Sistema de guiado para inundaciones repentinas

El sistema de guía de inundaciones repentinas (FFGS, por sus siglas en inglés) fue diseñado y desarrollado por el Centro de Investigación Hidrológica , una corporación sin fines de lucro de beneficio público ubicada en San Diego, California, EE. UU., para su uso por pronosticadores meteorológicos e hidrológicos en todo el mundo. El propósito principal del FFGS es proporcionar a los pronosticadores operativos y a las agencias de gestión de desastres información en tiempo real sobre la amenaza de inundaciones repentinas a pequeña escala en una región específica. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El FFGS proporciona alertas de inundación basadas en la precipitación detectada por teledetección (por ejemplo, estimaciones de lluvia basadas en radar y satélite) y modelos hidrológicos. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Permite el análisis de eventos meteorológicos que pueden provocar inundaciones repentinas (por ejemplo, lluvias intensas, lluvia sobre suelos saturados) e incorpora ajustes basados ​​en información meteorológica local. El sistema permite evaluar la amenaza de inundaciones repentinas en escalas temporales de una a seis horas para cuencas hidrográficas con tamaños que oscilan entre 25 y ²⁰⁰  km² . ^{[ 4 ] [ 6 ]}

Elementos técnicos importantes del sistema de guía de inundaciones repentinas son el desarrollo y uso de un campo de estimación de precipitación de radar y/o satélite corregido de sesgo y el uso de modelos hidrológicos de superficie terrestre. ^{[ 2 ] [ 6 ]} El sistema luego proporciona información sobre la lluvia y la respuesta hidrológica, los dos factores importantes para determinar el potencial de una inundación repentina. ^{[ 4 ] [ 7 ]} El sistema se basa en el concepto de guía de inundaciones repentinas y amenaza de inundación repentina . Ambos índices proporcionan al usuario la información necesaria para evaluar el potencial de una inundación repentina, incluida la evaluación de la incertidumbre asociada con los datos.

• La guía de inundaciones repentinas se refiere a la cantidad de lluvia necesaria, de una duración determinada, sobre una pequeña cuenca fluvial para generar inundaciones menores (desbordamiento) en la desembocadura. Para la ocurrencia de inundaciones repentinas, se evalúan duraciones de hasta seis horas y las áreas de las cuencas fluviales tienen un tamaño que permite estimaciones de precipitación razonablemente precisas a partir de datos de teledetección y datos in situ. Por lo tanto, la guía de inundaciones repentinas es un índice que indica cuánta lluvia se necesita para superar la capacidad de almacenamiento del suelo y del cauce, y para causar inundaciones mínimas en una cuenca.
• La amenaza de inundación repentina se define como la cantidad de lluvia de una duración determinada que excede el valor correspondiente de la Guía de Inundaciones Repentinas. Cuando se utiliza junto con las precipitaciones existentes o pronosticadas, la amenaza de inundación repentina constituye un índice que indica las zonas donde las inundaciones son inminentes o ya se están produciendo y donde se requiere o se requerirá en breve una acción inmediata.

En febrero de 2009, se firmó un memorando de entendimiento entre la Organización Meteorológica Mundial , la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional/Oficina de Asistencia para Desastres en el Extranjero de los Estados Unidos, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos/Servicio Meteorológico Nacional y el Centro de Investigación Hidrológica para trabajar juntos en una iniciativa de cooperación para implementar el sistema FFG en todo el mundo. ^{[ 5 ]} El memorando de entendimiento está vigente hasta 2017. Hasta el momento, los países con sistemas FFG implementados bajo este memorando de entendimiento incluyen:

• Siete países de Centroamérica (sistema basado en datos de precipitación por satélite);
• Cuatro países ribereños de la cuenca baja del río Mekong (sistema basado en datos de precipitación por satélite);
• Haití/República Dominicana (sistema de datos de precipitación por satélite);
• Pakistán (sistema de precipitación basado en satélites);
• Ocho países de la región del Mar Negro y Oriente Medio (precipitación por satélite y sistema de precipitación por radar múltiple);
• Siete países del sur de África (sistema basado en precipitaciones por satélite); y,
• Chiapas, México (sistema único de radar basado en precipitación).

Otras implementaciones de FFG (no contempladas en el Memorando de Entendimiento) incluyen:

• Rumania (sistema de precipitación basado en radar múltiple); y,
• República de Sudáfrica (precipitación por satélite y sistema de precipitación por radar múltiple).

Estos sistemas operativos dan servicio a más de 2.200 millones de personas.

La predicción operativa a corto plazo de crecidas repentinas difiere de la de grandes inundaciones fluviales en varios aspectos (Tabla 1). En particular, los cortos plazos de anticipación para el pronóstico, la alerta y la respuesta dificultan la predicción operativa de crecidas repentinas, convirtiéndola además en un problema hidrometeorológico (en lugar de un problema de predicción puramente hidrológico). ^{[ 8 ] [ 9 ]} Además, su posible ocurrencia en cualquier momento del día o de la noche también requiere operaciones las 24 horas del día, los 7 días de la semana para el pronóstico y la alerta de crecidas repentinas.

El método de predicción de inundaciones repentinas para generar alertas se basa en la comparación en tiempo real del volumen de lluvia observado o pronosticado de una duración determinada y sobre una cuenca hidrográfica específica con un volumen característico de lluvia para esa duración y cuenca que genera condiciones de flujo máximo en la salida de la cuenca. Si el volumen de lluvia observado o pronosticado es mayor que el volumen característico, es probable que se produzcan inundaciones en la cuenca. El volumen característico de lluvia para una cuenca y duración particulares, denominado "predicción de inundaciones repentinas", depende de las características de la cuenca y la red de drenaje, así como del déficit hídrico del suelo determinado por la lluvia antecedente, la evapotranspiración y la pérdida de agua subterránea. ^{[ 2 ] [ 10 ]}

El enfoque de guía para inundaciones repentinas aborda los requisitos especiales de la predicción operativa de inundaciones repentinas y difiere fundamentalmente de los enfoques habituales de modelado hidrometeorológico, en particular del modelado hidrológico distribuido. La Tabla 2 destaca las diferencias entre estos dos enfoques. La capacidad que proporciona el enfoque de guía para inundaciones repentinas para realizar ajustes locales. Estos ajustes son necesarios para una predicción operativa fiable de inundaciones repentinas a pequeña escala, ya que estudios previos han demostrado una creciente incertidumbre asociada incluso a las simulaciones (en lugar de las predicciones) de modelos hidrológicos distribuidos con áreas de captación decrecientes cuando se utilizan datos operacionales disponibles. ^{[ 3 ] [ 11 ]}

Tabla 1: Diferencias en la predicción operativa de grandes inundaciones fluviales e inundaciones repentinas

Tabla 2: Diferencias entre los modelos hidrometeorológicos distribuidos y los enfoques de orientación para inundaciones repentinas.

Los componentes científicos del sistema de guía de inundaciones repentinas utilizan los datos disponibles en tiempo real de las estaciones de aforo in situ y de las plataformas de teledetección , ajustados adecuadamente para reducir el sesgo, junto con modelos de contabilidad de agua en el suelo basados ​​en principios físicos o conceptuales para producir estimaciones de guía de inundaciones repentinas de diversas duraciones en pequeñas cuencas propensas a inundaciones repentinas. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

En primer lugar, en condiciones de suelo saturado, se estima la precipitación de una duración determinada que provoca que el pico de escorrentía superficial de la cuenca del arroyo produzca un caudal máximo en la salida de la cuenca. A continuación, se calcula el déficit hídrico del suelo en el momento actual a partir de los datos disponibles, y se realiza la transformación de la precipitación necesaria para producir un caudal máximo en la salida del arroyo en condiciones de suelo saturado a la necesaria para el déficit hídrico actual del suelo (es decir, la guía de inundaciones repentinas). La estimación del déficit hídrico del suelo requiere datos de entrada de buena calidad y, con datos de radar y satélite, se emplea un estimador de estado adaptativo para reducir el sesgo mediante el uso de datos de pluviómetros que informan en tiempo real. ^{[ 3 ]}

Componentes técnicos del sistema FFG

Productos de pronóstico Los tipos de productos disponibles para el pronosticador varían según FFGS en función de las necesidades y los requisitos. A continuación se muestra una interfaz de usuario típica para el pronosticador.

Los tipos de productos disponibles para un pronosticador a través de esta interfaz incluyen los siguientes:

• Precipitación por radar : estimaciones de precipitación basadas en radar
• Precipitación MWGHE : estimaciones de precipitación basadas en satélites (hidroestimador global US NOAA-NESDIS (basado en infrarrojos) y ajustado por el producto de precipitación satelital basado en microondas US NOAA-CPC CMORPH).
• Precipitación GHE – Estimaciones de precipitación satelital del Global HydroEstimatOR de la NOAA-NESDIS de EE. UU.
• Precipitación areal media (MAP) basada en pluviómetros para áreas de cuencas fluviales
• MAPA fusionado : Precipitación areal media fusionada para áreas de cuencas fluviales (Mejores estimaciones disponibles de precipitación areal media a partir de RADAR ajustado por sesgo o MWGHE ajustado por sesgo o GHE ajustado por sesgo o las interpolaciones de pluviómetros)
• ASM – Humedad media del suelo (basada en modelos)
• FFG – Guía para inundaciones repentinas
• IFFT – Amenaza inminente de inundación repentina (una “observación” actual de amenaza de inundación repentina)
• PFFT – Amenaza de inundación repentina persistente (un “pronóstico” de amenaza de inundación repentina con persistencia utilizada como pronóstico de lluvia)
• Pronóstico ALADIN – Pronóstico cuantitativo de precipitación (en este ejemplo, del modelo de mesoescala ALADIN)
• FMAP – Pronóstico de precipitación media areal para áreas de cuencas fluviales (utilizando pronósticos de lluvia de modelos de mesoescala)
• FFFT – Pronóstico de amenaza de inundaciones repentinas (utilizando pronósticos de precipitación de modelos de mesoescala)
• Temperatura media areal basada en pluviómetros para áreas de cuencas fluviales
• Último índice IMS SCA : fracción de la cobertura de nieve en la cuenca de un río (según datos de US NOAA-NESDIS).
• SWE – Equivalente de agua de nieve basado en modelos para áreas de cuencas fluviales (refleja el estado de la capa de nieve )
• Deshielo – Deshielo de la nieve (deshielo acumulado durante un período de 24 a 96 horas para cada área de cuenca fluvial)
• Estaciones de medición SurfMet : estaciones meteorológicas de superficie disponibles

Los productos del sistema FFG están diseñados para ser evaluados, interpretados, ajustados y utilizados por operadores con conocimientos meteorológicos y/o hidrológicos.

• Inundación repentina
• Hidrología
• Meteorología
• vigilancia de inundaciones repentinas
• alerta de inundación repentina

• Sistema de guía para inundaciones repentinas en Haití y República Dominicana
• Sistema de Guía para Inundaciones Repentinas en Centroamérica