¿Qué es el paso de tiempo?
El paso de tiempo (timestep o dt) es el intervalo temporal entre dos estados sucesivos calculados por el modelo numérico. El modelo no calcula la atmósfera de forma continua, sino en saltos discretos: calcula el estado en t=0, luego en t=dt, luego en t=2dt, y así sucesivamente hasta alcanzar el horizonte de predicción. La elección del paso de tiempo es un compromiso fundamental entre precisión, estabilidad y coste computacional.
Criterio de estabilidad CFL
El paso de tiempo no puede ser arbitrariamente largo. El criterio de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) establece que la información no debe propagarse más de una celda de la malla por paso de tiempo. Como la velocidad máxima de propagación en la atmósfera incluye las ondas acústicas (~330 m/s) y las velocidades del viento, un modelo con celdas de 10 km no puede usar pasos mayores de ~30 segundos si trata las ondas acústicas explícitamente. Los esquemas semi-implícitos (usados por ECMWF) filtran las ondas acústicas, permitiendo pasos más largos (7-10 minutos a 9 km).
Relación con la resolución
Cuando se aumenta la resolución del modelo (malla más fina), el paso de tiempo debe reducirse proporcionalmente para mantener la estabilidad CFL. Esto multiplica el coste computacional: duplicar la resolución horizontal requiere reducir el paso de tiempo a la mitad, lo que se combina con el aumento de puntos de cálculo para producir un incremento total de factor 8-16. Es una de las razones principales por las que los modelos globales de ultra-alta resolución son tan costosos.
Paso de tiempo vs. frecuencia de salida
Es importante distinguir entre el paso de tiempo del cálculo interno y la frecuencia con que el modelo guarda resultados (output frequency). El ECMWF calcula con pasos de ~7 minutos pero graba resultados cada hora o cada 3 horas. El modelo realiza cientos de pasos internos entre cada dato almacenado.
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