcanza 2 a 3 nudos, y pasarlo con la creciente a favor o en contra cambia mucho la llegada. En la desembocadura del río Columbia, la descarga del río y la marea se encuentran sobre la barra, que el modelo resuelve a 100 a 200 m.
NOAA CBOFS, bahía de Chesapeake
CBOFS cubre toda la bahía de Chesapeake, desde el Chesapeake Bay Bridge-Tunnel en su boca, entre el cabo Henry y el cabo Charles, hasta Baltimore y la desembocadura del Susquehanna, con sus ríos de marea, y un trozo de la plataforma atlántica para que la bahía y el océano intercambien agua de forma realista. El más antiguo de los OFS, operativo en dos dimensiones desde 2001, funciona desde marzo de 2011 con ROMS, en una malla de unos 30 m de finura a lo largo de los canales principales de la bahía y de casi 5 km sobre la plataforma, con 20 capas.
Saily WR toma sus pasadas de las 00, 06, 12 y 18 UTC, cada hora de H+1 a H+48, en una malla de 0,005°. La bahía de Chesapeake es larga, y su corriente de marea no cambia en todas partes a la vez: en una travesía bajando la bahía, el modelo muestra dónde corre la vaciante o la creciente y cómo se suma a ella un viento sostenido a lo largo de la bahía. En el canal principal y en la entrada entre los cabos, conviene calcular bien la hora de paso según la corriente.
NOAA DBOFS, bahía y río Delaware
DBOFS cubre la bahía de Delaware, entre el cabo May y el cabo Henlopen, el tramo de marea del río Delaware más allá de Wilmington hasta Filadelfia, y un trozo de la plataforma continental frente a Nueva Jersey y Delaware, donde su contorno marino se ajusta a los niveles del agua medidos en Ocean City Inlet y Atlantic City. Modelo ROMS operativo desde marzo de 2011, tiene una malla de 100 m a 3 km y 10 capas.
Saily WR toma sus pasadas de las 00, 06, 12 y 18 UTC, cada hora de H+1 a H+48, en una malla de 0,005°. La entrada de la bahía y su canal principal de navegación concentran fuertes corrientes de marea, y contra un viento fresco una vaciante que sale de la bahía levanta una mar corta y empinada. Para una travesía subiendo o bajando la bahía, o doblando el cabo May, la marea es lo primero que hay que planificar.
NOAA TBOFS, bahía de Tampa
TBOFS cubre la bahía de Tampa, desde su entrada cerca de Egmont Key y el puente Sunshine Skyway hasta Tampa, St. Petersburg y Old Tampa Bay, y un trozo de la plataforma de Florida en el golfo de México, donde su nivel del mar se ajusta al mareógrafo de Clearwater Beach. Modelo ROMS operativo desde marzo de 2011, tiene una malla de 100 m a 1,2 km y 11 capas.
Saily WR toma sus pasadas de las 00, 06, 12 y 18 UTC, cada hora de H+1 a H+48, en una malla de 0,0025°, la más fina de los OFS en Saily WR junto con la de la bahía de San Francisco. La bahía se llena y se vacía por su entrada, así que su corriente corre con más fuerza en el canal de navegación bajo el puente y en la boca, mientras que sobre las partes menos profundas de la bahía pesa más el viento; un chubasco de verano o un frente frío pueden impulsar la corriente durante unas horas tanto como la marea.
NOAA SFBOFS, bahía de San Francisco
SFBOFS cubre todo el sistema de la bahía, South Bay, Central Bay, la bahía de San Pablo y la bahía de Suisun, el Golden Gate y la plataforma cercana desde Point Reyes hasta Point San Pedro. Operativo desde marzo de 2014, utiliza FVCOM con 54.120 nodos cuyos triángulos están separados unos 100 m cerca de la costa y hasta unos 10 m a lo largo de los canales de navegación, impulsado por los vientos del NAM a 4 km.
Saily WR toma sus pasadas de las 03, 09, 15 y 21 UTC, cada hora de H+0 a H+48, en una malla de 0,0025°. Toda la bahía se llena y se vacía por el Golden Gate, donde la corriente corre con más fuerza, y luego se abre en abanico entre las islas y los bajos de la Central Bay; una tarde de verano, cuando el viento del oeste entra con fuerza por el Gate, una vaciante en su contra levanta una mar empinada, y el cambio de marea desplaza el mejor carril a través de la bahía.
NOAA CIOFS, Cook Inlet
CIOFS cubre Cook Inlet, en Alaska, un brazo de mar de 180 millas de largo desde su boca cerca de Kennedy Entrance y la bahía de Kachemak hasta Anchorage, Knik Arm y Turnagain Arm, con las aguas del estrecho de Shelikof y de alrededor de la isla Kodiak, donde se verifica en Kodiak y Alitak. Operativo desde julio de 2019, utiliza ROMS en una malla ortogonal que va de 10 m en los estuarios y canales de la parte alta de la ensenada a 3,5 km mar adentro, con 30 capas, y cubre y descubre sus llanuras de fango con la marea.
Saily WR toma sus pasadas de las 00, 06, 12 y 18 UTC, cada hora de H+1 a H+48, en una malla de 0,005°. Con carreras de marea de unos treinta pies, llanuras de fango, grandes ríos glaciares y, en invierno, hielo marino, Cook Inlet tiene corrientes de marea fuertes y complejas que cambian con las horas, los días y las estaciones: en la parte alta de la ensenada, una travesía se planifica en función de la marea más que del viento, y un barco que pierde su corriente puede pasar horas sin avanzar.
NOAA GoMOFS, golfo de Maine
GoMOFS cubre el golfo de Maine en su conjunto: las costas de Massachusetts, New Hampshire y Maine desde el cabo Cod hasta la frontera canadiense, la bahía de Fundy, el banco de Georges y las aguas frente a Nantucket, y las aguas profundas más allá de la plataforma, hasta 4500 m a lo largo de su contorno abierto del sur. Operativo desde enero de 2018, es un modelo ROMS en una malla ortogonal de unos 700 m con 30 capas, que prevé a 72 horas.
Saily WR toma sus pasadas de las 00, 06, 12 y 18 UTC, cada 3 horas de H+3 a H+72, en una malla de 0,01°. Una fuerte marea domina la mayor parte del golfo, y crece hacia la bahía de Fundy, donde su carrera alcanza casi 15 m: allí, sobre el banco de Georges y frente al cabo Cod, la corriente de marea puede convertir una travesía favorable en una desfavorable en pocas horas, y el modelo muestra cuándo.
NOAA NGOFS2, norte del golfo de México
NGOFS2 cubre la costa estadounidense del golfo de México desde la frontera mexicana hasta el oeste del Panhandle de Florida, con la bahía de Corpus Christi, la bahía de Galveston, las marismas de Luisiana y la bahía de Barataria, el lago Pontchartrain, el bajo Misisipi hasta Baton Rouge y la bahía de Mobile, y después la costa mexicana hacia el sur y el golfo profundo mar adentro. Operativo desde marzo de 2021, sustituyó a tres sistemas anteriores con una única malla FVCOM de 303.714 nodos, de 45 m en los caños de marea, las bocas y las vías navegables interiores a 10 km en el contorno abierto, y 41 capas.
Saily WR toma sus pasadas de las 03, 09, 15 y 21 UTC, cada 3 horas de H+0 a H+48, en una malla de 0,01°. Cerca de la costa y sobre la plataforma, la corriente procede de la marea, del viento y, mar adentro, de la influencia de la corriente del Lazo, y en las bahías y los estuarios también de los ríos: corre con más fuerza en los pasos y las bocas de las islas barrera y en la desembocadura del Misisipi. En una tormenta tropical, los avisos de la NOAA, y no este modelo, tienen prioridad.
Fuentes
- Operational Forecast Systems, NOAA Center for Operational Oceanographic Products and Services (2026)
- Chesapeake Bay Operational Forecast System: Skill Assessment for 2001 and Improvements, NOAA Technical Memorandum NOS CS 1, NOAA Office of Coast Survey (2002)
- Technical Implementation Notice – Implementation of the new Oceanographic Forecast Modeling System for Chesapeake Bay, effective March 29, 2011, NOAA National Ocean Service (2011)
- Technical Implementation Notice – Implementation of the new Oceanographic Forecast Modeling System for the Delaware Bay, effective March 29, 2011, NOAA National Ocean Service (2011)
- Technical Implementation Notice – Implementation of the new Oceanographic Forecast Modeling System for the Tampa Bay, effective March 29, 2011, NOAA National Ocean Service (2011)
- Technical Implementation Notice 13-41 Amended – Implementation of the new Oceanographic Forecast Modeling System for the San Francisco Bay, delayed until March 11, 2014, NOAA National Ocean Service (2013)
- Service Change Notice 17-108 Updated – Implementation of new Oceanographic Forecast Modeling System for the Gulf of Maine, effective January 3, 2018, NOAA National Ocean Service (2017)
- Implementation of the Gulf of Maine Operational Forecast System (GoMOFS) and the Semi-Operational Nowcast/Forecast Skill Assessment, NOAA Technical Report NOS CO-OPS 088, NOAA Center for Operational Oceanographic Products and Services (2018)
- Service Change Notice 19-51 – Implementation of new Oceanographic Forecast Modeling Systems for the Cook Inlet and Lake Michigan and Lake Huron, effective July 23, 2019, NOAA National Ocean Service (2019)
- Service Change Notice 21-14 Updated – Implementation of new Oceanographic Forecast Modeling System for the U.S. West Coast (WCOFS) and the Upgraded Northern Gulf of Mexico (NGOFS2), effective March 22, 2021, NOAA National Ocean Service (2021)
- Service Change Notice 24-77 – NOS OFS Framework Version Updates and Implementation of Oceanographic Forecast Modeling Systems for the Salish Sea and Columbia River, effective on or about September 9, 2024, NOAA National Ocean Service (2024)
- NOAA Operational Forecast System (OFS), Registry of Open Data on AWS (2026)