Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas
←
→
Transcripción del contenido de la página
Si su navegador no muestra la página correctamente, lea el contenido de la página a continuación
Capítulo 8 Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Los capítulos anteriores han presentado información sobre los diversos sistemas que componen el SAT para crecidas repentinas. Según muestra la Figura 1.3, un SAT típicamente cuenta con una red de observación para recopilar datos ambientales sobre los cuales basar alertas. En el caso de las crecidas repentinas, estos datos ambientales incluyen información sobre lluvia y a veces sobre caudal. La información sobre lluvia podría provenir de estaciones de medición de precipitación in situ, mediciones de radar, estimaciones satelitales o a través de alguna combinación de estas tres técnicas de muestreo. Un SAT también requiere una infraestructura de informática que permita recolectar y analizar datos de redes ambientales, preparación para alertas y canales de comunicación para distribuir alertas y otra información a los constituyentes. Si se ha establecido un plan de preparación y si la población está consciente del peligro de una crecida repentina y toma las acciones apropiadas cuando reciba una alerta, entonces el sistema de alerta integral será exitoso y las pérdidas serán mitigadas. ¿Qué contiene este capítulo? Este capítulo presentará, en el contexto de los sistemas de alerta temprana, unos pocos subsistemas de pronóstico de crecidas repentinas, de los cuales los primeros dos fueron discutidos brevemente al final del Capítulo 5. Este capítulo brindará información más detallada sobre los sistemas. Debe ser leído por personas que necesiten información pormenorizada de algunos de los diferentes tipos de sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas que actualmente existen o están planificados en diversos países. Los sistemas discutidos incluyen: 4 EEUU: Un sistema típico compuesto por guías hidrometeorológicas nacionales, experiencia hidrometeorológica local y redes de medición operadas por los constituyentes. Centro América: Sistema de Guía de Crecidas Repentinas para Centro América, basado principalmente en datos satelitales. Italia: Sistema hidrometeorológico multi-disciplinario de Pronóstico de Inundaciones en Tiempo Real y ALERT para la región de Piamonte. Colombia: Sistema de Alerta Temprana de Peligros Naturales del Valle de Aburrá, actualmente en etapa de planificación. Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-1
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas SAT de crecidas repentinas típico de Estados Unidos Observaciones de datos terrestres Según se indicó en el Capítulo 5, existen numerosas redes de ALERT operadas localmente pero no hay una red nacional de pluviómetros/medidores de caudal para crecidas repentinas en los Estados Unidos. A escala nacional, la observación de la precipitación se logra principalmente a través de una red de radares meteorológicos colocados por el National Weather Service en cooperación con la Administración Federal de Aviación y del Departamento de Defensa. La Figura 8.1 muestra la red de radares WSR-88D (Weather Surveillance Radar – 1988 Doppler, Radar de Vigilancia Meteorológica Doppler, 1988) en los Estados Unidos. Los datos de reflectividad del WSR-88D son convertidos a estimaciones de precipitación de alta resolución y son cartografiados para cuencas individuales en todo el país con software de cómputo del NWS llamado Monitorización y Predicción de Crecidas Repentinas (Flash Flood Monitoring and Prediction, FFMP), según se discutió en el Capítulo 5. Los pronosticadores locales son alertados por el FFMP cuando la lluvia observada o la intensidad de la lluvia excede la Guía de Crecidas Repentinas (Flash Flood Guidance, FFG) para una cuenca. En algunas regiones, el FFMP es aumentado con información basada en SIG sobre las características fisiográficas de cada cuenca por medio del programa del Índice del Potencial de Crecidas Repentinas (Flash Flood Potential Index, FFPI) discutido en el Apéndice D. Figura 8.1 Red nacional de radares de los Estados Unidos 8-2 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas También a escala nacional, los datos del WSR-88D provistos al pronosticador local son aumentados por medio de estimaciones de precipitación satelital producidas por la agencia hermana del National Weather Service en la NOAA, el Servicio Nacional de Datos e Información de Satélites Ambientales (National Environmental Satellite Data Information Service, NESDIS). Estas estimaciones son provistas directamente a los pronosticadores por medio de boletines informativos de texto. Un sito web (http://www.star.nesdis.noaa.gov/ star/index.php) también brinda a los pronosticadores varios productos experimentales. Los productos de estimaciones de precipitación satelital en tiempo real actualmente disponibles en el URL indicado arriba son: 4 El HidroEstimador (Hydro-Estimator, H-E), que produce estimaciones basadas en temperaturas de brillo de la ventana IR de los GOES y las modifica utilizando datos de los modelos numéricos del tiempo. El H-E ha sido el algoritmo operativo en NESDIS desde 2002. Es producido operativamente (soporte 24/7) sobre los Estados Unidos Contiguos (Contiguous United States, CONUS) y experimentalmente (soporte 8/5) para el resto del mundo. 4 El algoritmo multiespectral de lluvia de GOES (GOES Multispectral Rainfall Algorithm, GMSRA), que utiliza cuatro de las bandas de imágenes del GOES y también utiliza datos de modelos numéricos del tiempo, aunque a un grado menor que el H-E. Se produce a nivel experimental sobre los CONUS. 4 El algoritmo de auto-calibración multivariable de extracción de la precipitación (Self-Calibrating Multivariate Precipitation Retrieval, SCaMPR), que utiliza datos provenientes de múltiples bandas de imágenes del GOES y actualiza su calibración en tiempo real contra intensidades de lluvia de microondas. Ahora se produce a nivel experimental sobre los CONUS. 4 El sistema de pronóstico inmediato (Hydro-Nowcaster) produce pronósticos de lluvia con un tiempo de anticipación de hasta 3 horas con base en intensidades de lluvia del HidroEstimador. 4 La página de validación de productos (Product Validation) ofrece la validación actual y reciente de estimaciones de lluvia satelital de 6 y 24 horas comparadas con pluviómetros y con el campo radar/pluviómetro. El propósito final de las estimaciones de precipitación satelital y de radar es detectar cuándo ocurren lluvias que producen crecidas repentinas para que los pronosticadores puedan emitir alertas con suficiente anticipación para tomar acciones que protejan vidas y propiedades. Los datos satelitales y de radar son invaluables, especialmente en áreas donde los datos de observaciones sobre el terreno son dispersos o están totalmente ausentes. Sin embargo, el mayor éxito en alertas se logra cuando el NWS se puede aliar con grupos y agencias locales que establecen redes de ALERT. Los datos de ALERT generalmente son los más precisos y son usados en tiempo real, pero también retrospectivamente para calibrar los algoritmos satelitales y de radar. Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-3
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Figura 8.2 SAT de crecidas repentinas de los Estados Unidos Subsistemas de pronóstico La Figura 8.2 ilustra el flujo de información en una típica alianza NWS-Operador de ALERT, en este caso el Distrito de Control de Inundaciones del Condado de Maricopa, Arizona, (Flood Control District Maricopa County, FCDMC). El diagrama muestra que los datos satelitales (SATL), de RADAR y de ALERT fluyen hasta la Oficina de Pronóstico del Tiempo (Weather Forecast Office, WFO) del NWS. Los funcionarios locales (FCDMC) también tienen acceso a información en tiempo real. La Oficina de Pronóstico del Tiempo utiliza la información para producir una Estimación Cuantitativa de Precipitación (ECP), la cual es comparada con la FFG del sistema Predicción y Monitorización de Crecidas Repentinas (Flash Flood Monitoring and Prediction, FFMP) para producir productos que pasan a los funcionarios locales y al público en general. Si la lluvia estimada o proyectada es igual o mayor que la guía de crecidas repentinas para un área, varias opciones de despliegue gráfico ayudan al pronosticador a identificar rápidamente estos sitios por medio de códigos de colores y otros métodos. El pronosticador puede emitir una alerta de crecida repentina para el área propensa a inundación representada en el programa. Las opciones de despliegue gráfico permiten al pronosticador 8-4 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas utilizar colores y tablas para resaltar áreas que podrían estarse acercando a los valores de la guía de crecidas repentinas o que podrían estar experimentando lluvias de alta intensidad aunque la acumulación esté por debajo de la guía de crecidas repentinas. Para algunas cuencas, los Índices del Potencial de Crecidas Repentinas pre-calculados (Flash Flood Potential Indices, FFPI), la Guía de Crecidas Repentinas en Malla Mejorada (Enhanced Gridded Flash Flood Guidance, GFFG), la Guía de Crecidas Repentinas Forzada o alguna otra técnica también pueden aplicarse a la toma de decisiones (indicados por FFPI y flechas punteadas en la Figura 8.2). Durante situaciones de rápido desarrollo y de muy corto preaviso, los funcionarios locales supervisan los datos de ALERT y podrían tener que emitir declaraciones directamente al público. La falta de destrezas respecto al sistema de pronóstico dificulta emitir alertas de crecidas repentinas con varias horas de antelación con base en los Pronósticos Cuantitativos de Precipitación (PCP). Sin embargo, las vigilancias de crecidas repentinas —productos que dan preaviso a los constituyentes sobre el potencial de una crecida repentina— pueden ser emitidas con base en los PCP y luego pueden ser modificadas según sea necesario de acuerdo con la lluvia observada (ECP). En los Estados Unidos, los pronósticos de modelos de predicción numérica del tiempo (PNT) y las estadísticas derivadas de los productos de los modelos numéricos (Model Output Statistics, MOS) para el país son generados en el Centro Nacional de Predicción Ambiental (National Center for Environmental Prediction, NCEP). La información de las PNT y las MOS es proporcionada a los pronosticadores de las WFO locales y también a los pronosticadores nacionales en el Centro de Predicción Hidrometeorológica (Hydrometeorological Prediction Center, HPC) del NCEP. Según la Instrucción 10-901 (Septiembre 13, 2007) del NWS, el HPC produce los PCP elaborados por los pronosticadores y los PCP probabilísticos (PCPP) para todo tipo de sistema meteorológico, incluyendo sistemas tropicales. Estos productos PCP son usados como guía para los pronosticadores del Centro de Pronósticos Fluviales (River Forecast Center, RFC) y luego de algunas posibles ediciones para considerar las condiciones hidrometeorológicas locales, sirven para alimentar los modelos de pronósticos fluviales. El HPC provee a las Oficinas de Pronóstico del Tiempo (WFO) los PCP de malla, que sirven como punto de partida para producir los PCP para uso a nivel local. El HPC también produce otros productos que asimilan la información hidrometeorológica a escala nacional, incluyendo un producto sobre perspectivas de crecidas y un producto sobre peligros de crecidas repentinas. El PCP del pronosticador local (WFO) puede ser comparado con la guía del FFMP para tener una indicación sobre la probabilidad de una crecida repentina en el área de responsabilidad del pronosticador varias horas antes. El pronosticador puede entonces coordinar con grupos de usuarios de ALERT para asegurar que las redes de observación estén en operación y que se cuente con suficiente personal para encargarse de una situación en evolución. En algunos casos, un aviso de crecida repentina emitido temprano por la mañana puede ser un invaluable preaviso para los amantes de la vida al aire libre quienes más tarde en el día podrían encontrarse en áreas recreativas donde las características del terreno bloquean la recepción radial de las alertas de crecidas repentinas. Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-5
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Diseminación Según aparece bosquejado en una publicación del Distrito de Control de Inundaciones del Condado de Maricopa, Guidelines for Developing a Comprehensive Flood Warning Program (Lineamientos para Elaborar un Programa Integral de Alerta de Inundaciones; 1997), un exitoso programa de alerta de inundaciones debe incluir coordinación entre agencias de gobierno federales, estatales y locales así como organizaciones del sector privado. Conforme el sistema es utilizado y probado, es vital actualizar y mejorar el plan de alertas para crecidas repentinas para poder mantener un programa efectivo de alertas de crecidas repentinas. Los principales componentes que deben ser atendidos al planificar y operar un programa integral de alerta de inundaciones incluyen: 4 El reconocimiento de la amenaza de una inundación 4 La diseminación de alertas 4 La respuesta a emergencias 4 Otros esfuerzos de respuesta 4 La planificación de instalaciones críticas 4 Los componentes de costos 4 El mantenimiento 4 Permisos y licencias El folleto de 1997 está organizado de acuerdo con los criterios de evaluación crediticia para la Actividad 610, Alerta de Inundaciones, bajo el Sistema de Clasificación Comunitaria (Community Rating System, CRS) del Programa Nacional de Seguros contra Inundaciones, y cubre cada uno de los puntos anteriores en detalle. Por razones de brevedad, estas actividades no aparecen ilustradas en la Figura 8.2, pero son cruciales para el éxito del programa de alertas. Figura 8.3 Países servidos por la CAFFG 8-6 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas De manera similar, el FCDMC tiene un catálogo interactivo en línea de productos que pone las siguientes categorías de información a disposición de los constituyentes y de otros: 4 Mapa con ubicación de estaciones ALERT 4 Generador de reportes de datos de sensor único 4 Productos y datos de lluvia 4 Productos y datos de nivel del agua 4 Productos y datos de estaciones meteorológicas 4 Reportes y productos a la medida 4 Publicaciones – reportes anuales y por tormenta 4 Archivos de descripción de estaciones 4 Descargo de responsabilidad por productos y datos Figura 8.4 Estructura organizativa de la CAFFG Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-7
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Sistema de la Guía de Crecidas Repentinas para Centro América (Central American Flash Flood Guidance, CAFFG) Luego de las inundaciones catastróficas por el Huracán Mitch en 1998 en Centro América, la Agencia Internacional para el Desarrollo de los Estados Unidos (USAID) proporcionó fondos para la reconstrucción de la infraestructura dañada. El Servicio Meteorológico Nacional (National Weather Service, NWS) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) brindó transferencia tecnológica, capacitación y asistencia técnica a los servicios meteorológicos e hidrológicos de los países más golpeados (Honduras, Nicaragua, El Salvador y Guatemala). La Oficina de Asistencia para Desastres en el Extranjero de la USAID (USAID/ Office of Foreign Disaster Assistance, OFDA) también inició un proyecto complementario en 2000 conocido como la Iniciativa de Mitigación de Centro América (Central America Mitigation Initiative, CAMI), para que el NWS coordinara la implantación de un sistema de alerta temprana para crecidas repentinas en la región. El NWS trabajó junto con el Hydrologic Research Center (HRC), una corporación de investigación, transferencia de tecnología y capacitación sin fines de lucro para beneficio público en San Diego, California, para poner en práctica el sistema de la Guía de Crecidas Repentinas del HRC para la región. El sistema implantado, la Guía de Crecidas Repentinas para Centro América (Central American Flash Flood Guidance, CAFFG), proporciona datos operativos meteorológicos e hidrológicos a siete países centroamericanos (Belice, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Figura 8.5 Flujograma programático del sistema de CAFFG 8-8 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Figura 8.6 Procesamiento de lluvia en tiempo real en CAFFG Nicaragua y Panamá) con una guía oportuna para que esos SMHN emitan alertas efectivas de crecidas repentinas para pequeñas cuencas hidrográficas. Las características únicas de la CAFFG incluyen: 4 El primer sistema regional de guía de crecidas repentinas del mundo – diseminación operacional de productos tanto de pequeña escala como regionales para todos los países de Centro América 4 Operación en tiempo real totalmente automatizada – la adquisición de datos, asimilación, control de calidad, procesamiento de modelos, publicación de resultados y manejo de datos está totalmente automatizada 4 Un centro regional en el Instituto Meteorológico Nacional en San José, Costa Rica, para la adquisición, normalización y archivo centralizado de una variedad de productos en tiempo real en toda la región 4 Todos los productos son diseminados a cada país por medio de la internet, lo cual significa que los países sólo adquieren y mantienen una PC y una conexión a internet Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-9
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Observaciones de datos terrestres La CAFFG entró en operación en agosto de 2004. El sistema de alerta de crecidas repentinas utiliza el producto del HidroEstimador de NOAA/NESDIS para estimar la precipitación. La guía de crecidas repentinas, que es la lluvia requerida para producir una crecida repentina, se calcula cada seis horas para cuencas de ríos de 100 km2 a 300 km2. Un modelo hidrológico de base física es corrido cada seis horas para simular la humedad del suelo para la región y para determinar la guía de crecidas repentinas. Los productos gráficos y de texto de lluvia, de humedad del suelo, guía de crecidas repentinas y de amenaza de crecidas repentinas son creados y reportados en internet para ser accedidos por los SMHN para su análisis y diseminación a agencias de preparación para desastres en los siete países centroamericanos. Subsistema de pronóstico La Figura 8.5 muestra un flujograma programático para el subsistema de CAFFG. La CAFFG está diseñada para considerar las bases de datos espaciales digitales globales existentes para Centro América y también las bases de datos de percepción remota en tiempo real de temperatura y precipitación in situ. El flujograma ilustra el flujo de la información a través de los modelos del sistema que van desde los datos hidrometeorológicos de entrada hasta el cálculo Figura 8.7 Datos de elevación, arroyos y bordes de cuencas hidrográficas para CAFFG 8-10 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas de la guía de crecidas repentinas. Los datos de lluvia en tiempo real pasan por un modelo de control de calidad, según se muestra en la Figura 8.6, el cual identifica datos con valores imposibles y hace ajustes por sesgo a los datos de percepción remota con base en información diaria y en tiempo real de pluviómetros in situ. El resultado de este modelo es un producto fusionado de lluvia horaria, estimado como un valor de lluvia media areal en las pequeñas cuencas hidrográficas que cubren la región centroamericana (áreas de 100-300 km2). Un procesador de “ET potencial” utiliza información sobre clima y temperatura diaria en la Figura 8.8 Ejemplo de mapas de propiedades del suelo evapotranspiración (ET) para brindar para CAFFG datos de entrada de la ET potencial diaria al modelo de humedad del suelo. El modelo de humedad del suelo funciona en corridas cada 6 horas y determina las condiciones de humedad del suelo en tiempo real para permitir la estimación de abstracciones de lluvia (como la ET actual y el flujo de aguas subterráneas profundas) y el volumen de la escorrentía superficial. Las bases paramétricas de datos para este modelo son computadas a partir de datos espaciales digitales del terreno con una resolución de 1 kilómetro (terreno, TERRAIN), ríos de bases de datos globales (ríos, STREAMS), datos de uso de suelos y cobertura terrestre (land–use and land-cover, LULC) y textura de suelos (suelos, SOILS). El umbral de escorrentía es computado con base en la teoría geomorfológica tomando en cuenta las características de la cuenca hidrográfica y del suelo. Las estimaciones del umbral de escorrentía y de déficits de humedad del suelo son usadas en el modelo de la guía de crecidas repentinas para producir el volumen de lluvias de una duración dada necesario para iniciar una inundación (cauce lleno) en pequeñas cuencas hidrográficas, o sea la FFG. El umbral de escorrentía es definido como el volumen de lluvia efectiva de una duración dada sobre la cuenca hidrográfica de un pequeño arroyo apenas suficiente para causar un caudal de cauce lleno a la salida de la cuenca. El término “efectiva” se utiliza para indicar el volumen de lluvia que permanece después de abstracciones de evapotranspiración y percolación profunda y que aparece como escorrentía superficial a lo largo de la red de arroyos. El umbral de escorrentía brinda una estimación del potencial de una escorrentía superficial excesiva en pequeñas cuencas bajo condiciones de saturación de suelos o de superficies terrestres impermeables. Se computa por medio de la teoría geomorfológica y con el uso de datos digitales globales de elevación del terreno, suelos y uso de la tierra/cobertura terrestre (1 km de resolución) junto con datos fluviales regionales. Dadas las bases de datos espaciales en CAFFG, el umbral de escorrentía es Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-11
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas producido para pequeñas cuencas hidrográficas en el orden de 100-300 km2. Datos espaciales Los datos de elevación digital con resolución de 30 arco-segundos (aproximadamente 1 kilómetro) para la región de Centro América son obtenidos de la base de datos GTOPO30 (una base de datos global de dominio público) del Servicio Geológico de los Estados Unidos (United States Geological Survey). Los datos son utilizados para delinear redes de arroyos y bordes de cuencas hidrográficas por medio del procesamiento de SIG. Los datos de elevación aparecen en la Figura 8.7 para regiones de Honduras, El Salvador y Nicaragua, donde las líneas negras representan las redes de Figura 8.9 Possible dissemination paths to arroyos delineadas y las formas poligonales CAFFG response agencies azules representan los bordes de las cuencas hidrográficas. Las características hidrográficas digitales (incluyendo ubicación de arroyos, lagos y embalses) también pueden conseguirse por medio del Mapa Digital del Mundo (Digital Chart of the World, DCW). Los datos son útiles para verificar el procesamiento de la delineación de SIG. Un conjunto global de datos sobre cobertura terrestre con una resolución de 1 kilómetro, disponible al público a través de la Global Land Cover Facility de la Universidad de Maryland, también se utiliza. Las principales coberturas terrestres de la región son tierras arboladas o pastizales boscosos (a lo largo de las porciones occidentales de la región), bosques de hoja perenne (principalmente a lo largo de las porciones orientales de la región) y una gran región de bosques caducifolios en las regiones al norte de Guatemala. La caracterización de la cobertura terrestre es necesaria al analizar la humedad del suelo para ayudar en la estimación de la evapotranspiración. La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) Figura 8.10 Región de Piamonte de Italia ha producido una base de datos digital de 8-12 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas suelos y propiedades de los terrenos. Los datos fueron obtenidos para la región centroamericana, los cuales incluyeron bases de datos geoespaciales y relacionales para características de suelos y terrenos. Las características del suelo podrían estar relacionadas con las clasificaciones de la textura del suelo y podrían ser usadas para subsiguientemente obtener propiedades hidráulicas derivadas y sus variaciones en toda la región. La variación de la conductividad hidráulica (facilidad con la cual puede movilizarse el agua a través de espacios porosos o fracturas) es importante, con grandes regiones Figura 8.11 Tres niveles de peligro hidrológico para de conductividad hidráulica baja (< los principales ríos de Piamonte 0.006 m/h) y áreas específicas con una conductividad hidráulica relativamente alta (> 0.03 m/h). La Figura 8.8 muestra un ejemplo de un mapa de capacidad de campo del suelo. Hardware del sistema CAFFG El sistema CAFFG está compuesto por dos servidores instalados en el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) en San José, Costa Rica. 4 Un servidor de procesamiento de CAFFG (CAFFG Processing Server, CPS) – Red Hat Enterprise Linux WS v4.5 – Recopila y estandariza numerosos productos de datos en tiempo real, evoca varios modelos para producir la FFG y publica salidas en el servidor de diseminación (CDS) 4 Un servidor de diseminación de CAFFG (CAFFG Dissemination Server, CDS) – Red Hat Enterprise Linux WS v4.5 – Brinda acceso a varios productos de datos nacionales para todos los Servicios Meteorológicos e Hidrológicos Nacionales (SMHN) que participan en CAFFG mediante un acceso seguro y restringido por “login” a internet y a SCP (transferencia segura y cifrada de datos) · El CDS está diseñado solamente para fines de diseminación · La interfaz gráfica del usuario (Graphic User Interface, GUI) facilita que el usuario revise los productos de datos disponibles y agiliza la adquisición remota de datos, incluyendo datos nacionales, productos de datos regionales, recursos estáticos de ArcView y recursos de observación del sistema. Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-13
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Diseminación Los productos del sistema CAFFG son desarrollados en el centro regional en Costa Rica y son diseminados a los servicios meteorológicos e hidrológicos nacionales (SMHN) y agencias de respuesta, según proceda. Las trayectorias de diseminación de productos del sistema, actualizados cada hora (productos de precipitación) o cada 6 horas (productos restantes), aparecen ilustradas en la Figura 8.9. Existen varios niveles de detalle según sea apropiado para las agencias usuarias. Amplia capacitación para usuarios acerca del sistema CAFFG se encuentra en línea en: http://www.hrc-lab.org/caffg_training/en/index.html Italia: sistema hidrometeorológico ALERT y de pronóstico de inundaciones en tiempo real de la región de Piamonte Piamonte es la segunda más grande de las veinte regiones de Italia (Fig. 8.10). El Río Po, con cabeceras en los Alpes en el oeste de la región, es el río más grande de Italia. La parte alta del Po consiste de muchos afluentes de respuesta rápida mientras que la parte media del Po es moderadamente plana y tiene un tiempo de respuesta de inundación mucho más prolongado (Rabuffetti y Barbero, 2003). La Autoridad del Río Po, un grupo inter-agencial gubernamental, estableció un plan estratégico para operar un SAT para inundaciones/crecidas repentinas/deslaves para Piamonte. Las autoridades crearon un mapa de riesgo relativo de inundaciones dentro de la planicie que incorpora la topografía y el uso de suelos. La idea era identificar aquellas cuencas hidrológicas que eran vulnerables a inundaciones, crecidas repentinas y deslaves y asignarles una categoría de riesgo relativo. La Figura 8.11 muestra los 3 niveles de posibles peligros hidrológicos a lo largo Figura 8.12 Áreas homogéneas de pronóstico en el Sistema de Alerta de Piamonte 8-14 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas del río. El área C muestra las llanuras de inundación de 500 años. Adentro, el área B indica la llanura de inundación de 200 años y toma en cuenta diques y embalses. El área A incluye el caudal principal y áreas sujetas a pequeñas inundaciones frecuentes. En el área A no se permite ninguna construcción. Dentro del área B, se permiten actividades humanas solamente de acuerdo con los objetivos definidos del área. El área C es tierra en la cual habita y construye la gente. La región está caracterizada por numerosos diques pero el plan se centra en mejorar la seguridad a través de actividades no estructurales tales como códigos de zonificación/ construcción, planes de preparación y un sistema de alerta. Registros que datan de 1800 muestran que la región se inunda de manera importante ya sea con crecidas repentinas o con inundaciones de ríos en tierras bajas aproximadamente cada dos años, generalmente en primavera o en otoño. Reconociendo los riesgos que representan estas inundaciones, la Autoridad del Río Po estableció un equipo inter-agencial de pronóstico de inundaciones y un sistema de alerta temprana (SAT). Subsistema de pronóstico Formada en 1978, la Administración del Servicio Preventivo Regional Técnico estableció un centro de operaciones 24/7, la Sala de Situación de Riesgos Naturales (SSRN), a la cual se encomendó pronosticar inundaciones peligrosas en la región. En el centro, equipos de expertos trabajan en grupos operativos dedicados a la geología, hidrología y nieve para estudiar el potencial de inundaciones y actuar con base en algún riesgo pronosticado. La SSRN produce un reporte diario de la situación meteorológica observada y esperada, prestando atención en WMO Figura 8.13 Estructura del grupo de pronóstico hidrometeorológico de Piamonte Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-15
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas particular al pronóstico de la precipitación. Estas evaluaciones son entonces distribuidas a agencias cuya tarea es proteger y alertar al público. Las comunidades individuales participan realizando las siguientes acciones: 4 Crear un plan local de emergencia por inundaciones 4 Estudiar las dinámicas locales de inundaciones y de laderas de colinas. Estos estudios locales mejoran la respuesta y el pronóstico de inundaciones peligrosas y son remitidos a nivel nacional y regional para su evaluación y síntesis 4 Ejecutar la respuesta a emergencias planificada durante inundaciones usando voluntarios e intercambiando actualizaciones y asesoría con las autoridades nacionales y regionales Las fases del SAT —inspección, alerta, alarma y emergencia— son activadas sucesivamente cuando las condiciones lo ameritan. Esas condiciones incluyen mayores inundaciones fluviales, crecidas repentinas y pequeños deslaves en cuencas de captación en las montañas. Cada evaluación está codificada por riesgo: 1 para ningún peligro, 2 para bajo peligro y 3 para alto peligro. Funcionarios escogen entre las categorías 2 y 3 con base en la superficie terrestre potencialmente afectada y el número esperado de inundaciones. Este esquema formal ayuda a reducir la subjetividad. Para ejecutar este proceso, el SMHN y los centros de pronóstico regionales continuamente Inspeccionan las condiciones. Cuando declaran una alerta, se activan los centros de operación locales pero ningún producto es reenviado al público en general. Una vez que ha iniciado la WMO Figura 8.14 Diagrama del Sistema FloodWatch de Piamonte 8-16 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas inundación y se juzga que es inminentemente peligrosa, una alarma es transmitida al público. Como este sistema mantiene las alertas de nivel medio restringidas a las autoridades locales y solo alerta al público cuando es casi seguro que ocurrirá un evento peligroso, minimiza las falsas alarmas al público. El sistema de alerta de Piamonte evalúa y emite alertas para las siguientes situaciones: 4 Riesgo de inundación debido a lluvias intensas prolongadas en grandes llanuras de inundación (área >400km2) poniendo en peligro a pueblos e infraestructura en los valles de los ríos y en tierras bajas 4 Riesgo local de inundación hidrogeológica debido a tormentas intensas y de corta duración sobre pequeñas áreas (área
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas NOAA Figura 8.15 Ubicación de Valle de Aburrá, Colombia Existen dos diferentes métodos para evaluar el nivel de riesgo (según se ilustra en la Figura 8.13). El primero implica comparar el PCP con umbrales de lluvia predefinidos (guía de crecidas repentinas) derivados de estudios y simulaciones de modelos numéricos de eventos pasados (actividades fuera de línea). El segundo utiliza simulaciones numéricas en tiempo real (procedimientos en línea). 4 El modo de pronóstico usa pronósticos cuantitativos de precipitación, está vinculado al módulo de hidrología y permite generar alertas muy tempranas. Puesto que el PCP incluye una importante incertidumbre, los meteorólogos solamente lo utilizan cualitativamente para pronósticos de largo plazo (1-2 días). Este sistema genera falsas alarmas frecuentes pero como en la mayoría de los casos son solo compartidas con las autoridades locales, el público llega a ver muy pocas. 4 El modo de manejo usa el módulo hidrodinámico y las observaciones hidrometeorológicas en tiempo real según se ilustra en la Figura 8.14. El sistema produce pronósticos razonablemente hábiles de caudal máximo y tiempos de arribo para el corto plazo (6-12 horas) y puede ser utilizado de manera cuantitativa. Los funcionarios de atención de emergencias han encontrado muy útil esta información en tiempo real. Pero estas alertas de corto plazo son más eficaces cuando son precedidas por un “preaviso” de rango medio a las autoridades locales. 8-18 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Las simulaciones en tiempo real son realizadas por medio de FloodWatch, un sistema de apoyo a decisiones para el pronóstico de caudales en tiempo real. FloodWatch combina una base de datos avanzada con el sistema de pronóstico en tiempo real y modelado hidrológico e hidrodinámico MIKE 11 (DHI, 2006) del Instituto Hidráulico Danés (Danish Hydraulic Institute, DHI), todo empacado en el ambiente SIG de ArcView. Esta combinación es una herramienta muy poderosa para el pronóstico de caudales y alertas de inundaciones en tiempo real. FloodWatch puede funcionar automáticamente con un programador de tareas incorporado o puede ser operado manualmente por un técnico. La Figura 8.14 bosqueja el flujo de datos del sistema. Diseminación FloodWatch genera varios productos de salida. Las pantallas gráficas de ArcView automáticamente muestran y actualizan estados en tiempo real y condiciones de pronóstico. El sistema también genera productos de texto y gráficos de caudales y niveles de agua observados y pronosticados. El sistema FloodWatch brinda pronósticos de caudal y de nivel de río para toda la red fluvial. Los hidrólogos validan los pronósticos estudiando 40 secciones transversales de los principales ríos. Luego son salvados en formato HTML para mostrarlos de inmediato en el sitio de intranet auspiciado por RUPAR (Red Única Para Autoridades Públicas Regionales). Estos productos nunca son vistos por el público. Figura 8.16 Diagrama general del AVNHEWS Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-19
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Finalmente, un equipo de expertos produce boletines informativos de pronóstico en formato de texto relacionados con el riesgo del peligro hidrológico esperado (A, B o C) y el correspondiente nivel de peligro (1, 2 o 3) para cada zona de alerta. Una vez terminado el evento, datos reales de la inundación son agregados a una base de datos cuando se reportan daños por inundaciones y/o deslaves activados por lluvia. Así, los desarrolladores pueden ver si los umbrales de lluvia y de nivel de agua utilizados en el sistema de alerta estuvieron acertados o si requieren ajuste y mejora del modelo de pronóstico de inundaciones. Recientes avances utilizando un modelo hidrológico distribuido han mostrado que incluso con importantes errores en el pronóstico cuantitativo de caudal (quantitative discharge forecast, QDF), muchos escenarios de inundación aún pueden ser pronosticados de manera categórica (Rabuffetti y otros, 2009). Según indicaron Rabuffetti y Barbero (2004), el sistema de alerta de Piamonte puede ser aplicado a otras áreas con una alta incidencia de crecidas repentinas. No obstante, el éxito del sistema depende de la idoneidad de los datos de observaciones, la capacidad de los sistemas de tecnologías de la información y de los sistemas de comunicaciones y el grado de cooperación interdisciplinaria. Sistema de alerta temprana de peligros naturales del Valle de Aburrá (Colombia): un ejemplo del diseño de un SAT de abajo hacia arriba En 2008, NOAA fue invitada por un consorcio de agencias gubernamentales en Colombia para diseñar un sistema de alerta temprana que ayudara a reducir el impacto de las crecidas repentinas en Medellín y otros nueve municipios vecinos en el Valle de Aburrá de los Andes colombianos. El Sistema de Alerta Temprana de Peligros Naturales del Valle de Aburrá (Aburrá Valley Natural Hazard Early Warning System, AVNHEWS) de NOAA (2009) fue diseñado utilizando un enfoque “basado en sistemas”. La ingeniería de sistemas es un proceso de diseño y construcción iterativo por misión que desglosa un sistema complejo único (por ej., AVNHEWS) en una serie de subsistemas más sencillos que pueden ser diseñados y desarrollados de manera relativamente independiente teniendo en mente una posterior integración de sistemas. Una vez en operación, el Sistema de Alerta Temprana de Peligros Naturales del Valle de Aburrá (AVNHEWS) integrará la infraestructura actual de atención de desastres con infraestructura nueva para crear un sistema de alerta temprana de extremo a extremo que (1) reducirá la pérdida de vidas y el sufrimiento causado por inundaciones, crecidas repentinas y flujo de escombros dentro del Valle de Aburrá, (2) mejorará las prácticas de manejo de embalses en las cuencas que rodean el Valle de Aburrá y (3) mejorará el pronóstico meteorológico local. El AVNHEWS también fortalecerá la capacidad nacional en cuanto a la estimación de lluvias y la predicción de crecidas repentinas en toda Colombia. 8-20 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Según se ilustra en el diagrama General del Sistema AVNHEWS (Figura 8.16), existen muchos subsistemas que funcionarán en combinación para lograr esta misión: 4 El subsistema de mediciones superficiales aprovechará principalmente los sensores de lluvia, caudal y otros ya instalados en la región para crear un flujo de datos en tiempo real de mediciones de superficie con los cuales calibrar las estimaciones de lluvia de radar y basadas en satélite y mejorar los modelos de pronóstico. 4 El subsistema de radares meteorológicos involucrará al menos una estación meteorológica de radar para producir estimaciones de lluvia de alta resolución sobre y alrededor del Valle de Aburrá. También pueden utilizarse radares adicionales de vigilancia (o de llenado de vacíos) si se requiere mejor cobertura. 4 El subsistema del hidroestimador utilizará las capacidades existentes de observación meteorológica a meso-escala del IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales), tales como la recepción de imágenes satelitales de GOES, para producir estimaciones de lluvia en tiempo real a nivel nacional. 4 El subsistema de pronóstico de crecidas repentinas producirá índices en tiempo real de peligros de crecidas repentinas a alta resolución espacial para el Valle de Aburrá y a baja resolución espacial para toda Colombia. El subsistema también producirá una Estimación Cuantitativa de Precipitación en Malla derivada de radar y de satélite, corregida por sesgo, en tiempo real para ser usada por otros subsistemas. 4 El subsistema de pronóstico hidrológico analizará los peligros de inundaciones en el Valle de Aburrá y permitirá que los operadores de los embalses manejen la generación hidroeléctrica y los peligros de inundación en las cuencas adyacentes. 4 El subsistema de manejo de información (indicado por flechas rojas en la Figura 8.16) alimentará, almacenará y divulgará los subsistemas anteriores de datos a los subsistemas de pronóstico, permitiendo que el personal de AVNHEWS distribuya información significativa al personal de primera respuesta y al público en general. 4 El subsistema de centro de operaciones (el gran subsistema que contiene los subsistemas de Pronóstico Meteorológico y de Pronóstico Hidrológico) albergará al personal y al equipo relacionado con el proceso de sensibilización, pronóstico y alerta de AVNHEWS. El Centro de Operaciones coordinará con otros interesados incluyendo el personal de primera respuesta, los medios de comunicación y el público en general de acuerdo con el Concepto de Operaciones de AVNHEWS (ver Capítulo 9). Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-21
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Entender las capacidades existentes Uno de los primeros pasos al diseñar un SAT es evaluar las capacidades (e infraestructura) existentes que pudieran ser empleadas por el SAT y qué vacíos deben ser llenados con nuevas capacidades e infraestructura. Cada sistema de alerta temprana (SAT) es único y necesita ser adaptado a las condiciones locales – sin embargo, cada SAT debe contener cuatro componentes básicos para ser efectivo. Como indica la Figura 1.3 en el Capítulo 1, los cuatro componentes esenciales de un efectivo sistema de alerta temprana son: 1. Sensibilización – evaluación sistemática de peligros y vulnerabilidades y representación cartográfica de sus patrones y tendencias 2. Pronóstico – pronóstico preciso y oportuno de peligros utilizando tecnologías y métodos científicos y fiables 3. Alerta – comunicación clara y oportuna de alertas a todos aquellos en riesgo 4. Acción – conocimiento y capacidades nacionales y locales para actuar de manera correcta cuando se comunican alertas Observaciones de datos terrestres En el caso del Valle de Aburrá, buena parte de la capacidad requerida para los componentes anteriores ya existía. La categoría más débil de la infraestructura existente de manejo de desastres se relaciona con los pronósticos. No existe capacidad apreciable para predecir eventos hidrometeorológicos en o cerca del Valle de Aburrá. Este fue el vacío crítico para ejecutar un SAT efectivo. Esto no significa que no exista una infraestructura de pronósticos hidrometeorológicos – de hecho el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) de Colombia opera una red sinóptica de superficie de 28 estaciones, 7 de las cuales funcionan 24/7. Además de varias estaciones en altura, el IDEAM también opera aproximadamente 250 pluviómetros automatizados y una estación de satélite GOES en sus oficinas centrales en Bogotá. Para el pronóstico meteorológico operativo breve, los meteorólogos actualmente usan los productos de salida del modelo Sistema de Pronóstico Global (Global Forecasting System, GFS) de la NOAA; estos son luego comparados con el modelo a meso-escala MM5 del IDEAM para producir pronósticos (hasta de tres días) para las principales ciudades y para las cuatro principales regiones geográficas de Colombia. Las dos generadoras hidroeléctricas regionales, Empresas Públicas de Medellín (EPM) y la compañía eléctrica en Antioquia (ISAGEN), conducen operaciones de pronóstico hidrológico basado en pluviómetros en toda la región y también emplean modelos a meso-escala para mejorar sus pronósticos de lluvias de corto plazo. Instituciones de investigación locales tales como la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB) también contribuyen corriendo modelos de pronóstico meteorológico a meso-escala incluyendo el MM5 y el WRF. 8-22 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Sin estimaciones de precipitación basadas en radares y satélites y sin modelos hidrometeorológicos asociados, la misión del AVNHEWS sería inalcanzable. La Figura 8.16 ilustra que el AVNHEWS fue diseñado para ser capaz de crecer temáticamente y respaldar aplicaciones más allá del pronóstico hidrológico, de crecidas repentinas y de flujos de escombros. Por ejemplo, Red Aire y Red Río podrían utilizar el AVNHEWS para emitir alertas de salud pública cuando Medellín experimente algún nivel inseguro de contaminación del aire o del agua. El pronóstico de flujos de escombros podría ser ampliado para incluir otras formas de movimiento de masas, incluyendo deslaves. Vale la pena señalar que el AVNHEWS está abierto a cualquier tipo de dato que pudiera estar disponible. Incluso las observaciones humanas derivadas de datos de cámaras de tránsito, reportes de emergencias y observaciones visuales podrían ser integradas para mejorar la sensibilización de los pronosticadores del AVNHEWS sobre cualquier situación. El AVNHEWS fue diseñado para ser escalable geográfica y temáticamente. Esto permitirá que se conecte a otros sistemas de alerta temprana conforme éstos sean establecidos en toda la región en el futuro. Con el tiempo, la colaboración entre centros de pronóstico mejorará la calidad de sus productos y servicios. El Subsistema de Pronóstico de Crecidas Repentinas del AVNHEWS, por ejemplo, brindará el análisis basado en radar de las amenazas de crecidas repentinas específicamente para el Valle de Aburrá, así como análisis basados en satélites para toda Colombia. Así, al ampliarse la red doméstica de radares meteorológicos, igual sucederá con la calidad de sus pronósticos de crecidas repentinas (puesto que los radares ofrecen mejor resolución espacial y temporal que los satélites). Figura 8.17 Representación idealizada del sistema de distribución de alertas del Valle de Aburrá Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas 8-23
Capítulo 8: Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas Subsistema de pronósticos El principal propósito del Subsistema de Pronóstico de Crecidas Repentinas (Flash Flood Forecasting Subsystem, FFFSS) del AVNHEWS es brindar una guía en tiempo real sobre el potencial de (a) una crecida repentina de pequeña escala en el Valle de Aburrá y (b) una crecida repentina de gran escala en todo el país de Colombia. El subsistema fue diseñado para responder a la meta del AVNHEWS de reducir el sufrimiento y la pérdida de vidas y de propiedad por la devastación causada por las crecidas repentinas. Los productos del FFFSS serán puestos a disposición de los usuarios como una herramienta de diagnóstico para analizar eventos de tipo meteorológico que puedan iniciar crecidas repentinas (tales como lluvias intensas o lluvia sobre suelos saturados) y luego realizar una rápida evaluación del potencial de una crecida repentina en un sitio. El subsistema está diseñado para permitir agregar las experiencias con condiciones locales, incorporar otros datos e información (tal como el resultado de la predicción numérica del tiempo) y cualquier observación local de último minuto (tales como datos de mediciones no tradicionales) para evaluar la amenaza de una crecida repentina local. Las evaluaciones de la amenaza de crecidas repentinas serán realizadas en escalas de tiempo de una a seis horas para cuencas de 25-50 km2 de tamaño en el Valle de Aburrá hasta de 100-300 km2 de tamaño en el resto de Colombia. Las estimaciones de precipitación de satélite y de radar serán usadas junto con datos disponibles de mediciones locales y regionales de precipitación in situ para obtener estimaciones corregidas por sesgo del volumen actual de lluvia sobre la región. Estos datos de precipitación también serán usados para actualizar las estimaciones de humedad a través de un modelo de humedad del suelo en el subsistema. Una parte integral del subsistema es el componente del Subsistema de Información. Este subsistema fue diseñado para ser integrado por completo en el diseño general del AVNHEWS y dependiente de la disponibilidad de datos (incluyendo tipos, cantidad, calidad y latencia) provenientes del AVNHEWS. Sin embargo, el procesamiento de datos dentro del subsistema fue optimizado para: 4 Facilitar la adquisición, alimentación, procesamiento, modelado, exportación de productos y publicación de datos de manera completamente automatizada 4 Establecer programas estratégicos de adquisición de datos para optimizar la disponibilidad de datos durante el procesamiento de modelos del subsistema 4 Establecer programas estratégicos de procesamiento para agilizar la disponibilidad de resultados del subsistema usando cargas de procesamiento sostenibles Este enfoque, junto con un concepto de operaciones cuidadosamente creado (ver Capítulo 9), debería asegurar que la información y los datos apropiados sean puestos a disposición de los usuarios de manera oportuna para desarrollar alertas de crecidas repentinas. 8-24 Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
También puede leer