RTOFS

Del HYCOM de la Marina al océano diario de la NOAA

Los National Centers for Environmental Prediction (NCEP) de la NOAA, que ejecutan el modelo meteorológico GFS, empezaron a prever el océano en diciembre de 2005 con un RTOFS Atlántico, que cubría la cuenca del Atlántico Norte y las aguas costeras de Estados Unidos, la corriente del Golfo y el golfo de México. Su sucesor global, RTOFS Global, entró en servicio el 25 de octubre de 2011: el primer sistema global de previsión oceánica de la NOAA capaz de resolver los remolinos, construido en estrecha colaboración con la Marina de Estados Unidos. En 2016, el NCEP propuso retirar el sistema atlántico, ya superado entonces por el global.

Su modelo oceánico, HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), surgió de modelos isopicnos como el Miami Isopycnic Coordinate Ocean Model (MICOM), sobre las bases sentadas por Rainer Bleck, y lo desarrolló la Universidad de Miami con el Naval Research Laboratory. La Marina lo utilizaba en su propio Global Ocean Forecasting System (GOFS 3.1 — HYCOM de 41 capas con análisis NCODA a 1/12°). La versión 1.0 de RTOFS se reiniciaba cada día a partir de un análisis elaborado por la Naval Oceanographic Office con NCODA, y el NCEP adaptó el modelo a su propio forzamiento atmosférico, procedente del GDAS y del GFS.

El 17 de octubre de 2015, la versión 1.1 pasó de 32 a 41 capas, nueve de ellas añadidas cerca de la superficie, acopló HYCOM con el modelo de hielo marino CICE de Los Alamos, mejoró la batimetría hasta una profundidad mínima de 5 m y adoptó una ecuación de estado de 17 términos. La versión 2.0, operativa en diciembre de 2020, trasladó el análisis diario al propio NCEP, a su Environmental Modeling Center, con un sistema propio, RTOFS-DA. Llegaron después correcciones de sesgo cerca del ecuador y nuevos satélites (v2.3, agosto de 2022), correcciones de estabilidad (v2.4, septiembre de 2024) y, el 29 de julio de 2025, la v2.5, que restringe la asimilación del nivel del mar y asimila las medidas de corriente de boyas a la deriva y de radares HF.

El siguiente paso se anunció en marzo de 2026: RTOFS v3.0 sustituiría HYCOM por MOM6 (Modular Ocean Model) y CICE 4 por CICE 6, los componentes del Unified Forecast System de la NOAA. En octubre de 2026, el flujo operativo sigue siendo la v2.5, la de HYCOM que aquí se describe.

HYCOM: un océano con tres tipos de capa

HYCOM resuelve las ecuaciones primitivas de un océano hidrostático, como otros modelos de circulación; lo que lo distingue es su coordenada vertical. En mar abierto y estratificado, sus capas siguen superficies de igual densidad (capas isopicnas), lo que evita que las masas de agua se difuminen con el tiempo; en la capa de mezcla superficial se convierten en niveles de profundidad fija; y sobre las plataformas poco profundas siguen el fondo marino (capas que siguen el relieve, o capas sigma). Cada capa tiene una densidad de referencia y el modelo devuelve continuamente sus interfaces hacia ella, salvo que eso las amontonara.

RTOFS Global tiene 41 de estas capas híbridas, las de profundidad fija sobre todo en los 200 m superiores, en una malla tripolar de 1/12° de 4500 × 3298 puntos: una malla Mercator al sur de 47°N y, al norte, una pieza ártica con dos polos, de modo que ningún punto cae en el polo geográfico. A unos 9 km se dice que el modelo resuelve los remolinos: los remolinos del océano y los meandros de la corriente del Golfo o del Kuroshio se calculan, no se diluyen en un promedio.

El océano se acopla cada hora con CICE 4, el modelo de hielo marino de Los Alamos, y lo impulsa la atmósfera del NCEP: análisis GDAS para el pasado y, después, la tensión del viento, la radiación y la precipitación de la previsión del GFS para los 8 días siguientes. El sistema operativo no tiene marea, aunque el código de la v2.0 añadió un forzamiento de marea para un uso futuro, y no está acoplado a un modelo de oleaje, por lo que su corriente no incluye la deriva de Stokes, el avance neto del agua al paso de las olas.

RTOFS-DA y el ciclo diario

Cada día, RTOFS-DA reúne la temperatura de la superficie del mar medida por satélites (METOP-B, VIIRS), barcos y boyas; la salinidad superficial de los satélites SMAP y SMOS y de boyas; perfiles de temperatura y salinidad (flotadores Argo y Alamo, planeadores submarinos, lances de CTD, sondas desechables, boyas fondeadas e incluso sensores llevados por animales marinos); la altura de la superficie del mar de los satélites altimétricos (AltiKa, CryoSat, Jason-3, Sentinel-3A, 3B y 6A) y la concentración de hielo marino de SSMIS y AMSR2. Desde la v2.5 incorpora también las corrientes medidas por boyas a la deriva y radares HF costeros. Cada observación pasa antes por un control de calidad automático y una selección que reduce su densidad.

RTOFS-DA es un 3DVar multivariante y multiescala, basado en el NCODA (Navy Coupled Ocean Data Assimilation) de la Marina. Un 3DVar busca el estado del océano que mejor se ajusta a la vez a la previsión a 24 horas del día anterior, usada como primera estimación, y a las observaciones, cada una ponderada según su error esperado, en un único instante de análisis y no a lo largo de una ventana, como haría un 4D-Var. Lejos del ecuador, las correcciones de densidad reciben corrientes en equilibrio geostrófico, el equilibrio entre la presión y la rotación de la Tierra; desde 2022, una corrección de sesgo atenúa las ondas espurias que esta inicialización solía generar en el ecuador.

El ciclo es diario, a partir de las 00 UTC: las correcciones se incorporan al modelo de forma gradual (actualización incremental del análisis) en lugar de todas a la vez, y después la previsión se calcula hasta 8 días, los cuatro primeros y los cuatro últimos en dos etapas a lo largo del día. Los resultados, campos de superficie horarios y campos tridimensionales cada 6 horas, en GRIB2 y NetCDF, se publican en los servidores NOMADS de la NOAA y en NOAAPort, y se replican en los datos abiertos de la NOAA en la nube.

Como todo lo que publica el National Weather Service, RTOFS es de dominio público en Estados Unidos: gratuito y reutilizable para cualquier fin, con la única condición de no presentarlo como propio ni dar a entender que la NOAA lo respalda. Los datos procesados, por ejemplo interpolados a otra malla, no deben hacerse pasar por datos originales de la NOAA.

En el mar

RTOFS nació en torno a la corriente del Golfo: el sistema atlántico ya daba orientaciones sobre ella, y la evaluación del sistema global por el NCEP comprobó la posición de la corriente y el caudal medido por el cable de Florida a través del estrecho de Florida. En mar abierto dibuja las grandes corrientes y sus remolinos allí donde la altimetría y los flotadores los fijan; estas estructuras se desplazan en días más que en horas, y por eso merece la pena leer una previsión suya a 8 días.

Su punto ciego para un navegante es la marea. En las plataformas continentales y en los estrechos donde dominan las corrientes de marea, como el canal de la Mancha, el golfo de Maine o la bahía de Fundy, RTOFS solo da la corriente no mareal, de modo que la corriente real puede ir en sentido contrario durante la mitad de cada marea. Allí conviene leerlo como la deriva residual, junto a atlas de corrientes de marea o junto a SMOC, que añade la marea.

Sin deriva de Stokes, también omite el empuje de las olas a favor del viento que SMOC añade en un temporal. Junto a SMOC, RTOFS es una segunda opinión de un sistema independiente, con otro modelo, otra asimilación y otros vientos: en mar abierto, donde ambos coinciden en una corriente, merece confianza; donde sitúan un remolino de forma distinta, la corriente allí es incierta. Cerca de la costa, la mayor parte de su diferencia es sencillamente la marea.

RTOFS en Saily WR

RTOFS es una de las dos corrientes que un navegante puede elegir en Saily WR, junto a SMOC o ninguna corriente; la corriente elegida se suma a la velocidad del barco en cada punto y a cada hora, en la ruta de cada modelo de viento, para que sigan siendo comparables lado a lado. La aplicación toma la corriente de superficie de RTOFS, sin marea ni deriva de Stokes, de su única pasada diaria de las 00 UTC: cada hora hasta H+72 y luego cada 3 horas hasta H+192, 8 días por delante. La NOAA publica cada pasada en dos partes, y la aplicación toma cada una en cuanto sale: las primeras 72 horas llegan al servidor hacia las 09:30 UTC y el resto hacia las 15:30 UTC; entre ambas, más allá de H+72, una ruta continúa en la pasada del día anterior, que el servidor conserva, hasta su horizonte: de una pasada a la otra, la corriente se interpola en el tiempo como entre dos pasos de previsión cualesquiera.

Su malla tripolar, de aproximadamente 1/12°, se proyecta sobre una malla regular de 1/12°: cada punto de esa malla toma el valor del punto RTOFS más cercano en un radio de 15 km. Un servidor descarga cada nueva pasada en cuanto se publica, y la página Datos muestra en directo en qué pasada está RTOFS, su horizonte y su cobertura.

Calcular la misma travesía de altura con RTOFS y luego con SMOC muestra cuánto depende una ruta del análisis oceánico: si ambas corrientes la llevan por el mismo camino, la elección es sólida; si las rutas se separan alrededor de un remolino, conviene vigilar ese remolino una vez en el mar. Cerca de la costa, una diferencia entre ambas es ante todo la marea, que SMOC añade y RTOFS omite.