Dos investigadores de la UPC-ESEIAAT analizan la red aeroportuaria mundial utilizando la teoría de sistemas complejos

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Oriol Lordan y Josep Maria Sallan, con el libro que han publicado recientemente

Josep Maria Sallan y Oriol Lordan, profesores e investigadores de la Escuela Superior de Ingenierías, Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la UPC, han publicado el libro 'Air Route Networks Through Complex Networks Theory', donde plantean que la red aeroportuaria mundial tiene propiedades estadísticas y topológicas que no son triviales i que, por lo tanto, son diferentes de las redes simples

09/03/2020

El libro 'Air Route Networks Through Complex Networks Theory', escrito por los profesores e investigadores Josep Maria Sallan y Oriol Lordan, de la ESEIAAT de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), y publicado por la editorial Elsevier, analiza con todo detalle, mediante la Teoría de Sistemas Complejos, la solidez de la red aérea ante disrupciones, por lo que proporciona estrategias de detección de los nodos críticos de las redes de transporte aéreo.

Lordan y Sallan ofrecen también una perspectiva histórica sobre los aspectos socioeconómicos, políticos, técnicos y geográficos del mercado aéreo mundial que influyen en cómo las líneas aéreas definen su oferta de rutas. También analizan las redes de navegación, definidas mediante puntos que establecen corredores de navegación para las aeronaves. Finalmente, dedican una parte del libro a mostrar cómo la aplicación de sus análisis pueden ayudar a limitar la propagación de enfermedades contagiosas.

Prevenir propagaciones de infecciones

El capítulo 8 del libro ofrece metodologías matemáticas de análisis y prevención de la propagación de infecciones a través del transporte aéreo. Los investigadores constatan que en los aeropuertos con más conexiones es donde más se ha de incidir en las medidas de control. Sallan y Lordan utilizan el modelo SIR (Susceptible. Infectado. Recuperado) formulado por el médico Gray Mc Kendrick y el químico William Ogilvy en 1927, que establece tres variables: las personas susceptibles de contraer el virus, las infectadas y las recuperadas. Esta tercera variable incluye tanto las personas que se habían infectado y se han curado como las que han muerto a causa de la enfermedad contagiosa.

Asimismo, los investigadores establecen un rango de contagio llamado R0. "En esta escala, más de uno ya se considera contagio a niveles importantes. Actualmente el COVID-19 está en un rango de entre 2 y 3, que es muy y muy alto", asegura Sallan. "Por ello y para evitar el contagio entre ciudades y, sobre todo, entre continentes, se debe extremar el control en los aeropuertos con muchos nodos", añade Lordan. Ambos profesores ha estudiado y analizado con metodologías matemáticas las relaciones que existen entre los 3.700 aeropuertos que operan actualmente en el mundo utilizando la teoría de sistemas complejos. Según se desprende de su libro, entre todos los aeropuertos del mundo se generan 25.000 conexiones directas.

Mediante las metodologías algorítmicas de sistemas complejos aplicadas al sistema de transporte aéreo mundial, han podido averiguar cuáles son los aeropuertos que más influirían en la globalidad de la red en caso de cerrar, ya sea debido a las condiciones climáticas, una huelga o cualquier otra circunstancia. Así, los investigadores han partido de la siguiente cuestión: ¿qué aeropuerto generaría más desconexiones o más aeropuertos afectados en caso de cerrar? Si se diera el caso, según indican, sería el de Anchorage (Alaska-Estados Unidos) porque, a pesar de ser un aeropuerto periférico y poco conocido internacionalmente, de este aeropuerto dependen otros 60. El siguiente aeropuerto más crítico, Fairbanks, también está situado en Alaska y, con estos dos aeropuertos no operativos, 170 otros aeropuertos quedarían desconectados del resto de la red de transporte aéreo.

Ahora bien, si en lugar de tener en cuenta el número de aeropuertos se considera los pasajeros afectados, los resultados son totalmente diferentes. Los cierres de aeropuertos que afectarían más pasajeros serían los de Atlanta, Pekín, Dubai, Los Ángeles y Tokio. Los cierres con más impacto en el tráfico intercontinental serían los de Dubai, Los Ángeles, Heathrow, JFK en Nueva York y Tokio. Sallan y Lordan llegan a la conclusión de que el cierre de 85 aeropuertos (el 2,5%) afectaría a la mitad del tráfico aéreo mundial. Si el cierre llegara a los 450 aeropuertos (aproximadamente, el 12,5%), el colapso del tráfico sería total.


¿Cómo hacer una red más robusta?

Los investigadores se han planteado cómo se consigue una red aeroportuaria mundial más robusta: "La red más robusta sería aquella en la que todos los puntos conectaran entre sí, y esto, en el transporte aéreo, es totalmente imposible. Si aplicamos la lógica de los sistemas complejos, cuanto más tráfico se concentra en un solo punto, más crítico es este punto y, por tanto, más importante es para la robustez de la red" (El concepto crítico hace referencia a la influencia de un aeropuerto en la operatividad de la red de transporte aéreo mundial, en ningún caso en términos de seguridad).

Una posible solución sería "crear más hubs (grandes aeropuertos o grandes puntos de conexión) en según qué territorios, y aumentar las conexiones entre hubs", explican los investigadores.

 

Compañías tradicionales y compañías de bajo coste

Otro objetivo del estudio son las redes de rutas de las aerolíneas. Del trabajo se deduce que "las compañías aéreas tradicionales son las más vulnerables en caso de cierres de grandes centros de conexión, porque gran parte de su tráfico depende sólo de unos cuantos puntos de la red global". Sin embargo, "las compañías de bajo coste tendrían mucha más facilidad de maniobra y de continuar operando en caso de cierre de grandes hubs, porque su flota despega y aterriza en muchos más aeropuertos y no trabajan con un solo centro de operaciones", afirman los investigadores.

Sallan y Lordan también han analizado la red desde el punto de vista de las grandes alianzas entre compañías. Existen tres grandes alianzas de aerolíneas, Star Alliance, SkyTeam y Oneworld. Star Alliance es la que reúne un mayor número de compañías (27), la que opera en más aeropuertos en todo el mundo y la que más conexiones establece (4.250). Esta es la alianza más robusta ante un hipotético cierre de aeropuertos centrales.