Theoretical prediction of the environmental impact of pesticides

Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

The project will develop a large database of quantum chemical calculation of pesticide that will be central part of an expert system to predict the environmental impact of pesticides based exclusively in Quantum Chemistry calculations.

The ultimate goal is to develop and validate new computational tools to predict the impact of pesticides and their degradation products, providing new predictive decision-making tools in environmental policy.

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Triphenylene-based molecules as Organic Spacers for tuning structure and electronic properties of 2D perovskites materials

Researchers: 
Description: 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Two-dimensional (2D) hybrid organic-inorganic perovskites have shown great application potential in solar cells and other optoelectronic devices. Based on DFT simulations and AIMD, we study the structure, stability and electronic-structure related properties of a series of 2D Ruddlesden-Popper and Dion-Jacobson perovskites, which adopt the general formula Y2BX4 and YBX4, respectively, with Y = TriPh-based organic bication or cation, B = Pb, Sn; X = Cl, Br, I).

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Ab initio molecular dynamics study of bimolecular processes in acid zeolites

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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Many industrially relevant hydrocarbon reactions catalyzed by acid zeolites include in their mechanism bimolecular steps, in which new C-C bonds form by reaction of cationic intermediates with neutral molecules. To design highly specific catalysts able to favor one particular process among some competitive ones, it is necessary to go beyond the static description provided by standard DFT calculations and take into account the mobility of the reactants within the zeolite channels. In this project we intend to investigate, using ab initio molecular dynamics (AIMD) metadynamics simulations, the formation of key dimeric intermediates involved in the diethylbenzene-benzene transalkylation and butene skeletal isomerization reactions, in order to find the zeolite microporous structures able to enhance the rate of such bimolecular steps.

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Towards high-efficient and stable all-iniorganic perovskites as sun-light absorber materials (2)

Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Hybrid organic-inorganic lead halide perovskites have earned much consideration for their use in photovoltaic devices, wich efficiencies as high as 23%. But yet important challenges need to be overcome: poor stability and the toxicity of Pb. This project purpose the search for suitable perovskite semiconductor materials with enhanced stability, low toxicity as well as improved sunlight conversion efficiencies. Both, the intrinsic stability (replacing the organic cations by inorganic ones) and toxicity (by reducing Pb quantity) problems of perovskite materials can be fixed by adjusting the chemical composition. Thus, the effect of the chemical composition of all-inorganic perovskites with general formula Cs1-aRbPb1-bSnbI2Br on stability and sub-light absorption related-properties by using ab-initio methods.

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Studying the statistical properties of clusters of photonic particles by communication-free parallel Monte Carlo simulations

Researchers: 
  • Juan Manuel Rius Casals. Universidad Politécnica de Cataluña [UPC].
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Clusters of plasmonic nanoparticles enable a multitude of promising applications as surface-enhanced Raman spectroscopy or tailored properties in colloidal assemblies. Computer simulations play a fundamental role in understanding and predicting the electromagnetic properties of these clusters. We employ a novel communication-free parallel Monte Carlo method to efficiently calculate the optical response of clusters of nanoparticles with different configurations. Our objective is to study the properties of these systems from a statistical point of view, with special emphasis on the coupling effects that determine their collective behavior. From the results, we infer simple rules that allow to better understand them and to design particle arrays with the desired properties.

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Simulations of carbon-based electrodes for a new generation of more efficient bateries

Researchers: 
  • César González. Universidad Complutense de Madrid [UCM].
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Solid state batteries have recently acquired a great importance due to their advantages respect the other types. Normally, graphite has been chosen as the anode electrode due to the fantastic electronic properties and the low chemical reactivity. Doping the C-based structures with N, an improvement in the electrode performance is obtained. In this project, using precise mechano-quantum calculations based on the Density Functional Theory, we have planned to study graphite and nanotubes doped with different elements (N or B) in order to establish their potential improvement in the electronic interchange as well as the ionic mobility. We will study the inclusion of different types and number of alkaline ions (Li, Na, K) to find the best arrangements and the saturation number. All these parameters will suggest the best future electrode.

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Towards high-efficient and stable all-iniorganic perovskites as sun-light absorber materials

Researchers: 
Description: 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Hybrid organic-inorganic lead halide perovskites have earned much consideration for their use in photovoltaic devices, wich efficiencies as high as 23%. But yet important challenges need to be overcome: poor stability and the toxicity of Pb. This project purpose the search for suitable perovskite semiconductor materials with enhanced stability, low toxicity as well as improved sunlight conversion efficiencies. Both, the intrinsic stability (replacing the organic cations by inorganic ones) and toxicity (by reducing Pb quantity) problems of perovskite materials can be fixed by adjusting the chemical composition. Thus, the effect of the chemical composition of all-inorganic perovskites with general formula Cs1-aRbPb1-bSnbI2Br on stability and sub-light absorption related-properties by using ab-initio methods.

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Theoretical simulations of novel Magnetic Carbides immersed in a graphene-based matrix

Researchers: 
  • César González. Universidad Complutense de Madrid (UCM).
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

Motivated by the recent synthesis of magnetic carbides nanoparticles (NP) developed at the Institute of Applied Magnetism, we propose the theoretical study, based on the Density Functional Theory (DFT), of the interface formed between the iron carbide, the so-called cementite (Fe3C) with a graphitic layer that covers the NP. The determination of the interaction established between both subsystems is of paramount importance for the understanding of the magnetic properties of the NPs and their further application as efficient lightweight microwave absorbing material. The theoretical calculations can help in the atomic and magnetic characterization of such complex interface as well as the most favorable Fe3C surface for the graphite adsorption. The large unit cells required by the simulations demands the use of supercomputer facilities.

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Direct Numerical Simulations of spanwise flexible wings in tandem configuration

Researchers: 
  • Oscar Flores. Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).
Description: 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES).

The objective of this activity is to evaluate the effects that spanwise flexibility has over the aerodynamic performance of a pair of flapping wings in tandem, in a configuration similar to that of a dragonfly. The kinematics of the wings are chosen to be the optimal ones in 2D simulations of two airfoils in tandem, and they are implemented here for rectangular wings of aspect ratio 2 and 4 for a pitching and heaving (vertical) motion imposed at the mid-span section of the wing. The results of the 3D simulations will allow the analysis of the impact that spanwise flexibility has over the global system in terms of total forces and power, and their relation with the interactions of the vortical structures over both wings, comparing their behaviour with those of wings that are rigid. 

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First principles simulations of amorphous GeSe compounds for memory selectors

Researchers: 
  • Pablo Ordejon. ICN2 (Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology).
Description: 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

The project will develop structural models of amorphous GeSe, a glassy semiconductor which is being used in the development of switching memories to be used in the context of neuromorphic computing. We will use First-Principles, Density Functional Theory methods to obtain models of the structure of these amorphous materials, of which little is known experimentally. These structural models are an imperative requisite for further studies of the electronic properties of these materials, which will allow us to gain undernstanding on how to tune their composition (via doping) and structure (via preparation conditios) to optimize their performance in memory devices. The work is part of the EU H2020 project INTERSECT.

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Estudio del efecto de las nubes en la radiación solar

Researchers: 
Objectives: 

El objetivo general del proyecto es analizar cómo el uso de modelos 3D de nubes puede mejorar las estimaciones proporcionadas por modelos de transferencia radiativa 1D, lo que conlleva realizar simulaciones con diferentes modelos y, posteriormente, comparar con medidas experimentales en estaciones de referencia.

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WRF-Chem simulations for aerosol cloud interaction research (REINFORCE)

Researchers: 
Description: 

Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

To be able to take decisions on how best to adapt to Climate Change, it is essential to have access to reliable data and climate change projections. To improve the climate change projections, the Fifth Assessment Report of the IPCC points to the aerosol-cloud interactions (ACI) as one of the main sources of uncertainty due to the poor knowledge of the detailed aerosol impact on clouds. Therefore, Aerosol-Cloud Interaction (ACI) is presently in the focus of atmospheric research, particularly on cloud models since incorporating ACI accurately in cloud parameterization schemes is rather challenging. With REINFORCE, we will investigate the ACI and Ice Nucleation formation to evaluate cloud model parameterizations by means of WRF-Chem model.

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Estudios computacionales en reacciones multicomponentes

Researchers: 
  • Carlos Fernández Marcos. Departamento de Química Orgánica e Inorgánica de la Universidad de Extremadura (UEX).
Description: 

Dada la gran demanda actual de productos con finalidades biomédicas, la síntesis de compuestos bioactivos supone un reto para la investigación en química orgánica y química médica. El grupo de investigación que desarrolla el proyecto está interesado en el desarrollo de nuevas reacciones multicomponente de isonitrilos (RMCI) para la síntesis de compuestos de interés biológico. En estas reacciones se combinan simultáneamente 3 o más reactivos con una gran eficiencia atómica, para dar lugar a un nuevo producto que incluye la mayoría de los átomos de partida. Ejemplos clásicos de RMCI son las condensaciones de Ugi y Passerini, que han encontrado múltiples aplicaciones en la industria farmacéutica. Estas reacciones están gobernadas por una serie de equilibrios reversibles e irreversibles, que pueden verse afectados por sutiles modificaciones en los reactivos de partida o en la condiciones de reacción. Los métodos computacionales son útiles para explicar y fundamentar los resultados experimentales, así como para hacer previsiones con un alto grado de fiabilidad.

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Relationship between thermoelectric features and dimensionality in monochalcogenide compounds

Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

In recent years, semiconductor materials based con chalcogenides have receive great attention owing to their wide applications in numerous fields. In addition, chalcogenide elements are earth abundant, cheap and non-toxic. One of the main potentials applications for chalcogenide-based semiconductor is the thermoelectricity. Although compounds here studied (concretely SnX and SnX2 with X = S, Se, Te) have been extensively characterized, theoretical studies on the relationships between the electronic structure, dimensionality and thermoelectric features are very scarce. Herein, we propose a comprehensive study on the electronic structure and thermoelectric properties in chalcogenides-based semiconductor materials by using first-principles calculations combined with the Boltzmann transport theory.

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Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación.

Oxide heterojunctions (OH) constitute a material framework were interfaces often exhibits new phenomena unrelated to its constituents bulk properties. Involved mechanisms arise from the complex interrelation between lattice, charge, orbital and spin where no experimental technique can unravel the whole complexity. However, the increasingly large information density (called datacubes) acquired in scanning transmission electron microscopy and electron energy-loss spectroscopy contains more and more details of the subtle mechanisms involved. We tackle the problem using “big data” techniques applied to ab-initio simulations which can help rationalizing those datacubes into a reduced set of configurations in the real (energy) space towards a realistic description of structural distortions (oxidation states) at the interface of OH.

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Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación

We need CPUs to run simulations of the proton-proton collision events in our detector, and supercomputers have spare CPUs. The possible usage of HPC resources by ATLAS is now becoming viable due to the changing nature of these systems and it is also very attractive due to the need for increasing amounts of simulated data. In recent years the architecture of HPC systems has evolved, moving away from specialized monolithic systems, to a more generic linux type platform. This change means that the deployment of non HPC specifc codes has become much easier. The timing of this evolution perfectly suits the needs of ATLAS and opens a new window of opportunity. The ATLAS experiment at CERN will begin a period of high luminosity data taking in 2022. This high luminosity phase will be accompanied by a need for increasing amounts of simulated data.

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Reactions of complex organic molecules at the low temperatures of interstellar media

Researchers: 
  • Octavio Roncero. Instituto de Física Fundamental, Consejo Superior de Investigaciones Científicas
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación (RES). 

Quantum simulations of reaction rates of complex organic molecules (COMs), like methanol and formaldehide, with OH, for temperature in the 10-100K range to determine the reaction mechanism and the reaction rates under single collision conditions. Quantum effects will be accounted for by the semi-classical Ring polymer Molecular Dynamic approach based on Path Integrals. These simulations will serve to validate or not the available experimental data, since they may be due to formation of dimers as recently proposed. The rate obtained will be implemented in astrophysical models to determine the abundance of different COMs under the different physical conditions of different astrophysical objects.

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ATLAS production and simulation jobs running on HPC facilities

Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación

We need CPUs to run simulations of the proton-proton collision events in our detector, and supercomputers have spare CPUs. The possible usage of HPC resources by ATLAS is now becoming viable due to the changing nature of these systems and it is also very attractive due to the need for increasing amounts of simulated data. In recent years the architecture of HPC systems has evolved, moving away from specialized monolithic systems, to a more generic linux type platform. This change means that the deployment of non HPC specific codes has become much easier. The timing of this evolution perfectly suits the needs of ATLAS and opens a new window of opportunity. The ATLAS experiment at CERN will begin a period of high luminosity data taking in 2022. This high luminosity phase will be accompanied by a need for increasing amounts of simulated data.

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Applying an ensemble data assimilation technique to generate a high-resolution regional dust analysis

Researchers: 
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Proyecto asignado a través de la Red Española de Supercomputación

There is an increasing need for accurate predictions of sand and dust storms because of its impact on life, health, property, environment and economy in many countries. In alignment with the mission of the first Regional Specialized Meteorological Center on Atmospheric Sand and Dust Forecast, the present project aims to prepare the operational implementation of an ensemble data assimilation technique to generate an improved high-resolution regional dust forecast for Northern Africa, Middle East and Europe. The novelty of the proposed project will be the generation of a dust forecast at an unprecedented high-resolution using a state-of-art dust model and its advanced data assimilation capabilities with the assimilation of satellite products over source regions with specific observational constraints for dust.

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Implementación paralela de modelo matemático de Tsunamis en el Mediterraneo y Atlántico

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El interés en modelizar tsunamis se ha incrementado en los últimos años a raíz de las terribles consecuencias del tsunami del oceano índico del 2004 y posteriormente del tsunami ocurrido en 2011 en Japón. Los tsunamis pueden producir efectos catastróficos por medio de olas de gran amplitud y fuerte corrientes que rompen contra la línea de costa. A raíz de la agencia española de cooperación internacional se desarrolló un modelo numerico de propagación de tsunamis para las aguas de Marruecos y el sur de la península ibérica, ambas zonas seísticamente activas puesto que la placa africana y la eurásica confluyen en esta zona. A consecuencia de ello, a lo largo de la historia han ocurrido varios tsunamis en la zona. El modelo desarrollado ha sido probado con las simulaciones de los tsunamis históricos de 1755 de Lisboa y de 1856 y 2003 de Algeria para los que existen registros históricos y simulaciones previas. El principal inconveniente de estos modelos es el elevado tiempo de cómputo para obtener resultados acerca de las posibles situaciones de emergencia.

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Estudio de olas de calor en Extremadura: clima actual y futuro

Researchers: 
Objectives: 
  • El objetivo principal es el cálculo de los niveles de retorno de temperatura extrema en una situación de cambio climático, y analizar la variabilidad espacio-temporal de los eventos de olas de calor a partir de salidas de modelos climáticos globales y regionales para periodos actuales y futuros.

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The impact of the 11 year cycle in WACCM simulations

Researchers: 
Objectives: 
  • Realizar integraciones climáticas con el modelo WACCM-3.1.9 (Whole Atmosphere Community Climate Model). El modelo WACCM-3.1.9 es capaz de simular reacciones químicas (como las del ozono estratosférico), y el transporte de una multitud de especies químicas. La capacidad de incluir las interacciones entre la dinámica atmosférica y la química es una característica muy novedosa de este modelo, lo que le convierte en una de las herramientas más válidas con respecto a otros modelos publicados en el informe IPCC. Sin embargo, este modelo tiene un elevado coste computacional que requiere del uso de técnicas de supercomputación.
  • Se acometerán modelizaciones climáticas a través de integraciones de modelos de circulación general (WACCM) e integración numérica de ecuaciones diferenciales.

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Magnetic connectivity through the Solar Partially Ionized Atmosphere

Researchers: 
Objectives: 
  • Exploración de una descripción novedosa del plasma de la atmósfera solar que incluye una aproximación multi-fluido.
Metodología: 

El bajo nivel de ionización en la fotosfera y cromosfera del sol conlleva diferencias sobre el tratamiento clásico magneto-hidrodinámico de su atmósfera.  El código desarrollado en este proyecto permite hacer simulaciones de las regiones sub-fotosférica y fotosférica del sol, hasta la cromosfera baja, con un realismo no conseguido en el pasado.

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Distribución de niveles electromagnéticos en determinados entornos geográficos

Researchers: 
Objectives: 
  • Se plantea el objetivo de cálculo de la propagación electromagnética en entornos reales en cierta banda de frecuencias, analizando el efecto de diferentes obstáculos y accidentes geográficos en los niveles de campo detectados a distintas distancias de los transmisores.
  • Asimismo, las iniciales simulaciones en 2D servirán para ajustar parámetros de la aplicación que permitan su extrapolación a posibles ejecuciones de entornos reales de grandes dimensiones en 3D.

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Aplicación de la supercomputación en el ámbito de los procesos energéticos y las energías renovables mediante elementos finitos

Description: 

El Grupo de Investigación «Aprovechamiento Integral de Residuos Biomásicos. Energías Renovables» (GAIRBER) se creó en 2005. Centra su investigación en el aprovechamiento integral de residuos biomásicos y la aplicabilidad a la producción de energía, así como a la producción de materiales de alto valor añadido como los carbones activados.

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Researchers: 
Objectives: 
  • Se pretende optimizar la geometría de andamiajes para ingeniería de tejido óseo, es decir, de estructuras biocerámicas y andamiajes híbridos bioactivos cerámico/polímero fabricados mediante la técnica de moldeo robotizado (robocasting).
Metodología: 

Para alcanzar el objetivo anteriormente mencionado se pretende simular mediante el método de elementos finitos diversos ensayos mecánicos (compresión, tracción, etc.) y de permeabilidad en este tipo de estructuras, variándo los diversos parámetros geométricos que pueden controlarse mediante la técnica de fabricación mencionada (robocasting) y propiedades de los materiales individuales que componen estas estructuras.

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Evaluación de los recursos eólicos y solares en Andalucía mediante un modelo meteorológico de mesoscala (RENUEVA)

Researchers: 
Description: 

Las energías renovables van a jugar en las próximas décadas un papel clave en el sistema energético a nivel mundial. Esta revolución energética tiene en España a uno de sus mayores impulsores, destacando en particular como uno de los líderes en el aprovechamiento de la energía eólica y solar. Dichas fuentes tienen la ventaja de una menor incidencia en el medio ambiente y se han convertido en un factor estratégico para afrontar el actual marco de fuerte crecimiento de la demanda energética en todo el mundo, así como la dependencia de las formas tradicionales basadas en los combustibles fósiles.

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Objectives: 
  • Existe evidencia de la variación de parámetros mecánicos, pero la fragilización por hidrógeno no está explicada teóricamente. En este sentido, varios modelos tratan de explicar la propagación de la fisura por la presencia en el metal de átomos de hidrógeno.
  • Generalmente se asume que el hidrógeno se genera eletroquímicamente en la superficie del material y difunde hasta la zona en proceso de fractura. Para explicar el proceso por el cual el hidrógeno fragiliza el material existen varias teorías:

     

    • Cambio estructural o de fase producido por el hidrógeno.
    • Plastificación producida por el Hidrógeno o hydrogen-enhanced localizad plasticity (HELP).
    • Reducción de la energía cohesiva por el efecto del hidrógeno.

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Procesamiento paralelo de imágenes hiperespectrales de la superficie terrestre

Researchers: 
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El análisis hiperespectral es una técnica avanzada de observación remota de la tierra caracterizada por la disponibilidad de imágenes con gran resolución en el dominio espectral (cientos o miles de bandas espectrales).

Las técnicas de análisis de imágenes hiperespectrales, obtenidas a partir de sensores de observación remota de la tierra operados por organismos internacionales como NASA o la Agencia Europea del Espacio (ESA), han seguido una notoria evolución marcada por los avances en el diseño de sensores y en la disponibilidad creciente de arquitecturas de computación de altas prestaciones.

El principal inconveniente de las técnicas de análisis hiperespectral es el excesivo coste computacional de las mismas: en ciertas aplicaciones (seguimiento y monitorización de incendios, desastres naturales, etc.) resulta indispensable desarrollar técnicas de análisis computacionalmente eficientes y capaces de proporcionar una respuesta en tiempo casi real.

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Supercomputing and e-science. CONSOLIDER CSD2007-00050-II-PR4/07

Researchers: 
Objectives: 
  • Realizar integraciones climáticas con el modelo WACCM-3.1.9 (Whole Atmosphere Community Climate Model). El modelo WACCM-3.1.9 es capaz de simular reacciones químicas (como las del ozono estratosférico), y el transporte de una multitud de especies químicas. La capacidad de incluir las interacciones entre la dinámica atmosférica y la química es una característica muy novedosa de este modelo, lo que le convierte en una de las herramientas más válidas con respecto a otros modelos publicados en el informe IPCC. Sin embargo, este modelo tiene un elevado coste computacional que requiere del uso de técnicas de supercomputación.
  • Se acometerán modelizaciones climáticas a través de integraciones de modelos de circulación general (WACCM) e integración numérica de ecuaciones diferenciales.

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Researchers: 
  • José Agustín García del Departamento de Física de la Universidad de Extremadura.
  • Guadalupe Saenz García, Francisco Javier Acero Díaz y María Cruz Gallego Herrezuelo.
Objectives: 
  • Realizar una serie de integraciones climáticas con el modelo WACCM (Whole Atmosphere Community Climate Model).
  • Este modelo tiene la particularidad de incorporar multitud de especies químicas de interés meteorológico dentro del proceso de integración, muy interesantes desde el punto de vista de la estratosfera. La idea es analizar el papel que juega la estratosfera en el estudio del cambio climático.
  • Estudios similares a los que se llevan a cabo en el supercomputador Lusitania del CénitS (Centro Extremeño de iNvestigación, Innovación Tecnológica y Supercomputación) se están realizando en el supercomputador MareNostrum del BSC (Centro de Supercomputación de Barcelona) y en el supercomputador FINIS TERRAE del CESGA (Centro de Supercomputación de Galicia). Por ello, otro objetivo fundamental es la coordinación entre los grupos de investigación que llevan a cabo estos experimentos.

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Expedición Shelios 2009

Description: 

Retransmisión en directo

  • El elevado número de visitas esperado tanto los días que duró la expedición, como de forma especial el día del eclipse, llevó a los organizadores de la expedición a montar un cluster de máquinas entre diversas instituciones y colaboradores para que la página web estuviera siempre disponible para contar el día a día de la expedición.

Organizadores

Patrocinadores Sheilos 2009

Objectives: 
  • El principal objetivo de la expedición Shelios 2009 fue la observación y retransmisión del eclipse total de sol que tuvo lugar el 22 de julio de 2009 y cuya banda de totalidad tenía su máximo de duración en el océano índico.

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