SMOC

Del proyecto Mercator a Copernicus Marine

En 1995, un grupo de una treintena de científicos franceses lanzó el proyecto Mercator, llamado así por el cartógrafo flamenco del siglo XVI, para describir y prever el océano como los servicios meteorológicos prevén la atmósfera. Lo impulsaron cinco instituciones francesas que trabajan en el mar: el CNRS, el Ifremer, el IRD, Météo-France y el SHOM, el servicio hidrográfico y oceanográfico de la Marina francesa. Tras seis años de prototipos, en 2001 salió el primer boletín Mercator, que cartografiaba corrientes, temperatura y salinidad en el Atlántico Norte y ecuatorial.

Mercator Ocean dirigió los proyectos europeos MyOcean desde 2009, y el 11 de noviembre de 2014 la Unión Europea le confió el Copernicus Marine Environment Monitoring Service, que abrió como servicio operativo en mayo de 2015. Una configuración global a 1/12° funcionaba en tiempo real desde 2011; su versión PSY4V3, rebautizada después GLO12v3, tomó el relevo el 19 de octubre de 2016, y la actual GLO12v4 está en servicio desde noviembre de 2022. La organización se está convirtiendo ahora en intergubernamental: en junio de 2025, en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre los Océanos celebrada en Niza, doce países europeos respaldaron la creación del Mercator International Centre for the Ocean.

SMOC, por Surface and Merged Ocean Currents, se incorporó al producto global en enero de 2019. Se concibió para la deriva: lo que mueve un objeto flotante no es solo la circulación a gran escala, sino toda la velocidad que se percibe en la superficie, marea y oleaje incluidos. Su previsión se amplió a 10 días en mayo de 2021, el mismo horizonte que el del modelo oceánico en el que se basa.

Un modelo oceánico, un modelo de marea y un modelo de oleaje

SMOC no es un modelo, sino la suma de tres. Su primera y principal parte, la circulación oceánica, procede de GLO12v4, basado en NEMO 3.6 (Nucleus for European Modelling of the Ocean). NEMO resuelve las ecuaciones primitivas de un océano hidrostático con la aproximación de Boussinesq, que desprecia los cambios de densidad salvo donde hacen subir o hundirse el agua. Está acoplado al modelo de hielo marino LIM3 y a sus 11 categorías de hielo.

El modelo funciona sobre ORCA12, una malla tripolar cuyos polos norte se desplazan a tierra para que ningún punto del océano Ártico sea una singularidad. Su paso de malla es de 9 km en el ecuador, 7 km en latitudes medias (frente al cabo Hatteras) y hasta 2 km cerca de la Antártida; las salidas se interpolan sobre una malla regular de 1/12° de 4320 × 2041 puntos. En la vertical tiene 50 niveles a profundidades fijas, desde 1 m de espesor en la superficie hasta 450 m en el fondo, 22 de ellos en los primeros 100 m, con celdas parciales para seguir el fondo marino.

A 1/12° se dice que el modelo resuelve los remolinos («eddy-resolving»): los remolinos del océano y los meandros de las grandes corrientes de borde, la corriente del Golfo, el Kuroshio o la corriente de las Agujas, se calculan en lugar de suavizarse en una media. La mezcla vertical procede de un esquema de turbulencia de dos ecuaciones (k-epsilon), y el modelo no incluye marea propia. La atmósfera lo fuerza mediante las previsiones del IFS del ECMWF a 1/10° y horarias, convertidas en tensión del viento y en flujos de calor y de agua mediante fórmulas aerodinámicas globales (bulk) que tienen en cuenta la propia corriente superficial; el manual de 2026 añade un forzamiento por oleaje de MFWAM, y un centenar de grandes ríos, junto con el deshielo de Groenlandia y de la Antártida, le aportan agua dulce.

La marea procede de FES2014, un modelo de marea de elementos finitos desarrollado por LEGOS, NOVELTIS y CLS para el CNES, que resuelve las ecuaciones de la marea para toda la columna de agua y asimila años de altimetría (Topex/Poseidon, Jason-1 y 2, ERS-1 y 2, Envisat) y de mareógrafos, en 34 componentes de marea. A partir de él, SMOC calcula cada hora, en su malla de 1/12°, la corriente de marea barotrópica, es decir, la promediada en la vertical. El oleaje procede de MFWAM, el modelo de oleaje de Météo-France para Copernicus Marine, basado en el código ECWAM del ECMWF y forzado por los vientos del IFS: su deriva de Stokes, el pequeño desplazamiento neto del agua hacia delante al paso de las olas, se interpola de su malla de 1/10° a la de 1/12°.

Las tres partes simplemente se suman: corriente total = circulación + deriva de Stokes + marea. Por tanto, las interacciones entre ellas, el oleaje sobre una corriente o la marea sobre la circulación, no están representadas, como señalan sus productores. Y la circulación es la corriente del modelo a 0,5 m bajo la superficie, no extrapolada a la propia superficie.

Un análisis semanal, una previsión diaria

El modelo oceánico se ajusta a observaciones desde el espacio y desde el mar: las anomalías del nivel del mar a lo largo de la traza de todos los satélites altimétricos que reúne Copernicus Marine, la temperatura superficial del mar por satélite (ODYSSEA), la concentración de hielo marino (OSI SAF) y los perfiles in situ de temperatura y salinidad de la base de datos Coriolis, adonde llegan los perfiles de los flotadores Argo. El nivel del mar altimétrico se lee respecto a una topografía dinámica media (CNES-CLS18), el relieve medio de la superficie del mar que modelan las corrientes permanentes. Antes de usarlas, las observaciones que caen en una misma celda del modelo se funden en una única superobservación, para filtrar las escalas que el modelo no puede resolver.

El esquema de asimilación, SAM2, es un filtro de Kalman de orden reducido derivado del SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman). En lugar de un mapa completo de cómo se relacionan entre sí los errores de previsión, los describe con unos cientos de estados del océano tomados del reanálisis GLORYS12, y pondera en consecuencia cada observación frente al modelo. Trabaja en una ventana de 7 días, con una extensión 4D que tiene en cuenta cuándo se hizo cada observación, y sus correcciones se introducen gradualmente en el modelo a lo largo de la semana (Incremental Analysis Update) para no alterarlo bruscamente. Un esquema 3D-Var sobre el último mes añade una corrección de los sesgos lentos y de gran escala en temperatura y salinidad.

El análisis es semanal; la previsión, diaria. Cada día el sistema añade un día de simulación forzada por la atmósfera analizada y luego ejecuta una nueva previsión a 10 días desde las 00 UTC, entregada entre las 08 y las 12 UTC. Cada semana las simulaciones pasadas se sustituyen por análisis, y dos semanas después por los mejores análisis definitivos, por lo que el archivo del producto sigue mejorando a posteriori.

SMOC se ensambla después hora a hora: la corriente superficial horaria de GLO12, la deriva de Stokes de la previsión global de oleaje y la corriente de marea calculada a partir de FES2014, cada una distribuida por separado y sumadas en una corriente total. Todo se publica en el Copernicus Marine Data Store con un archivo móvil de dos años, de forma gratuita para los usuarios registrados.

En el mar

Un nudo de corriente da o quita una milla cada hora, y en mar abierto SMOC muestra por dónde pasan las grandes corrientes: la corriente del Golfo, cuyo núcleo superficial alcanza unos 9 km/h (cerca de 5 nudos) según la NOAA, el Kuroshio, la corriente de las Agujas, las corrientes ecuatoriales y la corriente circumpolar antártica. La altimetría mantiene sus remolinos aproximadamente donde los ven los satélites, y las partículas seguidas en el modelo reproducen bien las trayectorias a gran escala de las boyas de deriva reales.

También tiende a quedarse corto con ellas. Frente a las boyas de deriva, los productores encuentran que las corrientes superficiales de latitudes medias son demasiado débiles en torno a un 20 % en las corrientes fuertes y hasta un 60 % en las débiles, siendo las intensas corrientes de borde occidental las mejor representadas. Un remolino algo desplazado de su posición real, entre dos pasos de satélite, puede convertir una corriente a favor en una en contra: la corriente prevista es una imagen probable, no una certeza.

Su marea es un punto fuerte en las plataformas continentales abiertas, como las aproximaciones al canal de la Mancha o el mar Céltico, donde las amplias corrientes de marea giran con las horas. Es también su límite cerca de la costa: una marea promediada en la vertical sobre una malla de 9 km no puede dibujar la corriente violenta frente a un cabo, el remolino tras una isla ni la corriente de un paso estrecho. En las pruebas de los productores, añadir marea y oleaje reduce la distancia entre derivas modeladas y reales al cabo de tres días, en todo el mundo, de 42,7 a 39,9 km, pero la alarga ligeramente en los mares de plataforma, de 36,4 a 38,5 km; cerca de tierra, los atlas de corrientes de marea y los derroteros siguen siendo la referencia.

La deriva de Stokes va sobre todo en el sentido del oleaje, y por tanto a favor del viento cuando sopla fuerte, y se atenúa rápidamente con la profundidad: SMOC se diseñó para lo que flota en la misma superficie, mientras que una quilla llega más abajo. Junto a RTOFS, la corriente de la NOAA, SMOC es una segunda opinión procedente de un sistema independiente, con otro modelo, otra asimilación y otros vientos: 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 la marea, que RTOFS no incluye.

SMOC en Saily WR

Saily WR toma la corriente superficial total de SMOC, la suma de circulación oceánica, marea y deriva de Stokes del oleaje que distribuye Copernicus Marine, hora a hora en su malla de 1/12° (unos 9 km) sobre todo el globo, de la pasada de cada día y a lo largo de sus 10 días. Cuando el navegante elige SMOC como corriente, en lugar de RTOFS o ninguna corriente, esta se suma a la velocidad del barco en cada punto y hora de la ruta, en la ruta de cada modelo de viento, para que sigan siendo comparables una junto a otra.

Un servidor descarga cada nueva pasada en cuanto se publica, y la página Datos muestra en directo en qué pasada está SMOC, su horizonte y su cobertura. Calcular la misma travesía con SMOC, y luego con RTOFS o sin corriente, muestra qué parte de la ganancia de una ruta procede de la corriente, y si depende de una ventana de marea o de un remolino.

Como exige la licencia de Copernicus Marine, los datos se acreditan allí donde se muestran: «E.U. Copernicus Marine Service Information (CMEMS)». Esa licencia es gratuita y permite a cualquiera crear y compartir productos derivados de los datos, con cualquier fin, con esa única condición.