Inundación de 100 años

Una inundación de 100 años , también llamada inundación del 1% , ^{[ 1 ]} o de alta probabilidad en el Reino Unido, ^{[ 2 ]} es un evento de inundación para una ubicación definida a un nivel que se alcanza o supera una vez cada cien años, en promedio , pero como hay muchas ubicaciones, existen múltiples inundaciones independientes de 100 años dentro del mismo año. En los EE. UU., se estima, según registros históricos, que tiene una probabilidad de 1 entre 100 (1%) de ser igualada o superada en un año determinado. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Los límites estimados de inundación en una inundación de 100 años o del 1% están marcados en los mapas de inundación. ^{[ 5 ] [ 2 ]}

Las directrices de planificación del Reino Unido definen la Zona de Inundación 3a como "Alta Probabilidad" como terrenos con una probabilidad anual de inundación fluvial del 1% o superior; o terrenos con una probabilidad anual de inundación marina del 0,5% o superior. ^{[ 2 ]}

Para inundaciones costeras y lacustres, una inundación de 100 años generalmente se expresa como una elevación o profundidad del nivel del agua , e incluye una combinación de marea , marejada ciclónica y olas . ^{[ 6 ]}

Para los sistemas fluviales, una inundación de 100 años se puede expresar como un caudal , a partir del cual se deriva la elevación de la inundación. El área de inundación resultante se conoce como llanura de inundación de 100 años . Se dispone de estimaciones del caudal de inundación de 100 años y otras estadísticas de caudal para cualquier arroyo en los Estados Unidos. ^{[ 7 ]} Una tormenta de 100 años puede o no causar una inundación de 100 años, debido a las variaciones en el momento y la ubicación de las precipitaciones entre las diferentes cuencas hidrográficas , y a causas independientes de inundaciones, como el deshielo y las represas de hielo.

En el Reino Unido, la Agencia de Medio Ambiente publica un mapa completo de todas las áreas en riesgo de una inundación de 100 años. ^{[ 8 ]} En los Estados Unidos, la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias publica mapas de las llanuras aluviales de 100 y 500 años. ^{[ 5 ]}

Los mapas de las llanuras aluviales fluviales o costeras con un periodo de retorno de 100 años pueden ser importantes para los permisos de construcción, las normativas medioambientales y los seguros contra inundaciones . Estos análisis suelen reflejar el clima del siglo XX y pueden subestimar los efectos del cambio climático .

Un error común es creer que una inundación de 100 años ocurre una vez cada 100 años. En promedio, ocurre una cada 100 años, cinco cada 500 años y diez cada mil años. Cualquier promedio oculta variaciones. En un período de 100 años determinado, en un lugar específico, existe un 37 % de probabilidad de que no ocurra ninguna inundación de 100 años, un 37 % de probabilidad de que ocurra exactamente una y un 26 % de probabilidad de que ocurran dos o más. En el río Danubio , en Passau , Alemania, los intervalos reales entre inundaciones de 100 años durante el período 1501-2013 oscilaron entre 37 y 192 años. ^{[ 9 ]}

Un malentendido relacionado es que las inundaciones mayores que las de 100 años son demasiado raras como para ser motivo de preocupación. La probabilidad del 1 % anual se acumula hasta alcanzar una probabilidad del 10 % por década, una probabilidad del 26 % durante una hipoteca a 30 años ^{[ 10 ]} y una probabilidad del 55 % durante una vida humana de 80 años. Es común referirse a las inundaciones de 100 años como inundaciones con una probabilidad del 1 % anual. Igualmente cierto es referirse a ellas como inundaciones con una probabilidad del 10 % por década.

En una zona extensa y diversa, como un país grande o el mundo, en un año promedio el 1% de las cuencas hidrográficas sufren inundaciones de 100 años o mayores, y el 0,1% sufren inundaciones de 1000 años o mayores. Hay más en años húmedos y menos en años secos. De los 1,6 millones de kilómetros de costa del mundo, ^{[ 11 ]} en un año promedio 1600 kilómetros sufren inundaciones de 1000 años o mayores, más en años de tormenta y menos en años más tranquilos.

El programa de seguro contra inundaciones de EE. UU., que comenzó en la década de 1960, optó por fomentar normas y asegurar edificios en llanuras aluviales de 100 años, como "un equilibrio justo entre la protección del público y una regulación demasiado estricta". ^{[ 10 ]} Después de la inundación del Mar del Norte de 1953 , el Reino Unido cartografió inundaciones de 1000 años y los Países Bajos elevaron sus defensas contra inundaciones para protegerse contra inundaciones de hasta 10 000 años. ^{[ 12 ]} En 2017, los Países Bajos diseñaron algunas áreas contra inundaciones de un millón de años. ^{[ 13 ]} La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles recomienda diseñar algunas estructuras para inundaciones de hasta 1000 años, ^{[ 14 ]} mientras que recomienda diseñar para vientos de hasta 3000 años. ^{[ 15 ]} Por siglo, cualquier área tiene un 63 % de probabilidad de una inundación de 100 años o peor, un 10 % de probabilidad de una inundación de 1000 años, un 1 % de probabilidad de una inundación de 10 000 años y un 0,01 % de probabilidad de una inundación de un millón de años. Como dijo David van Dantzig , quien trabajó en la respuesta del gobierno a la inundación de 1953: «Seguramente uno estará dispuesto a gastar un múltiplo de la cantidad que se perdería por una inundación si así se puede prevenir». ^{[ 16 ]}

En Estados Unidos, la inundación de 100 años proporciona la base de riesgo para las tarifas del seguro contra inundaciones . Una inundación regulatoria o inundación base se establece rutinariamente para tramos de ríos a través de un proceso de reglamentación basado en la ciencia dirigido a una inundación de 100 años en el intervalo de recurrencia promedio histórico. Además de los datos históricos de inundaciones, el proceso tiene en cuenta los valores regulatorios previamente establecidos, los efectos de los embalses de control de inundaciones y los cambios en el uso de la tierra en la cuenca hidrográfica. Los riesgos de inundación costera se han cartografiado mediante un enfoque similar que incluye los procesos físicos relevantes. La mayoría de las áreas donde pueden ocurrir inundaciones graves en Estados Unidos se han cartografiado de manera consistente de esta manera. En promedio a nivel nacional, esas estimaciones de inundación de 100 años son suficientes para los fines del Programa Nacional de Seguro contra Inundaciones (NFIP) y ofrecen estimaciones razonables del riesgo de inundación futuro, si el futuro es como el pasado. ^{[ 9 ] : 24} Aproximadamente el 3% de la población de EE. UU. vive en áreas sujetas al riesgo de inundación costera con una probabilidad anual del 1%. ^{[ 17 ]}

En teoría, trasladar viviendas y negocios de zonas que se inundan repetidamente puede proteger a las personas y reducir las pérdidas de los seguros, pero en la práctica es difícil para las personas retirarse de barrios establecidos. ^{[ 18 ]}

La probabilidad P _e de que una o más inundaciones ocurriendo durante cualquier período superen un umbral de inundación determinado se puede expresar, utilizando la distribución binomial , como

${\displaystyle P_{e}=1-\left[1-\left({\frac {1}{T}}\right)\right]^{n}}$

donde T es el intervalo de recurrencia medio umbral ^{[ 15 ]} (por ejemplo, 100 años, 50 años, 25 años, etc.), mayor que 1. Si T está en años, entonces n es el número de años en el período, y P _e es la probabilidad por año, Probabilidad de Excedencia Anual. ^{[ 19 ]}

La fórmula puede entenderse como:

• La probabilidad anual de una inundación de T años es 1/T, por ejemplo 1/100 = 0,01.
• La probabilidad anual de que no haya tal inundación es 1 − 1/T, por ejemplo 1 − 0,01 = 0,99
• La probabilidad de que n años independientes no tengan tal inundación, multiplicando, es (1 − 1/T) ^n, por ejemplo 0,99 ¹⁰⁰ = 0,366
• La probabilidad de que ocurra al menos una inundación en n años es 1 − (1 − 1/T) ^n, por ejemplo, 1 − 0,99 ¹⁰⁰ = 0,634 = 63,4 %.

La probabilidad de excedencia P _e también se describe como el riesgo natural, inherente o hidrológico de falla. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Sin embargo, el valor esperado del número de inundaciones de 100 años que ocurren en cualquier período de 100 años es 1.

Las inundaciones de diez años tienen una probabilidad del 10 % de ocurrir en un año determinado (P _e = 0,10); las inundaciones de 500 años tienen una probabilidad del 0,2 % de ocurrir en un año determinado (P _e = 0,002); etc. La probabilidad porcentual de que ocurra una inundación de T años en un solo año es 100/T, donde T es mayor que 1.

La misma fórmula anterior permite calcular la probabilidad de ocurrencia en menos de un año. Una inundación que normalmente ocurre cada año equivale a una inundación que dura 12 meses, con una probabilidad de 1/12 cada mes, y la fórmula, expresada en meses, muestra una probabilidad del 65% anual.

La teoría de valores extremos se creó para modelar eventos poco frecuentes, como inundaciones de 100 años, con fines de ingeniería civil. Esta teoría se aplica comúnmente a los caudales máximos o mínimos observados de un río. En zonas desérticas con cauces efímeros, este método se aplica al caudal máximo observado durante un período determinado (24, 6 o 3 horas). El análisis de valores extremos solo considera el evento más extremo observado en un año. Así, entre la gran escorrentía primaveral y una fuerte tormenta de verano, el que genere mayor escorrentía se considerará el evento extremo, mientras que el evento menor se ignorará en el análisis (aunque ambos podrían haber causado inundaciones devastadoras).

Para completar el análisis que determina la inundación de 100 años , se hacen varias suposiciones . Primero, los eventos extremos observados cada año deben ser independientes entre sí. En otras palabras, el caudal máximo del río en 1984 no puede estar significativamente correlacionado con el caudal observado en 1985, que a su vez no puede estar correlacionado con el de 1986, y así sucesivamente. La segunda suposición es que los eventos extremos observados deben provenir de la misma función de densidad de probabilidad . La tercera suposición es que la distribución de probabilidad se relaciona con la tormenta más grande (precipitación o medición del caudal del río) que ocurre en un año determinado. La cuarta suposición es que la función de distribución de probabilidad es estacionaria, lo que significa que la media , la desviación estándar y los valores máximo y mínimo no aumentan ni disminuyen con el tiempo. Este concepto se conoce como estacionariedad . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

La primera suposición suele ser válida, pero no siempre, y debe evaluarse caso por caso. La segunda suposición suele ser válida si los eventos extremos se observan bajo condiciones climáticas similares. Por ejemplo, si todos los eventos extremos registrados provienen de tormentas eléctricas de finales de verano (como ocurre en el suroeste de EE. UU.) o del deshielo (como sucede en el centro-norte de EE. UU.), entonces esta suposición debería ser válida. Sin embargo, si algunos eventos extremos se deben a tormentas eléctricas, otros al deshielo y otros a huracanes, entonces es muy probable que esta suposición no sea válida. La tercera suposición solo representa un problema al intentar pronosticar un evento de caudal bajo pero máximo (por ejemplo, un evento menor que una inundación de 2 años). Dado que este no suele ser un objetivo en el análisis de eventos extremos ni en el diseño de ingeniería civil, esta situación rara vez se presenta.

La última suposición sobre la estacionariedad es difícil de comprobar con datos de un solo sitio debido a las grandes incertidumbres incluso en los registros de inundaciones más extensos ^{[ 9 ]} (véase la siguiente sección). En términos más generales, la evidencia sustancial del cambio climático sugiere firmemente que la distribución de probabilidad también está cambiando ^{[ 23 ]} y que la gestión de los riesgos de inundación en el futuro será aún más difícil ^{[ 24 ]} . La implicación más simple de esto es que la mayoría de los datos históricos representan el clima del siglo XX y podrían no ser válidos para el análisis de eventos extremos en el siglo XXI.

Cuando se incumplen estos supuestos, se introduce una incertidumbre desconocida en el valor reportado de lo que significa la inundación de 100 años en términos de intensidad de lluvia o profundidad de inundación. Cuando se conocen todos los datos de entrada, la incertidumbre se puede medir en forma de un intervalo de confianza. Por ejemplo, se podría decir que hay un 95 % de probabilidad de que la inundación de 100 años sea mayor que X, pero menor que Y. ^{[ 1 ]}

El análisis estadístico directo ^{[ 22 ] [ 25 ]} para estimar la inundación fluvial de 100 años es posible solo en los relativamente pocos lugares donde se ha registrado una serie anual de descargas máximas instantáneas de inundación. En los Estados Unidos a partir de 2014, los contribuyentes han financiado dichos registros durante al menos 60 años en menos de 2600 lugares, durante al menos 90 años en menos de 500 y durante al menos 120 años en solo 11. ^{[ 26 ]} A modo de comparación, el área total de la nación es de aproximadamente 3800 000 millas cuadradas (9800 000 km²), por lo que hay quizás 3000 tramos de arroyos que drenan cuencas de 1000 millas cuadradas (2600 km²) y ³⁰⁰ 000 tramos que ^drenan 10 millas cuadradas ( ²⁶ km² ) . En las zonas urbanas, se necesitan estimaciones de inundaciones de 100 años para cuencas hidrográficas de tan solo 1 milla cuadrada (2,6 km² ⁾ . Para tramos sin datos suficientes para un análisis directo, las estimaciones de inundaciones de 100 años se derivan de análisis estadísticos indirectos de registros de inundaciones en otras ubicaciones de una región hidrológicamente similar o de otros modelos hidrológicos . De manera similar, para las inundaciones costeras, existen datos de mareógrafos para solo unos 1450 sitios en todo el mundo, de los cuales solo unos 950 agregaron información al centro de datos global entre enero de 2010 y marzo de 2016. ^{[ 27 ]}    

En algunos lugares del mundo, como el río Danubio en Passau (Alemania), existen registros mucho más extensos de los niveles de inundación, pero deben evaluarse cuidadosamente para comprobar su exactitud e integridad antes de cualquier interpretación estadística.

Para un tramo de arroyo individual, las incertidumbres en cualquier análisis pueden ser grandes, por lo que las estimaciones de inundación de 100 años tienen grandes incertidumbres individuales para la mayoría de los tramos de arroyo. ^{[ 9 ] : 24} Para la inundación más grande registrada en cualquier lugar específico, o cualquier evento potencialmente más grande, el intervalo de recurrencia siempre es mal conocido. ^{[ 9 ] : 20, 24} La variabilidad espacial agrega más incertidumbre, porque un pico de inundación observado en diferentes lugares en el mismo arroyo durante el mismo evento comúnmente representa un intervalo de recurrencia diferente en cada lugar. ^{[ 9 ] : 20} Si una tormenta extrema deja suficiente lluvia en una rama de un río para causar una inundación de 100 años, pero no cae lluvia en otra rama, la onda de inundación aguas abajo de su unión podría tener un intervalo de recurrencia de solo 10 años. Por el contrario, una tormenta que produce una inundación de 25 años simultáneamente en cada rama podría formar una inundación de 100 años aguas abajo. Durante una inundación, las noticias tienden a simplificar la historia al informar sobre los mayores daños y el mayor intervalo de recurrencia estimado en cualquier lugar. El público puede concluir fácilmente, aunque erróneamente, que el intervalo de recurrencia se aplica a todos los tramos de arroyo en la zona inundada. ^{[ 9 ] : 7, 24}

Las elevaciones máximas de 14 inundaciones ya en 1501 en el río Danubio en Passau , Alemania, revelan una gran variabilidad en los intervalos reales entre inundaciones. ^{[ 9 ] : 16–19} Los eventos de inundación mayores que la inundación de 50 años ocurrieron en intervalos de 4 a 192 años desde 1501, y la inundación de 50 años de 2002 fue seguida solo 11 años después por una inundación de 500 años. Solo la mitad de los intervalos entre inundaciones de 50 y 100 años estuvieron dentro del 50 por ciento del intervalo promedio nominal. De manera similar, los intervalos entre inundaciones de 5 años durante 1955 a 2007 variaron de 5 meses a 16 años, y solo la mitad estuvieron dentro de 2.5 a 7.5 años.

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• Lista de inundaciones
• Listas de inundaciones en los Estados Unidos

• ¿ Qué es una inundación de 100 años? Red de Información sobre Sostenibilidad del Área de Boulder (BASIN). URL consultada el 16 de junio de 2006.

• Análisis de inundaciones extremas . Software de análisis extremo GeoTide. URL consultada el 28/11/2023.