Inundación de 100 años

Una inundación de 100 años es un evento de inundación que tiene en promedio una probabilidad de 1 en 100 (1% de probabilidad) de ser igualada o superada en un año determinado. ^[1]

Una inundación de 100 años también se conoce como una inundación del 1% . ^[2] Para inundaciones costeras o lacustres, una inundación de 100 años generalmente se expresa como una elevación o profundidad de inundación, y puede incluir efectos de olas . Para sistemas fluviales, una inundación de 100 años generalmente se expresa como un caudal. Con base en el caudal de inundación esperado de 100 años, el nivel del agua de inundación se puede mapear como un área de inundación. El mapa de llanura de inundación resultante se conoce como llanura de inundación de 100 años. Hay estimaciones del caudal de inundación de 100 años y otras estadísticas de caudal de cualquier arroyo en los Estados Unidos. ^[3] En el Reino Unido, la Agencia Ambiental publica un mapa completo de todas las áreas en riesgo de una inundación de 1 en 100 años. ^[4] Las áreas cercanas a la costa de un océano o lago grande también pueden inundarse por combinaciones de marea , marejada ciclónica y olas . ^[5] Los mapas de las llanuras de inundación ribereñas o costeras de 100 años pueden ser de gran utilidad para los permisos de construcción, las reglamentaciones ambientales y los seguros contra inundaciones . Estos análisis generalmente representan el clima del siglo XX.

Un error común es creer que es probable que una inundación de 100 años ocurra solo una vez en un período de 100 años. De hecho, hay aproximadamente un 63,4% de posibilidades de que ocurran una o más inundaciones de 100 años en cualquier período de 100 años. En el río Danubio en Passau , Alemania, los intervalos reales entre inundaciones de 100 años durante 1501 a 2013 variaron de 37 a 192 años. ^[6] La probabilidad P _e de que una o más inundaciones que ocurran durante cualquier período superen un umbral de inundación dado se puede expresar, utilizando la distribución binomial , como

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

donde T es el período de retorno umbral (por ejemplo, 100 años, 50 años, 25 años, etc.) y n es el número de años del período. La probabilidad de excedencia P _e también se describe como el riesgo natural, inherente o hidrológico de falla. ^{[7] [8]} 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 de 500 años tienen una probabilidad del 0,2% de ocurrir en un año determinado (P _e = 0,002); etc. El porcentaje de probabilidad de que una inundación de X años ocurra en un solo año es 100/X. Un análisis similar se aplica comúnmente a las inundaciones costeras o a los datos de precipitaciones. El intervalo de recurrencia de una tormenta rara vez es idéntico al de una inundación fluvial asociada, debido a las variaciones en el momento y la ubicación de las precipitaciones entre diferentes cuencas de drenaje .

El campo de la teoría de los valores extremos se creó para modelar eventos poco frecuentes, como inundaciones que ocurren cada 100 años, con fines de ingeniería civil. Esta teoría se aplica más comúnmente a los caudales máximos o mínimos observados de un río determinado. En las zonas desérticas donde solo hay corrientes efímeras, este método se aplica a la precipitación máxima observada durante un período de tiempo determinado (24 horas, 6 horas o 3 horas). El análisis de los valores extremos solo considera el evento más extremo observado en un año determinado. Por lo tanto, entre la gran escorrentía de primavera y una fuerte tormenta de lluvia de verano, el que haya provocado una mayor escorrentía se consideraría el evento extremo, mientras que el evento más pequeño se ignoraría en el análisis (aunque ambos pueden haber sido capaces de causar inundaciones terribles por sí mismos).

Hay una serie de suposiciones que se hacen para completar el análisis que determina la inundación de 100 años. Primero, los eventos extremos observados en cada año deben ser independientes de un año a otro. En otras palabras, no se puede encontrar que el caudal máximo del río de 1984 esté significativamente correlacionado con el caudal observado en 1985, que no se puede correlacionar con 1986, y así sucesivamente. El segundo supuesto es que los eventos extremos observados deben provenir de la misma función de densidad de probabilidad . El tercer supuesto es que la distribución de probabilidad se relaciona con la tormenta más grande (medición de la precipitación o del caudal del río) que ocurre en un año determinado. El cuarto supuesto es que la función de distribución de probabilidad es estacionaria, lo que significa que la media (promedio), la desviación estándar y los valores máximos y mínimos no aumentan ni disminuyen con el tiempo. Este concepto se conoce como estacionariedad . ^{[8] [9]}

El primer supuesto es válido a menudo, pero no siempre, y debe comprobarse caso por caso. El segundo supuesto suele ser válido si los fenómenos extremos se observan en condiciones climáticas similares. Por ejemplo, si todos los fenómenos extremos registrados se deben a tormentas eléctricas de finales de verano (como es el caso en el suroeste de los EE. UU.) o al derretimiento de la capa de nieve (como es el caso en el centro-norte de los EE. UU.), entonces este supuesto debería ser válido. Sin embargo, si hay algunos fenómenos extremos derivados de tormentas eléctricas, otros del derretimiento de la capa de nieve y otros de huracanes, entonces es muy probable que este supuesto no sea válido. El tercer supuesto solo es un problema cuando se intenta pronosticar un fenómeno de caudal bajo, pero máximo (por ejemplo, un fenómeno más pequeño que una inundación de dos años). Dado que este no suele ser un objetivo en el análisis extremo, o en el diseño de ingeniería civil, la situación rara vez se presenta.

La hipótesis final sobre la estacionariedad es difícil de comprobar a partir de los datos de un único lugar debido a las grandes incertidumbres que existen incluso en los registros de inundaciones más largos ^[6] (véase la siguiente sección). En términos más generales, hay pruebas sustanciales de cambio climático que sugieren firmemente que la distribución de probabilidad también está cambiando ^[10] y que la gestión de los riesgos de inundaciones en el futuro será aún más difícil ^[11] . 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 violan estos supuestos, se introduce una cantidad desconocida de incertidumbre en el valor informado 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 intervalo de confianza. Por ejemplo, se podría decir que hay una probabilidad del 95% de que la inundación de 100 años sea mayor que X, pero menor que Y. ^[2]

El análisis estadístico directo ^{[9] [12]} 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 de inundación instantáneas máximas. En los Estados Unidos a partir de 2014, los contribuyentes han respaldado tales registros durante al menos 60 años en menos de 2.600 lugares, durante al menos 90 años en menos de 500 y durante al menos 120 años en solo 11. ^[13] A modo de comparación, la superficie total de la nación es de aproximadamente 3.800.000 millas cuadradas (9.800.000 km ² ), por lo que quizás haya 3.000 tramos de arroyos que drenan cuencas hidrográficas de 1.000 millas cuadradas (2.600 km ² ) y 300.000 tramos que drenan 10 millas cuadradas (26 km ² ). En las zonas urbanas, se necesitan estimaciones de inundaciones de 100 años para cuencas hidrográficas tan pequeñas como 1 milla cuadrada (2,6 km ² ). Para tramos sin datos suficientes para un análisis directo, las estimaciones de inundaciones de 100 años se derivan del análisis estadístico indirecto de registros de inundaciones en otras ubicaciones en una región hidrológicamente similar o de otros modelos hidrológicos . De manera similar, para las inundaciones costeras, existen datos de mareógrafos para solo unos 1.450 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. ^[14]

Existen registros mucho más largos de elevaciones de inundaciones en algunos lugares del mundo, como el río Danubio en Passau , Alemania, pero deben evaluarse cuidadosamente para comprobar su precisión e integridad antes de cualquier interpretación estadística.

Para un tramo de río individual, las incertidumbres en cualquier análisis pueden ser grandes, por lo que las estimaciones de inundaciones de 100 años tienen grandes incertidumbres individuales para la mayoría de los tramos de ríos. ^{[6] : 24} Para la inundación más grande registrada en cualquier ubicación específica, o cualquier evento potencialmente mayor, el intervalo de recurrencia siempre es poco conocido. ^{[6] : 20, 24} La variabilidad espacial agrega más incertidumbre, porque un pico de inundación observado en diferentes ubicaciones en el mismo arroyo durante el mismo evento comúnmente representa un intervalo de recurrencia diferente en cada ubicación. ^{[6] : 20} Si una tormenta extrema deja caer suficiente lluvia en un brazo de un río para causar una inundación de 100 años, pero no cae lluvia en otro brazo, la ola de inundación río 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 brazo podría formar una inundación de 100 años río abajo. Durante una época de inundaciones, los artículos de noticias necesariamente simplifican la historia al informar el mayor daño y el mayor intervalo de recurrencia estimado en cualquier ubicación. El público puede concluir fácil e incorrectamente que el intervalo de recurrencia se aplica a todos los tramos fluviales en el área de inundación. ^{[6] : 7, 24}

Las elevaciones máximas de 14 inundaciones tan tempranas como 1501 en el río Danubio en Passau , Alemania, revelan una gran variabilidad en los intervalos reales entre inundaciones. ^{[6] : 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.

En los Estados Unidos, la inundación de 100 años proporciona la base de riesgo para las tarifas de seguro contra inundaciones . Una inundación regulatoria o inundación base se establece rutinariamente para los tramos de ríos a través de un proceso de elaboración de reglas 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 establecidos previamente, los efectos de los embalses de control de inundaciones y los cambios en el uso de la tierra en la cuenca hidrográfica. Los peligros de inundaciones costeras se han cartografiado mediante un enfoque similar que incluye los procesos físicos relevantes. La mayoría de las áreas donde pueden ocurrir inundaciones graves en los Estados Unidos se han cartografiado consistentemente de esta manera. En promedio a nivel nacional, esas estimaciones de inundaciones de 100 años son suficientes para los propósitos del Programa Nacional de Seguros contra Inundaciones (NFIP) y ofrecen estimaciones razonables del riesgo de inundaciones futuras, si el futuro es como el pasado. ^{[6] : 24} Aproximadamente el 3% de la población de los EE. UU. vive en áreas sujetas al peligro de inundación costera de probabilidad anual del 1%. ^[15]

En teoría, retirar viviendas y negocios de zonas que se inundan repetidamente puede proteger a las personas y reducir las pérdidas de seguros, pero en la práctica es difícil que la gente se retire de los barrios establecidos. ^[16]

• Teoría del valor extremo
• Clima extremo
• Previsión de inundaciones
• Frecuencia de excedencia
• Lista de inundaciones
• Listas de inundaciones en 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 de inundaciones extremas GeoTide. URL consultada el 28 de noviembre de 2023.