El 29 de febrero y el 1 de marzo de 2016, la Fundación Ramón Areces analizó la relación entre 'Big Data y el cambio climático' en unas jornadas. ¿Puede el Big Data ayudar a reducir el cambio climático? ¿Cómo contribuirá ese análisis masivo de datos a prevenir y gestionar catástrofes naturales? Son solo algunas de las preguntas a las que intentarán responder los ponentes. Las ciencias vinculadas al clima tienen en el Big Data una herramienta muy prometedora para afrontar diferentes fenómenos asociados al cambio climático.

1. Copernicus
Servicios Climáticos del Programa
Copérnico y “big data”
Juan Garcés de Marcilla
Director, Copernicus, ECMWF
1
Implemented by
Madrid, 29 febrero 2016

2. Copernicus
2
Implemented by
2
Satélites Sensores In-situ
Servicios Usuarios
• Ambicioso programa de la Unión Europea para el
establecimiento de un sistema europeo de
Observación de la Tierra.
• Conjunto de sistemas que recoge datos de múltiples
fuentes como satélites y sensores "in situ"
(estaciones de tierra, aire, sensores marítimos),
procesando y proporcionando estos datos a los
usuarios en forma de servicios de información
• Los datos y servicios son abiertos y gratuitos a
cualquier organización o ciudadano particular
• Copérnico ofrece a las administraciones y a la
industria herramientas para tomar decisiones
legislativas o económicas relacionadas con nuestro
entorno medioambiental, mejorar la calidad de vida
de los ciudadanos. y la sostenibilidad.
Que es Copérnico ?

3. Copernicus
3
Implemented by
• ECMWF es una organización
intergubernamental cuya misión es la
investigación, desarrollo y producción de
previsiones meteorológicas a medio plazo
• Creada en 1975, situada en Reading, UK
• 22 Estados miembros, 12 estados cooperantes
• 280 empleados, 30 nacionalidades
• Presupuesto anual ~ 70 M€
• Más de 40 millones de observaciones
procesadas y analizadas cada día

4. Copernicus
4
Implemented by
ECMWF & Programa Copérnico
• ECMWF es un centro líder en Europa y mundial en modelización numérica, composición
atmosférica y cambio climático, habiendo coordinado y contribuido a proyectos precursores de
los servicios tales como MACC y ERA-CLIM.
• ECMWF fue seleccionado como operador, por delegación de la Comisión Europea, de los
servicios Copérnico CAMS and C3S
• El acuerdo de delegación fue firmado en noviembre del 2014 y abarca el periodo 2014 a 2020
• Los fondos pre-asignados por la CE al programa son:
• Servicio de Seguimiento de la Atmósfera (CAMS): 76 M€
• Servicio del Cambio Climático (C3S): 215 M€
• ECMWF es responsable de la gestión global de los servicios, pero está previsto que ap. el 75%
de las actividades de desarrollo y operación de los servicios será contratado a entidades
externas a través de un proceso de licitación competitivo

5. Copernicus Satélites Sentinel
Sentinel-1 (A/B) – Imágenes SAR
Día y noche, radar, interferómetro
Sentinel-2 (A/B) – Imágenes Multi-espectrales
Aplicaciones terrestres: agricultura, bosques, ciudades…
Sentinel-3 (A/B) – SAR, radiómetro, espectrómetro
Vegetación, temperaturas superficie tierra y océano,
color de océanos, altimetría
Sentinel-4 (A/B) – Atmósfera, geoestacionario
Composición de la atmosfera, polución
Sentinel-5P / Sentinel-5 (A/B) – Atmósfera, órbita baja
Composición de la atmosfera, aerosoles, especies
Jason-CS (A/B) – Altimetría, orbita baja inclinada
Nivel del mar, altura olas, velocidad viento marino
5

6. Copernicus
Los servicios de Copérnico se apoyan en
estaciones y redes de sensores in-situ
(estaciones meteorológicas terrestres , boyas
marinas, sensores de calidad del aire).
Estos datos complementan los datos de
satélites y al mismo tiempo permiten su
calibración y validación
Componente In-situ
Coordinat
Access S
Contributing missions
Sentinel 1/2/3/4/5 & JSentinel 1/2/3/4/5 & J
GMES Space
Component
6

7. Copernicus Servicios Copérnico
7
Servicios
Entorno
Marino
Entorno
Terresre
Atmósfera
Emergencias
Seguridad
Cambio
Climático

8. ECMWF
Copernicus Services

9. Copernicus
9
Un ejemplo de “Copérnico big data”: el próximo re-
análisis climático de los últimos 40 años …
Analizará un volumen de datos de 6 PB =
6,000,000,000,000,000 bytes
Si lo almacenáramos en
CDs, alcanzaría una altura
de 11 kilómetros, por
encima de la nubes
Si lo imprimiéramos en
papel, habría suficientes
libros para alcanzar la
Luna

10. Copernicus
Implemented by
Servicio Copérnico de Seguimiento de
la Atmósfera (CAMS)
Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS)
10

11. Copernicus
Servicio Copérnico de Seguimiento de la Atmósfera (CAMS)
Detecta, identifica
emisiones.
Estima flujos e
interacciones con
la superficie
terrestre
Modeliza y cuantifica como
los constituyentes de la
atmosfera son transportados
y transformados
Previsiones, impacto
Calidad del aire
Forzamiento
climático
Capa Ozono, UV
Radiación solar
Emisiones
Big data y CAMS:
280 millones de observaciones procesadas cada 12 horas
Procesa datos de 70 satélites e instrumentos
Cada día, 14,000 mapas son publicados on-line
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12. Copernicus
Ejemplos: Incendios Calidad del Aire Energía Solar
CAMS estima cada día las
emisiones causadas por la
biomasa quemada a nivel global.
Ejemplo: las emisiones de CO2
causadas por incendios en
Indonesia en el 2015 superaron a
las emisiones industriales
anuales de paises como Alemana
o Japón
Las previsiones de calidad del aire
proporcionan información
cuantitativa y cualitativa hasta 4 días
por adelantado
Tienen múltiples aplicaciones y
usuarios (prensa, apps.,
administraciones locales, escenarios
de reducción de emisiones, etc.) ,
Transporte de gases y partículas
durante largas distancias (volcanes,
polvo, incendios, etc.) es analizado e
integrado en las previsiones CAMS y
sirve de información a las
autoridades nacionales e
internacionales
.
La información CAMS sobre
aerosoles y partículas en
suspensión en el aire (que afectan
el nivel de radiación que alcanza la
superficie terrestre) se utiliza para
evaluar el rendimiento de plantas
de energía solar (evaluación de
posibles emplazamientos, gestión
de redes eléctricas)

13. Copernicus
CAMS portafolio
Calidad del Aire y Composición de la atmósfera
Análisis de la calidad del aire en Europa, previsiones (hasta 4 días) diarias,
previsiones de nivel de polen, transporte global de polución, ….
“Forzamiento” climático
Distribución de aerosoles en la atmósfera, gases de efecto invernadero, ...
Capa de Ozono, Radiación UV
Seguimiento y previsiones de la capa de ozone, índice radiación UV, …
Radiación Solar
Estimaciones de la radiación solar a nivel superficie (rendimiento de
plantas de energía solar ..)
Emisiones e interacciones con la superficie terrestre
Estimaciones de las emisiones asociadas a la actividad humana, en
Europa (alta resolución) y global, emisiones causadas por incendios,
interacciones de CO2, CH4, ....
Servicio Copérnico de Seguimiento de la Atmósfera (CAMS)

14. Copernicus
Búsquedas con criterios
temáticos, constituyentes
de la atmósfera, áreas
geográficas, etc.
Productos
Ventanas con
descripción del
producto, enlaces a
mapas, gráficos,
datos de base,
informes, etc.
CAMS catálogo online
Visite http://atmosphere.copernicus.eu y regístrese como usuario!

15. Implemented by
Servicio Copérnico del
Cambio Climático
Copernicus Climate Change Service (C3S)
15

16. Copernicus
• Los datos procesados por C3S permiten a
los sectores industriales relevantes
identificar los riesgos, tomar medidas
para adaptarse, e identificar
oportunidades de negocio.
Servicio Copérnico del Cambio Climático (C3S)
• El clima está cambiando y con
él hay un aumento del
fenómenos extremos como
inundaciones, olas de calor y
sequías prolongadas
Los mapas que C3S publica
online reflejan la tendencias y
proporcionan indicadores claros
y contrastados del cambio
climático
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 Monitoriza y analiza el planeta y proporciona una imagen global del clima
 Gobiernos, administraciones públicas, industria y la sociedad en general dispondrán de los
datos, herramientas y productos adecuados para mitigar y adaptarse al cambio climático

17. Copernicus
17
Visión C3S:
• Ser la fuente autorizada de información sobre el
estado del clima en Europa
• Construir sobre la base de las iniciativas
nacionales de servicios climáticos,
complementándolas
• Potenciar el mercado de servicios climáticos en
Europa

18. Copernicus
18
Visión C3S:
Como está cambiando el clima ?
• Observaciones, recopilación de datos
• Re-análisis
Cuales son sus impactos en la sociedad ?
• Indicadores climáticos
• Información a industrias
Como va a evolucionar el clima ?
• Previsiones estacionales
• Proyecciones a largo plazo

19. Copernicus
19
Elementos del sistema
“Data Store”
Climático
Sistema
Información
Sectorial
Control de
Calidad

20. Copernicus “Data Store” del clima (CDS)
Base científica:
• GCOS Status Report (GCOS-195)
• IPCC, CMIP
Observaciones
Estimaciones
de ECVs, base
datos in-situ y
de satélite
CDRs
reprocesados
Rescate de
datos , bases
de datos
históricas
Re-Análisis
Climático
Global:
Atmósfera,
océanos,
tierra
Re-análisis
regional
100 años de
Re-análisis
Previsiones
estacionales,
Predicciones
climáticas a largo
plazo
Previsiones
estacionales
multi-modelo
Acceso a
datos y
productos
CMIP
Predicciones
climáticas a
largo plazo,
multi-modelo
Indicadores
Climáticos
20

21. Copernicus Que es el re-análisis ?
El Re-Análisis usa procesos y modelos aplicados en la predicción
meteorológica para analizar observaciones del pasado y reconstruir el
mapa climático:
• Basándose en observaciones
• Integra en el análisis una enorme cantidad y variedad de datos (in-situ y
satélites)
• Produce series históricas de parámetros climáticos, globales y regionales, y
consistentes
• Genera grandes volúmenes de datos, terabytes, pronto petabytes
• Requiere grandes capacidades de computación (nuevo modelo ERA-5, 2 años
HPC)
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22. Copernicus
22
Los 16 años más cálidos
registrados:
1998 and 2001-2015
C3S, re-análisis
Servicio europeo climático de referencia
Anomalía media de la temperatura de superficie con respecto a la media de los meses
de enero de 1981-2010: +0.72 C
+ 0.18 C que el anterior enero más cálido registrado (2007)
Enero
2016

23. Copernicus
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Objetivo: Producir previsiones climáticas estaciones multi-modelo, basadas en la mejor información
disponible, en modo operacional, y hacerlas accesibles online y gratuitamente
C3S previsiones estacionales
Componentes:
 Previsiones: lista de parámetros y variables atmosféricas (y marinas), resolución de
1x1 grados, resolución temporal diaria, previsión hasta 6 meses
 Productos gráficos (e.g. series temporales de variables, mapas, etc.)
 Productos disponibles: previsiones, datos de base, índices, probabilidades
 Primer conjunto de productos estará disponible en Q2 2016
Northern Europe; from September 2015

24. Copernicus
Elementos C3S:
Sistema Información
Sectorial (SIS)
• Indicadores climáticos para satisfacer las
necesidades de:
• Usuarios institucionales a nivel europeo (EEA,
Climate-adapt,…)
• Comunidad científica, investigación y desarrollo
• Datos y herramientas específicamente desarrolladas
de acuerdo con las necesidades de información de
los sectores industriales
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25. Copernicus
25
Los sectores

26. Copernicus
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Planificación SIS C3S
Fase 0/1 - Prototipo/Pre-operacional
Fase II - Operacional ~20 ECVs, ~5-6 Sectores
Fase III - Operacional ~30 ECVs, ~8-10 Sectores
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
Stage 0 Stage I Stage II Stage III
Prototipo + Fase Pre-operacional
Fase Operacional

27. Copernicus
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http://climate.copernicus.eu
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climate.copernicus.
eu