Caso de estudio de predicción de crecidas: edición internacional

Introducción

Flowchart of steps in the flood prediction process.

Esta lección le permitirá explorar el proceso de predicción de crecidas asumiendo el rol de pasante en las oficinas del servicio hidrológico de un país ficticio, la República del Bienestar. En este escenario inventado, los expertos en hidrología le guiarán a través de un evento de inundación idealizado que tiene lugar en la cuenca del río Principal de la República del Bienestar y sus cuencas tributarias, cada una de las cuales tiene una topografía distinta y un sistema de observación particular. Usted examinará el impacto de estas variaciones en la calidad y el tipo de pronóstico que se puede generar, experimentará los problemas más comunes que surgen al pronosticar una crecida y aprenderá a corregir el pronóstico según corresponda. Esta lección, que está pensada para un público variado que tiene acceso a una amplia gama de tecnologías de observación y de cómputo, se basa en los conceptos que se presentan en las siguientes lecciones del Curso Básico de Hidrología, edición internacional:

Cuando termine de estudiar esta lección, podrá:

  • Enumerar algunos factores climatológicos y meteorológicos básicos que se deben tener en cuenta durante el proceso de pronóstico.
  • Describir cómo las características de la cuenca y del suelo pueden afectar a la producción de escorrentía superficial.
  • Explicar las diferencias clave entre una inundación repentina y las inundaciones fluviales más extendidas en términos de:
    • escala espacial y temporal;
    • herramientas de pronóstico y tecnologías disponibles;
    • tipos de guía y/o boletines que se pueden emitir.
  • Usar distintas combinaciones de herramientas de observación y modelado durante el proceso de pronóstico.
  • Reconocer y resolver cualquier discrepancia que exista entre las condiciones hidrológicas observadas y modeladas durante el proceso de pronóstico.
  • Comprender las ventajas y desventajas de los distintos métodos y herramientas de pronóstico de crecidas.

Para agilizar el aprendizaje de estos objetivos entre una audiencia más amplia, esta lección incorpora varias preguntas de respuesta libre. La «explicación experta» que se presenta en respuesta a dichas preguntas es una descripción completa de los probables procesos que estén desarrollándose y está pensada para guiar al usuario y alentar el estudio y la discusión de las muchas causas y los posibles resultados de los procesos hidrológicos y meteorológicos.

Geografía local

Usted está a punto de presentarse en las oficinas centrales del Servicio Nacional de Hidrología de la República del Bienestar para comenzar su pasantía profesional: durante dos semanas observará y asistirá al personal de hidrología del centro de predicción.

Un pronosticador de la República del Bienestar examina los datos satelitales mientras redacta un boletín en su estación de trabajo.

Como es lógico, tiene mucho entusiasmo y desea ver de cerca el trabajo del centro hidrológico en los próximos días y aprender todo lo que pueda, especialmente porque parece que está por comenzar un período de tormentas. Hace unos años usted tuvo la oportunidad de visitar brevemente la República del Bienestar, pero como no recuerda bien la topografía y la configuración de las cuencas hidrológicas locales, decide estudiar algunos mapas hidrológicos y geológicos, lo cual le ayudará a seguir y participar en las discusiones hidrológicas.

Características generales de las cuencas

Como muestra el mapa siguiente, la República del Bienestar comprende tres cuencas aguas arriba de una cuenca principal.

Contornos y posición de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental de la República del Bienestar. Las cuencas Alta, Central y Occidental se encuentran al norte y al oeste de la cuenca Principal, que es la más grande.

Pregunta 1

Dado lo que sabe sobre la forma y el tamaño de las cuencas y sus conocimientos generales sobre el tránsito de avenidas, ¿cuál de ellas cree que drenará más lentamente después de un evento de precipitación que cubra todo el país de manera relativamente uniforme?
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es b).

El tamaño y la forma de una cuenca son factores importantes que determinan cuánto tardará en producirse la respuesta de los arroyos después de un evento de precipitación. Una cuenca grande tarda más en drenarse, porque la escorrentía tiene que recorrer una distancia mayor. Debido a su tamaño, pasará más tiempo entre el momento en que comience a formarse la escorrentía y el momento en que se alcance el nivel de caudal máximo en la cuenca Principal que en una cuenca más pequeña, como la cuenca Central, donde el lapso entre el inicio de la escorrentía y el caudal máximo será mucho menor.

Escoja una opción.

El mapa siguiente muestra la topografía de la región. Las tres cuencas tributarias contienen todas algunas áreas de laderas empinadas y terreno escarpado. Examine el mapa con cuidado y después recurra a sus conocimientos de las características de las cuencas y su relación con el proceso de escorrentía para contestar la pregunta.

Pregunta 2

Resalte al menos dos zonas donde es probable que se registren caudales de escorrentía altos o un tiempo de respuesta menor debido a las características del terreno. Seleccione «Ver respuesta» para leer una explicación experta.

En las áreas inclinadas, el tiempo de respuesta de la escorrentía es menor y se generan cantidades mayores de escorrentía superficial. En las pendientes, el contacto del agua con la superficie no es perpendicular, como en suelos planos. La gravedad deja de arrastrar el agua directamente hacia el suelo, de modo que hay mayores probabilidades de que una mayor cantidad de agua se convierta en escorrentía superficial. Además, cuanto mayor sea la pendiente del suelo, tanto más rápidamente escurrirá el agua, de modo que pasará menos tiempo en contacto con la superficie y, por ende, dispondrá de menos tiempo para infiltrarse en el suelo. En términos generales, cuanto más empinadas sean las laderas y los canales de drenaje, tanto más rápida será la respuesta del flujo y tanto mayores serán los caudales máximos de descarga. Esta consideración es de particular importancia para las cuencas de captación pequeñas propensas a crecidas repentinas.

Las áreas donde es más probable detectar niveles altos de escorrentía debido a pendientes más fuertes están marcadas en rojo. Todas se encuentran a lo largo y aguas abajo de alguna ladera empinada. Las zonas de laderas donde convergen varios afluentes merecen atención especial.

El mapa siguiente muestra la cubierta del suelo de la región. Examine el mapa con cuidado y después recurra a sus conocimientos generales de las características de la superficie del suelo y su relación con el proceso de escorrentía para contestar la próxima pregunta.

Pregunta 3

Resalte al menos tres zonas donde es probable que se registren caudales de escorrentía altos o un tiempo de respuesta menor debido a las características de cubierta del suelo. Seleccione «Ver respuesta» para leer una explicación experta.

En la República del Bienestar hay varias zonas propensas a caudales de escorrentía altos y tiempos de respuesta cortos, ya sea debido a la ausencia de manto vegetal o a la impermeabilidad del suelo.

Las áreas de color pardo claro a blanco que están resaltadas en azul en las cuencas Alta, Central y Principal son zonas urbanas, donde la superficie lisa de los canales reduce el tiempo que la escorrentía tarda en introducirse los cursos fluviales locales. La escorrentía también aumenta debido a la inhibición de la infiltración que causan las superficies pavimentadas, que son menos porosas.

La zona resaltada en la cuenca Occidental es una región de tala rasa. Pese a que aquí no se ha agregado ningún tipo de cubierta impermeable, la ausencia de vegetación en esta zona de laderas empinadas es preocupante, porque puede provocar inundaciones a corto plazo.

A los fines de esta lección, supondremos que los suelos de las cuencas de montaña se componen de una mezcla aproximadamente igual de arena, arcilla y limo, y que están distribuidos en una capa poco profunda y bastante uniforme. En varias partes de la cuenca Principal y el sudeste de la cuenca Alta, donde hay suelos francos más profundos, se desarrolla actividad agrícola.

Climatografía regional (datos hidrológicos y meteorológicos)

El personal del centro de hidrología está ocupado con una reunión y como usted ya se ha hecho una idea más clara de la estructura de las cuencas hidrológicas y los tipos de suelos de la República del Bienestar, decide estudiar otros datos y mapas para seguir mejorando su comprensión de la climatografía local.

Dos pronosticadores examinan cartas sinópticas en sus estaciones de trabajo.

Climatografía local

La lectura de los boletines de perspectiva hidrológica estacional para el año en curso le permite llegar a la conclusión de que, en términos climatológicos, acaba de comenzar la temporada húmeda de las cuencas. La acción de los vientos en niveles bajos, que capturan la humedad del mar y la transportan hacia el interior, aportará la humedad adicional que permitirá el desarrollo de precipitación.

Usted está consciente de que en muchos lugares del mundo es común que la estación húmeda coincida con la época de temperaturas más cálidas, lo cual significa que, de haber nieve acumulada, el agua de deshielo ya debería haber alcanzado su nivel máximo, de modo que no sería una consideración importante. La consulta rápida de algunos mapas y tablas le permite constatar que ya se ha derretido casi toda la poca nieve que se acumula en la República del Bienestar.

Análisis de profundidad del manto de nieve en la República del Bienestar. Quedan 3 cm o menos de nieve en algunas de las áreas de mayor elevación.

Si el deshielo es un asunto pertinente en su zona, consulte la lección Procesos de deshielo: edición internacional.

Después de examinar algunos mapas de precipitación semanal y de leer unas cuantas discusiones meteorológicas diarias recientes, usted concluye que es común que a través de las cuencas se formen tormentas aisladas todos los días después de mediodía, especialmente en las áreas más montañosas.

El oscuro bosque de coníferas en terreno montañoso que está en el primer plano de la foto enmarca una brillante columna de lluvia o granizo que precipita de una nube de tormenta gris oscuro iluminada por el sol. Detrás de la precipitación se observa un cielo celeste con algunas pequeñas nubes convectivas.

Al parecer, estas tormentas suelen traer precipitaciones entre leves y moderadas a las tres cuencas más altas y aunque en la cuenca Principal a veces se forman tormentas más intensas, esta no es una ocurrencia diaria.

De acuerdo con las discusiones meteorológicas que acaba de leer, tanto las cuencas altas como la cuenca Principal también experimentan los efectos del paso periódico de perturbaciones atmosféricas de gran escala, y este parece ser el mecanismo que aporta gran parte de la precipitación estacional que recibe la cuenca Principal.

Red de observación

La reunión no da señales de acabar y usted decide examinar algunos datos hidrometeorológicos más recientes, para prepararse en mayor medida para las actividades de pronóstico específicas del día. Se fija primero en las condiciones meteorológicas e hidrológicas recientes y descubre que una perturbación meteorológica organizada atravesó la zona hace apenas una semana, provocando precipitaciones considerables. Sin embargo, no logra encontrar un mapa de humedad del suelo actualizado para la región.

En eso salieron de la reunión —que finalmente terminaba— los jefes de predicción meteorológica del centro, José y Ana. Después de presentarse, usted comenta que estaba estudiando las condiciones y los datos locales, pero no había encontrado ninguna información reciente sobre la humedad del suelo, a lo cual explicaron que aún no se había terminado de preparar, porque el personal encargado tenía que controlar la calidad de los datos debido a algunos conflictos que se habían detectado en las observaciones. Agregaron que las estimaciones de la distribución de la humedad del suelo para las cuencas no siempre han dado buenos resultados, ya que las cuencas Central y Occidental no cuentan con cobertura radar y sólo hay dos pluviómetros cerca del extremo sur de la cuenca Occidental, en los cuales la semana anterior se había registrado lluvia inapreciable.

Instrumentos de observación de la República del Bienestar. Hay una estación de aforo en la salida de cada cuenca, una justo aguas arriba de Ciudad Alta y otra al norte de Ciudad Capital. Hay dos pluviómetros en el sur de la cuenca Occidental. La cuenca Central no tiene pluviómetros. Cuenca Alta cuenta con una densa red pluviométrica y en la cuenca Principal hay una docena de pluviómetros distribuidos de manera bastante uniforme. La estación radar ubicada en el extremo oriental de la costa de la cuenca Principal cubre de manera efectiva las cuencas Alta y Principal, excepto el extremo sudoeste de la cuenca Principal y la franja más al norte de cuenca Alta.

Debido a todos estos factores —explicaron —, el personal del centro de hidrología de la República del Bienestar depende en gran medida de las estimaciones de lluvias y humedad del suelo derivadas de los datos satelitales para informarse sobre las condiciones recientes en estas dos cuencas altas.

Usted menciona que no tiene mucha experiencia con la precipitación estimada por satélite, y José decide explicar ciertos aspectos de las técnicas y los distintos productos satelitales.

«A veces utilizamos un producto que combina la información de temperatura de los topes nubosos captada por los satélites geoestacionarios, que se actualiza con frecuencia, con la información ambiental procedente de los modelos de predicción numérica del tiempo. Este ejemplo muestra la cantidad de información que se puede extraer de estos tipos de productos, ya que permite ver claramente la precipitación que ha ocurrido en una amplia región del océano Índico, donde hay pocas observaciones de superficie que permitan obtener esta información.»

Producto hidroestimador experimental de NOAA/NESDIS que muestra la precipitación de 24 horas sobre el océano Índico.

«En la actualidad, las estimaciones de precipitación basadas en observaciones satelitales son capaces de brindar una resolución aproximada de 4 km, es decir, una resolución tres veces más gruesa que la resolución más baja de la mayoría de los sistemas de radar. La diferencia entre la resolución de un producto derivado del satélite y la de los datos de radar es evidente en estas dos imágenes.»

Estimación del hidroestimador de la precipitación total en 24 horas para tormenta tropical Fay (agosto de 2008).
Estimación radar de la precipitación total en 24 horas para tormenta tropical Fay (agosto de 2008).

«Por eso, normalmente obtenemos mejores resultados con la predicción hidrológica en las cuencas Alta y Principal, especialmente durante eventos de crecida repentina.»

«La intensidad de precipitación derivada por el satélite geoestacionario tiene otra limitación importante, y es que las temperaturas de los topes nubosos obtenidas por infrarrojo no son una medida directa de la precipitación, sino que se utilizan como sustituto de las áreas de la nube que producen precipitación. A veces los algoritmos no diagnostican correctamente las nubes en los niveles medios a bajos e indican que no están generando precipitación cuando, en realidad, sí la hay. El algoritmo es más indicado para estimar la convección profunda en el trópico y las latitudes medias, especialmente cuando hay poca variación en los vientos ambientales con la altura.»

«Para hacernos una mejor idea de la situación, a menudo utilizamos productos que combinan la intensidad de precipitación registrada con la banda de microondas de los satélites en órbita polar con la información de temperatura de los topes nubosos obtenida con la banda infrarroja de los satélites geoestacionarios. Estos productos suelen ser más exactos que una simple estimación geoestacionaria, porque se basan en la observación directa de las emisiones de los hidrometeoros de precipitación. El problema, sin embargo, es que debido a su cobertura espacial y temporal reducida, en promedio, un lugar dado solamente puede contar con un verdadero producto intensidad de precipitación de microondas cada 3 o 4 horas, lo cual limita su utilidad para detectar la severidad y el momento de ocurrencia de las situaciones de crecida repentina.»

Ana, que ha estado escuchando esta conversación, comenta sobre la importancia de recordar que, pese a su enorme utilidad —especialmente en zonas donde hay pocos pluviómetros u otras posibilidades de observación—, los productos satelitales siguen siendo menos exactos y de resolución más baja que los datos de radar y los productos generados a partir de datos pluviométricos confiables. «Sin embargo —agrega—, no quiero dar la impresión de que no haya problemas con las mediciones radar y de pluviómetros, que los hay. Por eso seguimos generando mapas de la humedad del suelo. Por cierto, acaban de terminar la última actualización, vamos a verla...»

Precipitaciones recientes

«Por suerte contamos con estimaciones cuantitativas de la precipitación (Quantitative Precipitation Estimation, QPE) y estimaciones de la humedad del suelo muy confiables para las cuencas Alta y Principal —continúa Ana— ya que comparten un radar dedicado y ambas cuentan con una densa red de pluviómetros.»

«Aquí vemos que, en general, toda la cuenca presenta anomalías positivas de humedad del suelo en el rango de 20 a 100 mm. Se nota una zona alargada de valores de anomalía de más de 80 mm sobre las regiones centrales de las cuencas Occidental y Central que alcanza el noroeste de cuenca Alta. Hay otra zona en el noreste de la cuenca Principal donde los valores de humedad del suelo son altos.»

Anomalía de humedad del suelo a través de la República del Bienestar. En la mayor parte de las cuencas Alta y Principal se registran anomalías positivas de 40 a 60 mm. En las cuencas Central y Occidental y el extremo noroeste de cuenca Alta, la anomalía positiva de humedad del suelo oscila entre 60 y 80 mm. Hay una franja estrecha de 80 a 100 mm a través de las regiones centrales de las cuencas Central y Occidental y el extremo occidental de cuenca Alta, y otra zona con máximos de 60 a 100 mm en el noreste de la cuenca Principal.

Pregunta 1

Use la información que puede derivar del mapa de la humedad del suelo que acaba de ver y los ejercicios interactivos anteriores para identificar las áreas que serán susceptibles de grandes volúmenes de escorrentía, suponiendo una cantidad uniforme de lluvia esperada a través de las cuencas. Recuerde que marcamos en rojo las áreas de laderas empinadas y en azul las áreas donde la cubierta del suelo intensificará la escorrentía. Después de seleccionar «Ver respuesta» aparecerá la explicación experta.

La escorrentía no ocurrirá necesariamente en el lugar donde caen las lluvias más intensas, donde la humedad del suelo es más alta o donde las propiedades del suelo reducen la infiltración. Lo más probable es que la escorrentía más fuerte ocurra donde se den todos estos factores. Las áreas con contorno blanco marcan los lugares donde la humedad del suelo es alta, las laderas son empinadas y la cubierta del suelo presenta un mayor potencial de generar escorrentía. La línea blanca punteada también resalta las áreas de laderas empinadas que presentan valores altos de humedad del suelo.

¿Qué tipo de evento de precipitación se espera?

Para poder emitir algún tipo de boletín o de aviso oportuno que resulte efectivo, es fundamental comprender qué tipo de evento de precipitación es probable que ocurra, especialmente en cuando la respuesta de caudal es rápida. Usted ya se ha enterado de que el nivel de humedad del suelo es alto en buena parte de la cuenca Principal y las cuencas relacionadas, aguas arriba. Teniendo en cuenta que algunas de estas cuencas son montañosas, contienen suelos bastante poco profundos y contienen zonas urbanas, donde la superficie es impermeable, es razonable pensar que cualquier evento de precipitación intensa y localizada puede llenar el cauce de algunos de los arroyos menores hasta el nivel de desbordamiento en cuestión de pocas horas.

Crecida repentina en South Ash Creek, Utah (EE.UU.) en enero de 2005.

Esto describe una situación de crecida repentina, de acuerdo con estas definiciones:

  • Una crecida de corta duración con un caudal máximo relativamente elevado. (Organización Meteorológica Mundial, OMM)
  • Una crecida que amenaza la vida humana y comienza dentro de 6 horas —y a menudo menos de 3 horas— de un evento desencadenante. [Servicio Nacional de Meteorología (National Weather Service, NWS) de EE.UU. u otra agencia similar que describa criterios más específicos.]

Con esto en mente, tiene ganas de ver las últimas predicciones de precipitación y respuesta de caudal de los modelos numéricos, que se presentarán en la próxima discusión hidrometeorológica.

Predicciones cuantitativas de la precipitación

Usted decide asistir a la discusión hidrometeorológica principal del día, que está a cargo de José y Ana. Camino de la reunión le comentan que tienen acceso a un modelo de escala sinóptica (que corresponde a escalas espaciales mayores de 1000 km y escalas temporales de varios días) con una resolución de malla de aproximadamente 28 km y a un modelo de mesoescala (es decir, escalas espaciales intermedias, de centenares de kilómetros, y escalas temporales de varias horas) con una resolución aproximada de 4 km que el servicio meteorológico nacional ejecuta localmente.

También subrayan que, como ocurre con todos los modelos numéricos, la habilidad de predicción de las condiciones atmosféricas y la precipitación de estos modelos es mejor a escalas mayores de 10 veces el espaciado de malla. Esto significa que no cabe esperar que un modelo con una malla de 4 km genere una predicción exacta de las condiciones locales a una resolución de 20 km, aunque sí dará cierta respuesta, como una indicación de los tipos de estructuras de precipitación que se pueden esperar y un marco temporal general para su ocurrencia. Con esta resolución, sin embargo, los detalles tales como la hora de desarrollo y la posición exacta de las células convectivas individuales no se pueden predecir.

La última predicción cuantitativa de la precipitación (PCP) de escala sinóptica para la región del río Principal indica que en las próximas 48 horas ocurrirá un evento de lluvia importante en la zona.

PCP de 0 a 12 h

PCP de la pasada de las 0 h para las cuencas de la República del Bienestar en las horas 0 a 12 del pronóstico. Se nota una región de precipitación alargada con orientación de noreste a sudoeste centrada en el extremo oeste de las cuencas Central y Occidental. Esta región alcanza un valor máximo en el rango de 50.0 a 100.0 mm.

PCP de 12 a 24 h

PCP de la pasada de las 0 h para las cuencas de la República del Bienestar en las horas 12 a 24 del pronóstico. Toda la República del Bienestar recibirá algo de precipitación, por lo general menos de 12.5 mm. Hay un foco de precipitación sobre la cuenca Alta occidental y el noreste de la cuenca Central. El valor máximo allí está en el rango de 25.0 a 50.0 mm.

PCP de 24 a 36 h

PCP de la pasada de las 0 h para las cuencas de la República del Bienestar en las horas 24 a 36 del pronóstico. La precipitación cubre toda la República del Bienestar, con un máximo orientado de este a oeste en el rango de 50.0 a 100.0 mm centrado en la región central del este del país. La mayor parte del país puede esperar al menos 12.5 mm de lluvia.

PCP de 36 a 48 h

PCP de la pasada de las 0 h para las cuencas de la República del Bienestar en las horas 36 a 48 del pronóstico. El mapa muestra al menos 3.2 mm sobre la mayor parte del país y una zona de intensidad máxima de lluvia de 12.5 a 25.0 mm orientado de este a oeste sobre el sur de la cuenca Principal.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Todos estudian los mapas un rato y luego José y Ana plantean algunas preguntas.

Pregunta 1

«Ahora que ha visto los datos, ¿qué cuencas cree que deberían preocuparnos más en términos de crecidas?»
(Elija todas las respuestas pertinentes.)

Todas estas opciones son correctas. Ya sabemos que en buena parte de las cuencas Central y Occidental y en el sur de cuenca Alta la topografía y las condiciones de humedad del suelo son propicias para las inundaciones, y estos mapas indican que estas zonas pueden recibir lluvias importantes. Aunque en la cuenca Principal no se registran valores de humedad del suelo tan altos y no hay aspectos de topografía preocupantes, hay que tener en cuenta que recibirá la mayor cantidad de lluvia, quizás en exceso de 100 mm, de modo que allí también existen buenas posibilidades de inundación.

Escoja una opción.

Pregunta 2

«De acuerdo con estos mapas de PCP, ¿qué tipo de evento es más probable en la República del Bienestar?»
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es c).

Estos tipos de mapas no nos permiten determinar la intensidad de lluvia esperada, que es el factor principal para evaluar el peligro de crecidas repentinas. Además, estos mapas son para períodos de 12 horas, de modo que desconocemos el movimiento y la duración de la lluvia, con lo cual es difícil adivinar si ocurrirán crecidas repentinas, aunque con totales de lluvia en exceso de 50 mm en gran parte de la zona, donde los suelos ya son generalmente húmedos, es muy probable que se produzca algún grado de inundación.

Escoja una opción.

Antes de tener la oportunidad de pedir otros mapas de pronóstico para contestar la pregunta sobre el potencial de crecidas repentinas, José y Ana sugieren que para determinar mejor el posible desarrollo espacial y temporal del evento de precipitación conviene examinar la salida del modelo de mesoescala. Luego te muestran la simulación de reflectividad radar generada por el modelo de mesoescala que ejecutan localmente.

Loop of simulated maximum reflectivity every two hours for forecast hours 0 through 36.

Pregunta 3

«¿Hay algo en esta simulación que pueda ayudarnos a decidir qué tipo de inundación vamos a experimentar? En caso afirmativo, ¿qué ha observado?»


El modelo de mesoescala indica que en aproximadamente seis horas una intensa banda de lluvia comenzará a pasar sobre las regiones occidentales y norte de la República del Bienestar. La combinación de la gran intensidad de lluvia con la alta humedad del suelo y las características topográficas de la región pueden producir crecidas repentinas en estas zonas. La ola de precipitación secundaria parece considerablemente menos intensa, aunque más extendida y de mayor duración. Es probable que este evento cause inundaciones más extensas de arroyos y ríos importantes.

José y Ana escuchan, y luego agregan que podrían ocurrir crecidas repentinas en cualquier momento durante el período de pronóstico en las áreas que reciban lluvias muy intensas o que se hallen debajo de una célula que avanza lentamente. También señalan que hay cierto grado de error inherente a estos modelos de pronóstico y que es común que sobreestimen los valores de reflectividad en la región.

La predicción cuantitativa de la precipitación generada por el modelo numérico y otras observaciones atmosféricas llevan a José y Ana, que supervisan las actividades, a la conclusión de que un evento de crecida repentina de respuesta rápida es posible en la cuenca Central, la cuenca Occidental y el oeste de cuenca Alta. También calculan que estas intensas lluvias a corto término en las cuencas superiores seguidas de un evento prolongado de lluvia continua, que podría abarcar todas las cuencas, tiene el potencial de producir inundaciones importantes en el río Principal y sus afluentes en aproximadamente doce horas, que continuarían por 48 horas a partir de ese momento.

Pregunta 4

«Dado todo lo que hemos visto hasta el momento, ¿qué curso de acción cree que sería apropiado seguir en este momento?»
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es b).

Por el momento, la respuesta más razonable es la opción b). Si bien los valores de humedad del suelo ya son bastante elevados y se esperan grandes cantidades de precipitación, si los valores actuales de caudal y nivel de los ríos son bajos, esto quizás no represente un problema. Por eso, en lugar de emitir boletines de inundación inmediatamente es mejor investigar un poco más las condiciones vigentes. Conviene proceder a examinar los datos actuales de caudal y nivel de los ríos y, si está disponible, considerar la salida de un modelo numérico de escorrentía para los arroyos.

Escoja una opción.

Evaluación del impacto de la precipitación esperada

José y Ana consultan con el personal de meteorología del SMN y concluyen que los modelos de predicción numérica del tiempo están generando un pronóstico muy razonable, especialmente considerando que en las últimas corridas del modelo han sido coherentes, con resultados similares. De acuerdo con la predicción, el primer grupo de tormentas pasará principalmente sobre las cuencas Central y Occidental, de modo que deciden centrar su atención en esas zonas primero.

José explica que los datos históricos indican que a menudo los afluentes menores experimentan crecidas repentinas cuando la precipitación media supera los 25 mm h-1 en esas cuencas; también aclara que esta regla empírica se basa principalmente en los valores de estimación cuantitativa de la precipitación del satélite, ya que allí no hay ni una red pluviográfica ni cobertura radar y no había valores de humedad del suelo disponibles para muchos de los casos históricos que se emplearon para derivarla. Por eso abre una herramienta que, pese a ser un desarrollo reciente, ha resultado útil en las áreas de las cuencas Central y Occidental donde casi no hay observaciones y mediciones pluviométricas: la guía para crecidas repentinas (Flash Flood Guidance, FFG).

Guía para crecidas repentinas

José y Ana atienden una llamada del Servicio Hidrológico Nacional (SHN) de una nación vecina para comentar la situación meteorológica inminente. Mientras tanto, usted aprovecha para leer el tutorial del SHN de la República del Bienestar sobre la guía para crecidas repentinas que José le enseñó justo antes de que entrara la llamada.

La guía para crecidas repentinas se define como una estimación numérica de la lluvia promedio sobre un área específica y la duración necesaria para iniciar inundaciones en pequeños arroyos.

Normalmente, cuando se utiliza un modelo lluvia-escorrentía se introducen datos de lluvia y humedad del suelo para calcular la escorrentía. El cálculo de la guía para crecidas repentinas funciona a la inversa: se introducen los valores de umbral de escorrentía Po (o ThreshR, en inglés) y los datos de estado actual de la humedad del suelo para calcular la cantidad de lluvia necesaria para iniciar una inundación. La cantidad de lluvia que se obtiene a través de este cálculo es la guía para crecidas repentinas.

Relación entre el umbral de escorrentía (ThreshR) y el caudal.

El umbral de escorrentía es la cantidad de escorrentía necesaria para iniciar una inundación. Se trata de un valor fijo basado en mediciones históricas de las características geográficas e hidrológicas del canal fluvial y de la cuenca. En términos generales, consiste del caudal a la altura de inundación dividido entre el pico del hidrograma unitario para la duración especificada. El caudal a la altura de inundación se determina a partir de la curva de gastos proveniente de la estación de aforo del río.

El cálculo del umbral de escorrentía en zonas tales como las cuencas Central y Occidental es menos directo. Como se trata principalmente de arroyos no aforados, no se cuenta ni con los valores de altura de inundación ni con las curvas de gastos que permitirían determinar fácilmente el caudal al nivel de inundación. En vez de la altura de inundación, es posible determinar un valor de nivel de cauce lleno a partir de levantamientos de campo realizados en los arroyos no aforados.

Representación conceptual del umbral de escorrentía que se puede calcular simplemente restando del nivel de cauce lleno la altura actual del agua.

José y Ana han terminado de atender la llamada y ahora dirigen su atención a los mapas de guía para crecidas repentinas del día. Están principalmente interesados en emitir un boletín sobre el potencial de crecidas repentinas en las cuencas Central y Occidental y en parte de la cuenca Alta, donde parece que se verá la primera serie de tormentas, y solicitan sus ideas sobre la situación.

Guía para crecidas repentinas en 1 hora

Mapa de valores de guía de crecidas repentinas en una hora para las cuencas de la República del Bienestar. Los valores más bajos (menos de 30 mm) se encuentran en el noroeste de cuenca Alta. Las zonas oeste de las cuencas Central y Occidental requieren entre 30 y 45 mm de lluvia en una hora para provocar una crecida repentina. Las regiones este de las cuencas Central, Occidental y Alta requieren entre 45 y 60 mm. La mayor parte de la cuenca Principal requiere más de 60 mm.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Pregunta 1

«De acuerdo con el mapa de guía para crecidas repentinas, ¿en qué regiones cree que el riesgo de crecidas repentinas es mayor? Nos interesan sus ideas al respecto.»


Recuerde que la guía para crecidas repentinas muestra los niveles mínimos de precipitación que se requieren para que los arroyos excedan la altura de sus bancos. Según el mapa, se experimentarán inundaciones en los arroyos pequeños del sudoeste de cuenca Alta con totales de lluvia de unos 30 mm en una hora. En el oeste de las cuencas Occidental y Central también hay riesgo de crecidas repentinas si caen entre 30 y 45 mm de lluvia en una hora.

Pregunta 2

«Dados sus conocimientos sobre las cuencas y los procesos de crecidas repentinas, ¿cree que algunas áreas experimentarán crecidas repentinas con más o con menos precipitación de lo que indica la guía para crecidas repentinas en una hora? Explíquenos porqué.»


Dado que el cálculo de la respuesta fluvial empleado para obtener los valores de la guía para crecidas repentinas se realiza con datos que reflejan un promedio de las características de la cuenca, se pierden las diferencias de escala pequeña, como las zonas urbanas. En Pueblo Central y Villa Alta puede ocurrir una crecida repentina con menos lluvia de lo que indica el mapa. Lo mismo es válido para las regiones de tala rasa, como la que existe en la cuenca Occidental. Por otra parte, las áreas que drenan particularmente bien, como las ciénagas, quizás puedan aguantar precipitaciones más fuertes.

José y Ana están de acuerdo con tu evaluación del peligro de crecida repentina y consideran razonable pensar que pueden ocurrir crecidas repentinas en la mitad oeste de las cuencas Central y Occidental y, posiblemente, en la zona sudoeste de cuenca Alta.

Deciden emitir un boletín de crecida repentina de nivel 1 para la totalidad de las cuencas Central y Occidental y la parte de cuenca Alta que está al sur del afluente más meridional del río Alta, y explican que a medida que el evento de lluvia progrese, vigilarán las imágenes satelitales y las pocas estaciones de aforo de esas cuencas y, si la situación lo amerita, emitirán boletines de crecida repentina más altos.

Tabla de los boletines hidrológicos vigentes difundidos al público. Las cuencas Central y Occidental y las áreas al sur del afluente meridional de cuenca Alta están bajo un boletín de crecida repentina de nivel 1, que significa que existe el potencial de que la intensidad de la lluvia cause crecidas repentinas.

Guía de los modelos hidrológicos

Ahora que José y Ana han emitido los boletines de crecida repentina, dirigen su atención a la salida de los modelos de escorrentía y tránsito de avenidas. Para la cuenca Alta, utilizan un modelo distribuido avanzado, mientras para la cuenca del río Principal ejecutan un modelo semidistribuido que incluye los aportes agrupados de dos afluentes, el río Central y el río Occidental.

Usted comenta que nunca ha trabajado con un modelo distribuido y desconoce sus relativas ventajas y desventajas. Mientras José estudia los hidrogramas previstos, Ana explica brevemente los aspectos más importantes: «Los modelos agrupados son relativamente simples, ya que la cuenca se trata como una entidad global y los datos hidrológicos y meteorológicos de entrada que se utilizan son promedios para la cuenca entera. La salida de un modelo agrupado suele ser un hidrograma para el lugar de salida de la cuenca. En comparación con otros métodos más modernos, estos modelos requieren menos datos de entrada y menos potencia de cómputo. Los modelos distribuidos representan los detalles de las características hidrológicas y meteorológicas trazando los parámetros de cada cuenca sobre un conjunto de puntos de malla.» A continuación, Ana anota algunos de los principales aspectos clave que hay que recordar sobre los modelos distribuidos:

Ventajas

  • Representan mucho mejor la variabilidad de la respuesta hidrológica en la cuenca.
  • Generan resultados más realistas para los eventos de crecida repentina.

Desventajas

  • Requieren mayores capacidades de cómputo que los modelos agrupados.
  • Dependen en mayor medida de la exactitud y la alta resolución de los datos de entrada.

«Con este tipo de enfoque —continúa— cada celda de la malla cuenta con sus propios parámetros para derivar el caudal, de modo que se puede estimar matemáticamente en cualquier punto de malla. Una desventaja en comparación con los modelos distribuidos es la mayor cantidad de datos de entrada que requiere cada celda. Si estos datos no están disponibles, es preciso recurrir a algún método de estimación y asignar un factor de incertidumbre para compensar. Por eso sólo utilizamos un modelo de distribuido en cuenca Alta, donde contamos con muchos datos de observación.»

José los llama para hablar del hidrograma previsto. «Comencemos en las cuencas Central y Occidental, que son las que recibirán las primeras precipitaciones.»

Cuenca Central

Hidrograma previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas y un pico ligeramente por debajo del nivel de inundación después de unas 12 horas. A partir de allí, el caudal disminuye rápidamente hasta la hora 20, cuando vuelve a aumentar con bastante rápidez. A continuación, el caudal alcanza un nivel máximo muy por encima del nivel de inundación en aproximadamente 36 horas, antes de disminuir continuamente hasta el final del período de pronóstico.

Cuenca Occidental

Hidrograma previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas y un pico ligeramente por debajo del nivel de inundación después de unas 14 horas. A partir de allí, el caudal disminuye rápidamente hasta la hora 20, cuando vuelve a aumentar con bastante rapidez. A continuación, el caudal alcanza un nivel máximo muy cerca del nivel de inundación en aproximadamente 38 horas, antes de disminuir continuamente hasta el final del período de pronóstico.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Ana explica que como no hay observaciones directas para la cuenca Central, el modelo hidrológico agrupado que se utiliza para el río Central se calibra a partir de las observaciones disponibles en las cuencas cercanas, una práctica común en los Servicios Hidrológicos Nacionales de esta región, y señala que en estos casos la verificación de los pronósticos del modelo no suele dar buenos resultados.

También menciona que la calibración del modelo para la cuenca Occidental se basa, parcialmente, en los datos de los dos pluviómetros del sur de la cuenca, de modo que la precipitación media para la cuenca puede incorporar un grado de error bastante grande y, al igual que la cuenca Central, es común que el pronóstico del modelo para el río Occidental presente errores relativamente grandes.

Pregunta 1

Ana pregunta: «A qué cree que se deba el doble techo en los hidrogramas? ¿Por qué el caudal no aumenta de manera uniforme hasta alcanzar un pico cuando termina de llover? Puede ser útil recordar la discusión en torno a los pronósticos del modelo atmosférico.»


El doble techo parece ser el resultado de los dos eventos de precipitación individuales que indicaba el pronóstico del modelo de mesoescala. La primera fase de precipitación prevista para las cuencas Central y Occidental —y quizás algunas partes de cuenca Alta— fue de corta duración y pasó suficiente tiempo entre el final de ese evento y el comienzo del siguiente para que parte de la escorrentía saliera de la cuenca antes de que comenzara el segundo episodio de lluvia.

Usted comenta que la situación parece particularmente grave para en el río Central, donde el caudal máximo va a superar ampliamente el nivel de inundación. José y Ana comparten esta opinión y parecen estar especialmente preocupados por lo que estos caudales auspician para el río Principal y la populosa Ciudad Capital más adelante en el período de pronóstico. A continuación dirigen su atención a los hidrogramas previstos de los ríos Alta y Principal.

Alta E.A. 1

Hidrograma previsto para la estación de aforo 1 de la cuenca del río Alta. El caudal varía durante las primeras 16 horas, antes de comenzar a aumentar paulatinamente. El caudal máximo ocurre cerca del nivel de inundación después de aproximadamente 36 horas.

Alta E.A. 2

Hidrograma previsto para la estación de aforo 2 de la cuenca del río Alta. El caudal varía durante las primeras 24 horas, antes de aumentar paulatinamente hasta alcanzar un máximo cerca del nivel de inundación en aproximadamente 40 horas.

Principal E.A. 1

Hidrograma previsto para la estación de aforo 1 de la cuenca del río Principal. El caudal varía durante las primeras 12 horas y después presenta un aumento constante y considerable hasta alcanzar un nivel máximo de unos 12 m, un poco más alto que el nivel de inundación, en aproximadamente 50 horas.

Todos se dan cuenta de que la predicción indica que los ríos Alta y Principal alcanzarán el nivel de inundación y es posible que lo superen.

Dada esta información, José y Ana deciden emitir boletines de inundación fluvial de nivel 1 para los ríos Central, Alta y Principal, todos los cuales podrían desbordar el cauce al final del segundo día del período de pronóstico.

Tabla de los boletines hidrológicos vigentes difundidos al público. Las cuencas Central y Occidental y las áreas al sur del afluente meridional de cuenca Alta están bajo un boletín de crecida repentina de nivel 1, que significa que existe el potencial de que la intensidad de la lluvia cause crecidas repentinas. Las ramas principales de los ríos Central, Alta y Principal están bajo un boletín de inundación fluvial de nivel 1, que significa que existe el potencial de que los arroyos y ríos principales desborden su cauce.

Usted pregunta si no se debería mencionar la posible altura de la inundación que ocurrirá, especialmente dado que el pronóstico indica que las aguas del río Central alcanzarán un nivel casi histórico.

José explica que históricamente el modelo hidrológico ha producido resultados pobres para esa cuenca, de modo que considera prudente esperar y no mencionar todavía la posibilidad de que las inundaciones alcancen niveles de récord. Se sabrá mucho más en pocas horas, cuando se pueda evaluar si el modelo de mesoescala acertó en su predicción de que esa zona verá un primer episodio de precipitación. Si se llegan a emitir boletines de nivel 2 —algo que le parece probable si los modelos meteorológicos son correctos—, se podrá mencionar entonces el nivel de inundación que se puede esperar.

Vigilancia y actualización de las predicciones

A 6 horas

Al igual que el resto del personal, usted se queda vigilando las condiciones meteorológicas, preparándose para la posible actualización de las predicciones hidrológicas. Al cabo de una hora, Ana visualiza en el monitor grande las últimas imágenes infrarrojas del satélite, en las cuales parecen verse las primeras tormentas de la fase de precipitación inicial.

Imagen IR satelital

Imagen satelital infrarroja de la República del Bienestar aproximadamente 7 horas después del comienzo del período de pronóstico. Una estrecha banda blanca brillante (que indica topes nubosos altos) se extiende hacia el sudsudoeste desde la cuenca Alta occidental a través del este de las cuencas Central y Occidental.

PCP válida a las horas 0 a 12

PCP de la pasada de las 0 h para las cuencas de la República del Bienestar en las horas 0 a 12 del pronóstico. Se nota una región de precipitación alargada con orientación de noreste a sudoeste centrada en el extremo oeste de las cuencas Central y Occidental. Esta región alcanza un valor máximo en el rango de 50.0 a 100.0 mm.

Pregunta 1

En términos aproximados, ¿en qué medida coinciden la orientación y ubicación de la línea inicial de tormentas con la predicción de los modelos numéricos del tiempo? La segunda pestaña permite consultar el mapa de predicción cuantitativa de la precipitación correspondiente a este período del pronóstico.
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es d).

Hablando estrictamente del modelado numérico del tiempo y la predicción de las tormentas, y puesto que no estamos viendo la precipitación, sino el desarrollo inicial de las tormentas, parece que el modelo pronosticó bastante bien el lugar donde comenzarían a desarrollarse las tormentas.

Escoja una opción.

Pregunta 2

¿Considera que esto aumenta o disminuye su grado de confianza en las predicciones y los boletines hidrológicos que preparó con Ana y José respecto de la primera etapa de precipitación sobre las cuencas Central y Occidental?
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es c).

Esta información debería aumentar su grado de confianza en la probabilidad de que la verificación de los pronósticos muestre que coinciden con la realidad. A veces, las predicciones de un modelo numérico pueden desviar enormemente de la realidad, como, por ejemplo, si las tormentas pronosticadas ni siquiera llegan a formarse. Lo que ocurre más a menudo es que las tormentas se forman en la región indicada por el pronóstico, pero se trata de un tipo de tormentas distinto, quizás tormentas dispersas en lugar una línea de turbonada. Otra ocurrencia común es que las tormentas se forman cerca de la posición prevista en el pronóstico del modelo de mesoescala, quizás a algunos centenares de kilómetros de distancia, o bien que la línea de tormentas tiene una orientación distinta, digamos de sur a norte en lugar de sudoeste a noreste.

Escoja una opción.

Ana sugiere que todos aprovechen que aún no ha comenzado la precipitación para tomarse un breve descanso, lo cual les permitirá asistir a las discusiones y las llamadas telefónicas que tengan lugar y estar presentes cuando se emita algún boletín de crecida repentina.

A 8 horas

Cuando usted regresa de su descanso, en la pantalla de su computadora están visualizadas las últimas imágenes satelitales, en las cuales se nota que la nubosidad ha crecido hacia el oeste. También parece que está lloviendo en las regiones occidentales del país. Usted amplía la imagen para ver más de cerca los valores de lluvia derivados por el satélite.

Lluvia derivada por el satélite

Producto de intensidad de lluvia que combina los datos infrarrojos del satélite geoestacionario con los datos de microondas del satélite polar para mostrar la zona de la República del Bienestar aproximadamente 8 horas después del comienzo del período de pronóstico. Hay una ancha línea de nubes sobre las cuencas Alta, Central y Occidental. Los valores de intensidad de lluvia de 10 mm por hora se extienden a través del centro de las cuencas Central y Occidental y tocan la cuenca Alta occidental. Se observan dos maximos locales de aproximadamente 25 mm por hora, uno en la cuenca Occidental central y otro en la zona de Pueblo Central en el centro de cuenca Central.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Pregunta 3

Dados los valores del mapa de intensidad de lluvia derivada por satélite y lo que sabe sobre los datos históricos de la zona, ¿cuál de las siguientes opciones representa la mejor forma de proceder en este momento para los supervisores?
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es c).

La opción c) es probablemente el curso de acción más apropiado en esta situación, ya que el satélite indica que las tasas de lluvia se están acercando al valor de 25 mm h-1 (color verde claro) que según José y Ana a menudo causa crecidas repentinas en los arroyos menores.

Escoja una opción.

Usted se acerca al escritorio de José, que está trabajando con Ana para determinar la mejor forma de actualizar los boletines de crecida repentina que emitieron antes, y le pregunta si ahora van a emitir boletines de nivel 2 para las cuencas Central y Occidental. José explica que sí, que como hay un foco de intensidad de lluvia que se acerca a los 25 mm h-1 y la precipitación más fuerte se muestra sobre Pueblo Central y la zona de tala rasa, conviene emitir inmediatamente un boletín de crecida repentina de nivel 2 para esas regiones, así como para las zonas empinadas junto a arroyos pequeños y todas las áreas urbanas.

Tabla de los boletines hidrológicos vigentes difundidos al público. Las zonas urbanas y las regiones bajas y deforestadas de las cuencas Central y Occidental están bajo un boletín de crecida repentina de nivel 2, lo cual significa que existen o se esperan condiciones de crecida repentina en las próximas horas. Este tipo de evento puede provocar pérdidas materiales y de vida humana. Las demás áreas de las cuencas Central y Occidental, así como las áreas al sur del afluente más meridional de cuenca Alta se encuentran aún bajo un boletín de crecida repentina de nivel 1, que significa que existe el potencial de que la intensidad de la lluvia cause crecidas repentinas. Las ramas principales de los ríos Central, Alta y Principal están bajo un boletín de inundación fluvial de nivel 1, que significa que existe el potencial de que los arroyos y ríos principales desborden su cauce.

A 10 horas

Todos siguen vigilando la situación en las cuencas Central y Occidental. Ana abre el mapa de precipitación total del satélite que acaba de salir, que corresponde al primer período de lluvias.

Producto de intensidad de lluvia combinado con los datos satelitales infrarrojos y de microondas de las últimas 3 horas que muestra una banda de precipitación con orientación noreste a sudoeste a través de la cuenca Alta occidental, la cuenca Central central y el oeste de cuenca Occidental. Hay un máximo local de 30 a 40 mm cerca de Pueblo Central y en la parte sur de la zona de tala rasa.

Ana y José se alegran de que no ha llovido tanto en el sudoeste de cuenca Alta, donde la guía para crecidas repentinas indicaba los valores más altos. Como la precipitación se ha desplazado hacia el oeste, saliendo de esa zona, sienten que pueden eliminar el boletín de crecida repentina de nivel 1 para cuenca Alta. José le pregunta a Ana si cree que deberían cambiar los boletines de crecida repentina de nivel 2 en alguna parte de las cuencas Central y Occidental.

«Bueno, es difícil saberlo —explica ella—, especialmente dado que no hay pluviómetros en la zona de lluvias, de modo que no podemos evaluar la exactitud de las estimaciones del satélite.»

Para evaluar la situación, Ana decide hacer un par de breves llamadas telefónicas, a un observador confiable en Pueblo Central y a un leñador que vive cerca de la zona de tala rasa. Aunque la conexión no es la mejor, entre el ruido de la estática y las ráfagas de viento entiende de ambos que ha estado lloviendo muy fuerte y que las aguas de los arroyos pequeños de la zona están creciendo con bastante rapidez. Después de describirle la situación a José, parecen estar de acuerdo en que, de continuar la precipitación en las aguas de cabecera de las dos cuencas, es probable que ocurran crecidas repentinas en las áreas de laderas empinadas.

Usted decide examinar los últimos datos de las estaciones de aforo, para averiguar la respuesta en los cursos fluviales principales, pero le sorprende que los limnígrafos no indiquen valores más altos.

Hidrograma cuenca Central

Hidrograma observado para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas hasta un nivel de 2 m 10 horas después del comienzo del período de pronóstico, muy por debajo del nivel de inundación.

Hidrograma cuenca Occidental

Hidrograma observado para la estación de aforo de la cuenca Occidental. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas hasta un nivel de 2.5 m 10 horas después del comienzo del período de pronóstico, muy por debajo del nivel de inundación.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Pregunta 4

Si los arroyos pequeños cerca de la zona de tala rasa y Pueblo Central están acercándose al nivel de cauce lleno, ¿por qué no muestran lo mismo los limnígrafos del curso principal de ambos ríos?
(Elija todas las opciones pertinentes.)

Las respuestas correctas son a) y b).

El curso principal de los ríos es más grande y puede aceptar más escorrentía sin acercarse a su nivel de cauce lleno. Además, la escorrentía tarda en viajar corriente abajo desde los canales menores cerca de la cabecera de la cuenca. De contar con un hidrograma para los arroyos pequeños del oeste de las cuencas Central y Occidental, quizás veríamos que el pico en el flujo es mucho más pronunciado y ocurre antes de lo que indica el hidrograma de la salida de la cuenca. Por lo general, este fenómeno se conoce como tiempo de retardo o de retraso.

Escoja una opción.

José y Ana mencionan que por ahora confían en sus modelos hidrológicos, ya que se aproximan bastante a la respuesta real de los ríos Central y Occidental; explican que es por eso que a corto plazo no piensan emitir ningún boletín de inundación para las cuencas Central y Occidental, especialmente en vista de que la precipitación se ha alejado continuamente de la zona, hacia el oeste.

A 12 horas

A estas alturas, la precipitación ya ha salido de la República del Bienestar. Aunque se registraron algunas crecidas repentinas menores cerca de la zona de tala rasa en la cuenca Occidental, en Pueblo Central y en varios de los valles pequeños más profundos de la cuenca Central, los informes actuales indican que ya ha dejado de llover en todas las zonas. En la salida de ambos ríos, no tardó en registrarse la respuesta a las fuertes lluvias que cayeron sobre los suelos, que ya estaban húmedos. En estas gráficas, se han trazado los caudales observados en el hidrograma previsto del modelo hidrológico.

Río Central

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 2.5 m 12 horas después del comienzo del período de pronóstico, muy por debajo del nivel de inundación. Está previsto que el caudal disminuirá hasta alcanzar un nivel aproximado de 1.5 m cuando comience el segundo período de precipitación y que alcance un pico de aproximadamente 4.6 m a la hora 39 desde el comienzo del período de pronóstico.

Río Occidental

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental de la pasada de lodelo de la hora 12. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 3.0 m 12 horas después del comienzo del período de pronóstico, muy por debajo del nivel de inundación. Está previsto que el caudal disminuirá hasta alcanzar un nivel aproximado de 1.5 m cuando comience el segundo período de precipitación y que alcance un pico de aproximadamente 4.0 m a la hora 40 desde el comienzo del período de pronóstico.

José y Ana cancelan los boletines de crecida repentina para todas las zonas de estas cuencas. También observan que en ambas la estimación cuantitativa de la precipitación (Quantitative Precipitation Estimation, QPE) generada por el satélite es menor que la predicción cuantitativa de la precipitación (PCP) que se introdujo en el modelo hidrológico, lo cual podría explicar, al menos en parte, por qué antes el modelo pronosticó caudales más altos en ambos ríos. Pueden ver que todavía está previsto que el río Central exceda el nivel de inundación durante el segundo período de precipitación.

A continuación, José y Ana resumen la situación para el personal del turno entrante, Alfonso y Maya, y la otra pasante, Fatima; finalmente, les desean buena suerte y se van cada uno a su casa.

Acaba de entrar la nueva guía del modelo atmosférico y parece que la predicción cuantitativa de la precipitación de ambos modelos —el modelo más nuevo de escala sinóptica y el de mesoescala— coincide bastante con los pronósticos anteriores. estas son las predicciones cuantitativas de precipitación de escala sinóptica:

PCP de 12 a 24 h

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 12 a 24 del pronóstico de la pasada del modelo de las 12. Se observa precipitación sobre casi todo el territorio de la República. La mayor parte de la región recibirá al menos 12.5 mm de lluvia y hay un foco de precipitaciones más intensas en la zona de cuenca Alta central donde se esperan 50.0 a 100.0 mm.

PCP de 24 a 36 h

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 24 a 36 del pronóstico de la pasada del modelo de las 12. Toda la República recibirá al menos 12.5 mm de lluvia. Una región de lluvias de 25.0 a 50.0 mm con orientación de noroeste a sudeste cubre la mayor parte de las cuencas Principal y Alta. Se espera que el máximo de lluvia de 50.0 a 100.0 mm caiga en una pequeña zona en el este de la región central de la cuenca Principal.

PCP de 36 a 48 h

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 36 a 48 del pronóstico de la pasada del modelo de las 12. La predicción indica que lloverá en la mitad meridional de la República, con una banda de intensidad máxima de lluvia de 12.5 a 25.0 mm orientada de este a oeste en el tercio meridional de la cuenca Principal.

Alfonso y Maya estudian los hidrogramas de las cuencas Central y Occidental y comparten con Fatima la nueva guía de los modelos hidrológicos para las cuencas Alta y Principal:

Alta E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Alta, después de 12 horas. Las observaciones muestran la variación y un leve aumento del caudal 12 horas después del comienzo del período de pronóstico. El nuevo hidrograma observado muestra un aumento constante del caudal a partir aproximadamente de la hora 16, con un pico justo por encima del nivel de inundación en la hora 36.

Alta E.A. 2

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta después de 12 horas. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 12 horas del período de pronóstico. El pronóstico muestra poco cambio en los valores de caudal hasta aproximadamente la hora 24, cuando el caudal aumenta paulatinamente hasta alcanzar un nivel aproximado de 9 m en la hora 42, que corresponde a casi 1 m por encima del nivel de inundación.

Principal E.A. 1

Hidrograma previsto para la estación de aforo 1 de la cuenca del río Principal. El caudal varía durante las primeras 12 horas, y después presenta un aumento constante y considerable hasta alcanzar un caudal máximo con un nivel de 12 m en aproximadamente 52 horas.

A Alfonso le parece que los picos del segundo episodio de precipitación son más bajos de lo que mostraba la corrida anterior del modelo hidrológico, al menos en las cuencas Central y Occidental, probablemente debido a que no llovió tanto como pronosticaba el modelo atmosférico para el primer episodio de lluvia en la corrida de hora 0. Los hidrogramas para las cuencas Alta y Principal no han cambiado mucho respecto de la corrida anterior del modelo, una coherencia que aumenta la confianza en la predicción para todos los participantes. Alfonso y Maya consideran que incluso si el pronóstico cuantitativo está otra vez exagerando la precipitación, y en las mismas proporciones, la precipitación será suficiente como para provocar al menos el desbordamiento de los ríos Principal y Central. Deciden no cambiar los boletines de inundación originales de nivel 1 y mencionar la posibilidad de una crecida de récord en el río Central en los próximos boletines. A continuación, casi todo el personal aprovecha para comer.

Casi todos han terminado de comer cuando alguien informa a Alfonso y Maya que han entrado varias llamadas para avisar que el nivel del río Occidental ha vuelto a subir. En seguida, Maya y Alfonso examinan los datos más recientes de la estación de aforo de la salida de la cuenca, que también indican que el río sigue creciendo.

Hidrograma observado de la estación de aforo del río Occidental. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta alcanzar un nivel de 3.0 m 12 horas después del comienzo del período de pronóstico, muy por debajo del nivel de inundación. El caudal se estabilizó brevemente (durante menos de una hora), pero luego comenzó a aumentar muy rápidamente otra vez.

Pregunta 5

Dado que la lluvia se ha alejado de las cuencas Central y Occidental, ¿qué puede estar provocando la crecida del río que se está observando?
(Elija todas las opciones pertinentes.)

La respuesta correcta es b).

La opción b) es la más plausible en este caso. Es poco probable que el satélite esté fallando, como sugiere la opción a), ya que hemos comprobado mediante los informes locales que ha dejado de llover en las cuencas Central y Occidental, de modo que acertaba al indicar que la precipitación se está alejando de la República del Bienestar. Si bien la opción c) sería perfectamente lógica para una cuenca más grande y más plana, no tiene mucho sentido aquí, ya que sabemos que se trata de una zona de laderas empinadas en una cuenca no muy grande con arroyos relativamente pequeños. Y si el limnímetro estuviera averiado, lo más probable sería que dejara de funcionar o que siguiera dando la misma lectura una y otra vez. En combinación con los informes de los llamantes, eso permite descartar la opción d). La opción b) u otro evento singular es la causa más probable de la continuación del aumento del nivel fluvial.

Escoja una opción.

Alfonso y Maya consideran la posibilidad de emitir un aviso de inundaciones para el río Occidental, pero se enteran de unos voluntarios de que los flujos de escombros provocados por las crecidas repentinas locales que ocurrieron en los afluentes de las zonas deforestadas del norte embalsaron temporalmente el río, y eso está impidiendo el movimiento de la escorrentía corriente abajo.

Foto de troncos, ramas y escombros de madera acumulados que atascan un arroyo que atraviesa un bosque.

Algunos informes indican que todas estas barreras de escombros se han abierto, descargando las aguas embolsadas. Alfonso y Maya deciden emitir un boletín describiendo las causas de las fluctuaciones en el caudal y recomendando que durante las próximas una o dos horas los residentes se mantengan alerta ante la posibilidad de inundaciones menores, pese a que el río probablemente no desbordaría su cauce.

A 18 horas

Cuando comienza la lluvia del segundo sistema, el personal del Servicio Hidrológico Nacional de la República del Bienestar está vigilando las condiciones meteorológicas y los arroyos.

Secuencia de imágenes de reflectividad radar desde la hora 16 del pronóstico hasta el presente.

A 24 horas

Usted regresa al centro y José y Ana llegan poco después. Maya, Alfonso y Fatima describen brevemente la situación actual antes de irse al final de su turno de trabajo: la precipitación comenzó en el noroeste del país a eso de la hora 16 del pronóstico y desde entonces la lluvia ha aumentado continuamente, tanto en extensión como en intensidad.

Secuencia de imágenes de reflectividad radar desde la hora 16 hasta la hora 24.

También les muestran los totales de lluvia más recientes del satélite y del radar para este segundo período de precipitación.

Totales de lluvia del satélite

Producto de intensidad de lluvia que combina los datos infrarrojos del satélite geoestacionario con los datos de microondas del satélite polar para mostrar la zona de la República del Bienestar aproximadamente 16 a 24 horas después del comienzo del período de pronóstico. El producto muestra que llovió sobre el sur de cuenca Alta y la cuenca Principal central, donde se registró una intensidad máxima de 25 mm.

Totales de lluvia del radar

Estimación radar de la precipitación total de la tormenta sobre las cuencas Principal y Alta durante las horas 16 a 24 después del comienzo del período de pronóstico. El producto muestra que llovió sobre la mayor parte de la cuencas Principal y Alta, con una banda de intensidad máxima de lluvia de 37.5 a 50 mm orientada de noroeste a sudeste a través del sur de la cuenca Principal central.

Pregunta 6

Determine los valores máximos de precipitación acumulada según las estimaciones del satélite y del radar, respectivamente.
(Escoja la mejor respuesta.)

La respuesta correcta es c).

De acuerdo con la escala de colores de la imagen del satélite, los tonos azul verdoso representan aproximadamente 25 a 35 mm de lluvia. Según la escala de colores de la imagen radar, los tonos magenta representan totales de 50 a 62.5 mm.

Escoja una opción.

Usted comenta que le llama la atención la diferencia considerable que hay entre las estimaciones del radar y del satélite y pregunta si eso es común en la región.

Ana explica que si bien a veces se detectan diferencias incluso mayores entre las estimaciones del radar y del satélite, otras veces coinciden bastante entre sí, y agrega que depende principalmente de la situación meteorológica. No hay observaciones que permitan verificar la cantidad de precipitación que cayó antes en las cuencas Central y Occidental, pero Ana comenta que quizás el satélite haya acertado en su estimación de la precipitación sobre esas cuencas durante el primer período de precipitaciones.

Pregunta 7

¿Cree que los datos extraídos del satélite subestimaron la precipitación en proporción igual antes del primer episodio de precipitaciones? Explique por qué.


Es posible que el satélite no haya subestimado la lluvia tanto durante el primer período de precipitación. Sabemos por la verificación que en esa ocasión los pronósticos del modelo hidrológico para las cuencas Central y Occidental coincidieron con la realidad y eso significa que la predicción cuantitativa de la precipitación (PCP) que se utilizó para generarlos constituía una predicción bastante buena de la lluvia que en realidad cayó. También hubo informes oculares de las inundaciones menores experimentadas en algunos arroyos pequeños, algo común cuando la intensidad de lluvia excede 25 mm h-1, un valor muy cercano a lo que estimaba el satélite.

Pregunta 8

Ana le pregunta a qué atribuye la discrepancia considerable que existe ahora entre las predicciones del radar y del satélite. (Para explicar la situación, recuerde lo que comentó José ayer sobre los productos que combinan los datos infrarrojos de los satélites en órbita geoestacionaria con la imágenes de microondas de los satélites polares, y tenga presente lo que revelan las secuencias de imágenes radar recientes acerca de la situación meteorológica, tal como usted la conoce.)


La causa más probable de la discrepancia es el hecho de que muchas de las nubes que han producido lluvia sobre las cuencas Principal y Alta son más bajas de lo que es típico para las tormentas continentales. El radar apoya esta teoría, ya que no se han formado muchas células de precipitaciones intensas (tonos rojos), que es lo que suele ocurrir con la convección continental de estación cálida. Como la extracción de datos por el satélite se basa en gran parte en la temperatura de los topes nubosos y está calibrado para las intensas tormentas de estación cálida, es probable que el satélite esté asignando a las tormentas en curso un valor de intensidad de lluvia demasiado bajo. Esto explicaría, al menos en parte, el hecho de que la verificación del primer episodio de convección dio buenos resultados, ya que esas tormentas intensas generaban el tipo de precipitación que, por diseño, el método del satélite estima mejor.

Pregunta 9

Ana hace una pregunta más: «Suponiendo que a lo largo del evento se mantenga la misma diferencia proporcional entre las estimaciones del radar y del satélite, ¿qué impacto tendría este factor en los pronósticos del modelo hidrológico?» (Enfoque su explicación en una comparación de los valores de caudal del modelo y los caudales que se registrarán.)


Los valores de caudal y nivel pronosticados por los modelos hidrológicos serían más bajos que en la realidad, porque las estimaciones satelitales de la precipitación empleadas para establecer las condiciones iniciales en el modelo hidrológico son demasiado bajas. Este efecto podría ser considerable en términos del aporte a la escorrentía proveniente de las cuencas Central y Occidental, donde no hay radar y existen pocos pluviómetros para mejorar las estimaciones del satélite.

Después este interesante intercambio con Ana sobre las estimaciones de precipitación del radar y del satélite, José los llama para comentar los pronósticos más recientes del modelo. En primer lugar, desea evaluar los resultados de la predicción cuantitativa de la precipitación durante las horas 12 a 24 del período de pronóstico, de modo que visualiza la PCP de las horas 12 a 24 de la corrida anterior del modelo junto con los totales de precipitación del radar y del satélite para el segundo período de precipitación:

PCP a 12-24 horas

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 12 a 24 del pronóstico de la pasada del modelo de las 12. Se observa precipitación sobre casi todo el territorio de la República. La mayor parte de la región recibirá al menos 12.5 mm de lluvia y hay un foco de precipitaciones más intensas en la zona de cuenca Alta central donde se esperan 50.0 a 100.0 mm.

Total de lluvia del satélite

Producto de intensidad de lluvia que combina los datos infrarrojos del satélite geoestacionario con los datos de microondas del satélite polar para mostrar la zona de la República del Bienestar aproximadamente 16 a 24 horas después del comienzo del período de pronóstico. El producto muestra que llovió sobre el sur de cuenca Alta y la cuenca Principal central, donde se registró una intensidad máxima de 25 mm.

Total de lluvia del radar

Estimación radar de la precipitación total de la tormenta sobre las cuencas Principal y Alta durante las horas 16 a 24 después del comienzo del período de pronóstico. El producto muestra que llovió sobre la mayor parte de la cuencas Principal y Alta, con una banda de intensidad máxima de lluvia de 37.5 a 50 mm orientada de noroeste a sudeste a través del sur de la cuenca Principal central.

José comenta que, en términos generales, no parece haber llovido tanto como indicaba la PCP del modelo, además de que también daba a entender que la mayor parte de la precipitación estaría centrada sobre cuenca Alta, mientras que tanto el radar como el satélite indican que, en realidad, la mayor parte de la lluvia cayó sobre la zona central de la cuenca Principal.

A continuación, José visualiza las predicciones de la nueva corrida de los modelos meteorológico e hidrológico:

PCP a 24-36 horas

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 24 a 36 del pronóstico de la pasada del modelo de las 24. Está previsto que toda la República recibirá al menos 6.0 mm de lluvia. El sur de cuenca Alta, el este de las cuencas Central y Occidental, y toda la cuenca Principal pueden esperar 25.0 a 50.0 mm de lluvia. Se nota un máximo de 50.0 a 100.0 mm con orientación nmorte a sur en la cuenca Principal central.

PCP a 36-48 horas

PCP de las cuencas de la República del Bienestar para las horas 36 a 48 del pronóstico de la pasada del modelo de las 24. La predicción indica que lloverá en la mitad meridional de la República, con una zona de 12.5 a 25.0 mm orientada de este a oeste en el tercio sur de la cuenca Principal. Al sur de Ciudad Capital, en el extremo sur de cuenca Principal, hay una pequeña zona de máximo de precipitación de 25.0 a 50.0 mm.

Usted observa que los pronósticos cuantitativos de la precipitación se parecen mucho a los de la corrida anterior de los modelos, con la diferencia de que se espera un poco más de lluvia en el período de 24 a 36 horas y que parece que la lluvia tardará un poco más en salir de la región, hacia el sudoeste, a las 36 a 48 horas del pronóstico.

Central

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta alcanzar un nivel de 2.5 m, en 12 horas desde el comienzo del pronóstico, y luego disminuyó a 1.0 m, en la hora 20. El nivel siguió aumentando hasta 1.5 m en la hora 24. Está previsto que el flujo aumente  paulatinamente hasta un pico de 4.8 m en la hora 39 del pronóstico

Occidental

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental de la pasada del modelo de la hora 24. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta alcanzar un nivel de 3.0 m en 12 horas desde el comienzo del pronóstico, y luego se estabilizó brevemente antes de aumentar a 4.0 m en la hora 14 del pronóstico. A continuación, el caudal disminuyó a un nivel aproximado de 2.0 m en la hora 22 y aumentó un poco más hasta la hora 24. Está previsto que el flujo aumente paulatinamente hasta un pico de proximadamente 4.5 m en la hora 40 del pronóstico.

Alta E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Alta, 24 horas después del comienzo del período de pronóstico. Las observaciones indican que el caudal fue variable y aumentó levemente para la hora 12 desde el comienzo del período de pronóstico, cuando comenzó un aumento constante hasta alcanzar un nivel de aproximadamente 2.25 m en la hora 24. El hidrograma del nuevo pronóstico muestra el aumento constante del flujo hasta la hora 38, cuando el caudal alcanza un pico justo por debajo del nivel de inundación de 6 m.

Alta E.A. 2

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas y luego un aumento constante hasta un nivel de 2.4 m. Ahora el pronóstico muestra un aumento constante y continuo en los valores de caudal hasta aproximadamente la hora 42, cuando alcanzará un nivel máximo de 8.5 m.

Principal E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas antes de aumentar levemente hasta un nivel aproximado de 4.0 m en la hora 24 del pronóstico. El pronóstico indica un aumento rápido y constante en los valores de caudal hasta la hora 52, cuando ocurrirá un pico de 13.5 m, aproximadamente en un punto intermedio entre el nivel de inundación y el nivel de récord.

En términos generales, estos hidrogramas son muy similares a los de la corrida anterior, con la diferencia notable de los valores máximos de las estaciones de aforo de cuenca Alta, donde no ha llovido tanto como estaba previsto, que ahora son más bajos. El pico de caudal en la estación 1 del río Principal también es un poco más estrecho y levemente más alto que antes, porque allí la precipitación cayó en un lugar más cercano a la salida de la cuenca de lo que se había anticipado. En las últimas 24 horas, los pronósticos cuantitativos de la precipitación y los modelos hidrológicos han producido resultados bastante buenos y ahora proyectan un aumento en el tamaño de la zona de precipitación para las próximas 12 horas, de modo que José y Ana deciden actualizar la información al público con boletines de inundación fluvial de nivel 2 para todos los ríos.

Momentos antes de transmitir el nuevo boletín de información al público, una observadora voluntaria que trabaja en la cuenca Central oriental llama para informar que algunas tormentas muy intensas han pasado por la zona y que los arroyos pequeños cerca de su casa están desbordando sus márgenes. José y Ana confían en esta información y deciden agregar un boletín de crecida repentina de nivel 2.

Tabla de los boletines vigentes para el público: un boletín de crecida repentina de nivel 2 para cuenca Central hasta la hora 36 del período de pronóstico, un boletín de inundación fluvial de nivel 2 para los ríos Central, Occidental y Alta hasta la hora 48, y para el río Principal entre las horas 36 y 60 del período de pronóstico.

A 30 horas

La lluvia azota la República del Bienestar. Las estimaciones del satélite y del radar para el segundo episodio de precipitación indican que han caído hasta 75 a 100 mm de lluvia sobre la cuenca Principal y partes de las cuencas Central y Alta, y coinciden bastante en su estimación de los valores máximo.

Total de lluvia del satélite

Producto de total de lluvia que combina los datos infrarrojos del satélite geoestacionario con los datos de microondas del satélite polar para el período de aproximadamente 16 a 30 horas después del comienzo del período de pronóstico. La precipitación máxima (aproximadamente 75 mm) ocurrió en el este de la cuenca Central y el norte de la cuenca Principal, con una banda de valores más altos que se extiende hacia el sudeste a través de la cuenca Principal central

Total de lluvia del radar

Estimación radar de la precipitación total de la tormenta para el período de aproximadamente 16 a 30 horas después del comienzo del período de pronóstico. La precipitación máxima (aproximadamente 100 mm) ocurrió en la cuenca Principal central, dentro de una banda de valores más altos que se extiende de noroeste a sudeste a través del sur de la cuenca Principal central.

Sin embargo, las dos fuentes de información discrepan en cuanto a la posición de los máximos de precipitación: el satélite indica que la precipitación máxima ocurrirá en el este de la cuenca Central y el norte de la cuenca Principal, con una banda de valores máximos que se extiende hacia el sudoeste a través de la cuenca Principal central, pero el radar muestra una banda de precipitación máxima a través del sur de la cuenca Principal central. Con toda probabilidad, parte de esta diferencia se puede atribuir a la atenuación radar y al hecho de que a mayor distancia del instrumento, el haz del radar muestrea regiones nubosas más altas.

Dada la concordancia entre las estimaciones de precipitación máxima del satélite y del radar, José y Ana confían en que la estimación del satélite de un foco de 70 mm o más de lluvia, probablemente producidas por intensas células de tormenta, en la cuenca Central es bastante buena y consideran que justifica el boletín de crecida repentina de nivel 2 que emitieron para las cuenca Central hace pocas horas.

Ahora creen que podría ocurrir una crecida de récord a lo largo del río Central y deciden mencionar esta posibilidad en la próxima actualización del boletín al público. Algunos funcionarios llamaron para indicar que habían comenzado a levantar barreras con sacos de arena para proteger algunas residencias en zonas bajas, pero que el viento y las lluvias torrenciales dificultaban mucho el trabajo.

José y Ana también están preocupados, porque de seguir lloviendo con esta intensidad se alcanzarán totales de lluvia mayores de lo pronosticado, con lo cual el río Principal podría provocar inundaciones históricas cerca de la Ciudad Capital. Usted pregunta si recuerdan alguna inundación de este tipo que haya ocurrido en la zona y José contesta que estaba a punto de fijarse en los datos históricos para ver si se han registrado casos similares de lluvias fuertes extendidas, lo cual permitiría estimar el nivel del flujo que suele propagarse al río Principal desde las cuencas Central y Occidental cuando una crecida sobrepasa por mucho el nivel de inundación."

Tabla con información sobre las puntas históricas de los ríos Occidental, Central, Alta (en la estación 2) y Principal (en la estación 1) correspondientes a tres inundaciones cerca del nivel de récord. En 2003, el río Principal alcanzó un nivel de 14.5 m, el río Alta de 9.8 m, el río Central de 4.4 y el río Occidental de 4.1 m. Durante la inundación de récord de 1987, el río Principal alcanzó una punta de 15.3 m. En esa ocasión, los otros ríos alcanzaron estos niveles: Alta, 6.5 m; Central, 5.0 m; y Occidental, 4.6 m. En 1983, el río Principal alcanzó un nivel de 14.8 m, el río Alta de 7.5 m, el río Central de 4.7 m y el río Occidental de 4.3 m.

La tabla muestra que para una inundación de récord y dos otras inundaciones importantes del río Principal, el río Central alcanzó puntas de avenida de 4.4 y 5.0 m y el río Occidental de 4.1 y 4.6 m.

Pregunta 10

Sobre la base de los últimos hidrogramas del modelo (que se vuelven a presentar a continuación), ¿cree posible que durante este evento se alcancen o se sobrepasen los niveles de punta de avenida indicados en la tabla para los ríos Central y Occidental?
(Escoja la mejor respuesta.)

Central

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta alcanzar un nivel de 2.5 m, en 12 horas desde el comienzo del pronóstico, y luego disminuyó a 1.0 m, en la hora 20. El nivel siguió aumentando hasta 1.5 m en la hora 24. Está previsto que el flujo aumente  paulatinamente hasta un pico de 4.8 m en la hora 39 del pronóstico

Occidental

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental de la pasada del modelo de la hora 24. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta alcanzar un nivel de 3.0 m en 12 horas desde el comienzo del pronóstico, y luego se estabilizó brevemente antes de aumentar a 4.0 m en la hora 14 del pronóstico. A continuación, el caudal disminuyó a un nivel aproximado de 2.0 m en la hora 22 y aumentó un poco más hasta la hora 24. Está previsto que el flujo aumente paulatinamente hasta un pico de proximadamente 4.5 m en la hora 40 del pronóstico.

Alta E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Alta, 24 horas después del comienzo del período de pronóstico. Las observaciones indican que el caudal fue variable y aumentó levemente para la hora 12 desde el comienzo del período de pronóstico, cuando comenzó un aumento constante hasta alcanzar un nivel de aproximadamente 2.25 m en la hora 24. El hidrograma del nuevo pronóstico muestra el aumento constante del flujo hasta la hora 38, cuando el caudal alcanza un pico justo por debajo del nivel de inundación de 6 m.

Alta E.A. 2

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas y luego un aumento constante hasta un nivel de 2.4 m. Ahora el pronóstico muestra un aumento constante y continuo en los valores de caudal hasta aproximadamente la hora 42, cuando alcanzará un nivel máximo de 8.5 m.

Principal E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas antes de aumentar levemente hasta un nivel aproximado de 4.0 m en la hora 24 del pronóstico. El pronóstico indica un aumento rápido y constante en los valores de caudal hasta la hora 52, cuando ocurrirá un pico de 13.5 m, aproximadamente en un punto intermedio entre el nivel de inundación y el nivel de récord.

La respuesta correcta es a).

El pronóstico del modelo indica un pico de 4.5 m para el río Occidental, el mismo nivel que se registró cuando el río Principal alcanzó el nivel histórico de 1987. La punta de avenida pronosticada para el río Central es de 4.8 m, que supera el caudal que se registró cuando el río Principal provocó inundaciones casi de récord en 1983 y es apenas menor que el nivel que alcanzó durante las inundaciones históricas de 1987. Recuerde que una lista de eventos históricos como esta puede ayudar a perfeccionar un pronóstico o brindar al pronosticador la confianza de que cierta situación ocurrirá o no. Sin embargo, depender de estos datos como única herramienta de pronóstico llevaría errores considerables debido a una multitud de variables desconocidas, como la distribución de la precipitación para los casos anteriores, para dar sólo un ejemplo.

Escoja una opción.

José consulta con Ana y luego llama a los funcionarios en Ciudad Capital para informarles de los totales de lluvia altos que ya se han registrado y describir la información histórica que han averiguado. Después de explicar que el río Principal podría experimentar inundaciones casi de récord, José actualiza los boletines al público con una mención de inundaciones importantes.

Los tres se reúnen con Alfonso, Maya y Fatima, que están por comenzar su turno, para informarles de la situación antes de irse, pero todos se sienten inquietos, pensando en la gente que probablemente se vea afectada.

A 36 horas

Afortunadamente, desde la última actualización la mayor parte de la lluvia atravesó la zona con bastante rapidez.

Secuencia de imágenes de reflectividad radar desde la hora 30 hasta la hora 36 del pronóstico.

Los totales de lluvia registrados hasta el momento para el segundo período de precipitación, que se muestran a continuación, coinciden bastante bien con la predicción cuantitativa de la precipitación del modelo para el período, pese a ser levemente más bajos.

Total de lluvia del satélite

Producto de total de lluvia que combina los datos infrarrojos del satélite geoestacionario con los datos de microondas del satélite polar para el período de aproximadamente 16 a 36 horas después del comienzo del período de pronóstico. La precipitación máxima (aproximadamente 105 mm) ocurrió cerca de la cuenca Central oriental y la cuenca Principal dentro de una banda de valores más altos que se extiende del sudeste a través de la cuenca Principal central.

Total de lluvia del radar

Estimación radar de la precipitación total de la tormenta para el período de aproximadamente 16 a 36 horas después del comienzo del período de pronóstico. La precipitación máxima (aproximadamente 125 mm) ocurrió en la cuenca Principal central dentro de una banda de valores más altos que se extiende de noroeste a sudeste a través del sur de la cuenca Principal central.

Alfonso y Maya examinan los últimos hidrogramas con las observaciones y la predicción.

Central

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 2.5 m 12 horas después del comienzo del período de pronóstico antes de disminuir a 1.0 m al cabo de 20 horas. El nivel siguió aumentando hasta aproximadamente 4.9 m en la hoara 36. Está previato que el caudal aumente paulatinamente y debería alcanzar un pico de aproximadamente 5.1 m a la hora 39 desde el comienzo del período de pronóstico.

Occidental

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental, de la pasada del modelo de la hora 24. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 3.0 m a la hora 12 y luego se estabilizó brevemente antes de aumentar a 4.0 m en la hora 14 del pronóstico. A continuación, el caudal bajó a un nivel aproximado de 2.0 m a la hora 22 y aumentó continuamente hasta un nivel de 4.5 m en 36 horas. Está previsto que el caudal aumente paulatinamente y debería alcanzar un pico de aproximadamente 4.8 m a la hora 40 desde el comienzo del período de pronóstico.

Alta E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Alta, en la hora 36 del pronóstico. Las observaciones muestran un poco de variación y después un leve incremento en el caudal hasta la hora 16, seguido de un aumento constante hasta un nivel aproximado de 5 m en 36 horas. El nuevo hidrograma observado muestra que el caudal se estabiliza en la próxima hora y comienza a disminuir en la hora 37.

Alta E.A. 2

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas y luego un aumento constante hasta un nivel de 6.5 m. Ahora el pronóstico muestra un aumento constante y continuo en los valores de caudal hasta aproximadamente la hora 40, cuando el caudal alcanzará un nivel máximo de 8.3 m, apenas más alto que el nivel de inundación (8.2 m).

Principal E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas antes de aumentar levemente hasta un nivel aproximado de 7.5 m en 24 horas. El pronóstico indica un aumento rápido y constante en los valores de caudal hasta la hora 52, cuando ocurrirá un pico de 14.0 m, es decir, aproximadamente 1 m por debajo del nivel de récord.

Alfonso y Maya se alegran al ver que el río Alta no parece haber desbordado en Villa Alta y aunque las otras posiciones a lo largo de los cursos fluviales no han tenido la misma suerte, parece que las inundaciones en las cuencas Occidental y Central comenzarán a bajar en las próximas dos horas. Todavía parece que el río Principal alcanzará una punta de avenida casi de récord. Maya actualiza los boletines de guía para el público y se queda cerca del teléfono, por si llama algún funcionario del gobierno.

A 48 horas

La precipitación ha terminado en la zona de la República del Bienestar y los funcionarios han estado consultando con el Servicio Hidrológico Nacional para coordinar la preparación ante de la inundación y los esfuerzos humanitarios. Las observaciones y los pronósticos más recientes para el río indican que los modelos han dado buenos resultados:

Central

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 2.5 m 12 horas después del comienzo del período de pronóstico antes de disminuir a 1.0 al cabo de 20 horas. El nivel siguió aumentando hasta aproximadamente 5.1 m a las 39 horas desde el comienzo del período de pronóstico antes de comenzar a bajar.

Occidental

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental, de la pasada del modelo de la hora 24. El caudal aumentó rápidamente en poco más de 6 horas hasta un nivel de 3.0 m en la hora 12 y luego se estabilizó brevemente antes de aumentar a 4.0 m en la hora 14 del pronóstico. A continuación, el caudal bajó al un nivel aproximado de 2.0 m a la hora 22 y aumentó continuamente hasta un nivel de 4.8 m en la hora 40.

Alta E.A. 2

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 2 del río Alta. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas y luego un aumento constante hasta un nivel de 8.5 m, antes de disminuir a unos 7.0 m en la hora 48. El pronóstico muestra una disminución continua y constante en los valores de caudal hasta el final del período de pronóstico.

Principal E.A. 1

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Principal. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas antes de aumentar levemente hasta un nivel aproximado de 12.0 m en la hora 48. El pronóstico indica un aumento rápido y constante en los valores de caudal hasta la hora 52, cuando ocurrirá un pico de 14.5 m, es decir, aproximadamente 0.8 m por debajo del nivel de récord.

José y Ana también han regresado y ahora ofrecen a los funcionarios del gobierno y a los contactos de emergencia de inundación la información que necesitan sobre las observaciones y los pronósticos más recientes. Explican que todavía parece que el río Principal alcanzará niveles de crecida apenas por debajo del nivel de récord. Todo el personal de la oficina sigue trabajando para proporcionar la mejor información posible en este momento de necesidad nacional.

Pocas horas después usted atiende a la llamada de un funcionario local que desea informarles de que el nivel del agua parece haberse estabilizado y que en algunas áreas del extremo norte de Ciudad Capital el nivel del agua ha comenzado a bajar. Durante la próxima hora llaman varios otros funcionarios con informes parecidos y Ana puede confirmarles que la estación de aforo 1 muestra que el nivel del río ha comenzado a bajar. Todos están un poco perplejos frente al hecho de que el nivel del río ya está bajando, mostrando además niveles muy por debajo de los que indicaban el modelo y los datos históricos, pero aliviados, ya que los daños serán menores. José y Ana informan al resto del personal del Servicio Hidrológico Nacional y a los funcionarios del gobierno que piensan realizar un estudio completo y preparar un informe sobre el evento de crecida con el fin de determinar por qué el pronóstico para el río Principal había resultado tan inexacto.

Estudio después de la tormenta

Hidrograma observado y previsto para la estación de aforo 1 del río Principal. Las observaciones muestran un poco de variación cerca del nivel de caudal base durante las primeras 20 horas, para luego aumentar paulatinamente hasta alcanzar un pico aproximado de 12.6 m en la hora 50 antes de retirarse.

Después de la tormenta, usted y Fatima ayudan al personal del centro a llevar a cabo algunas tareas relacionadas con la evaluación del pronóstico, como comprobar el funcionamiento de varios de los limnímetros mantenidos por el Servicio Hidrológico Nacional. También tienen la oportunidad de observar el trabajo de dos especialistas a cargo de reevaluar la geometría del cauce para actualizar las curvas de gastos.

A partir de estos análisis, el personal del Servicio Hidrológico Nacional descubrió que una cantidad considerable de limo proveniente de la zona deforestada del norte se había sumado a los flujos de escombros provocados por la crecida repentina para llenar el fondo del cauce del río Occidental cerca de la salida de la cuenca, como resultado de lo cual la tabla de relación nivel-caudal contenía un error considerable. La actualización de dicha tabla mostró que los niveles registrados durante el evento que acababa de terminar estaban relacionados con caudales un 15 a 30 por ciento menores de lo que se había derivado a partir de la relación nivel-caudal empleada en tiempo real. Lo mismo había ocurrido en el río Central, aunque en menor medida, debido a la expansión del uso agrícola de algunas tierras cerca de Pueblo Central. Puesto que la relación nivel-caudal empleada producía un flujo demasiado alto, el modelo propagaba un caudal excesivo corriente abajo, hasta el río Principal.

El personal del Servicio Hidrológico Nacional se ha propuesto seguir solicitando fondos adicionales del gobierno para estudiar la geometría de los cauces fluviales con mayor frecuencia, y aducirá este evento como evidencia importante de la necesidad de contar con tales datos.

Encontrará información específica sobre la relación nivel-caudal en la a lección Tránsito de avenidas: edición internacional (https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=846)

Recursos adicionales

Lecciones de COMET pertinentes:

Estimación de la precipitación: medición
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=1172

Precipitation Estimates, Part 2: Analysis
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=558

Distributed Hydrologic Models for Flow Forecasts, Part 1
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=545

Distributed Hydrologic Models for Flow Forecasts, Part 2
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=570

Introduction to Verification of Hydrologic Forecasts
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=486

Techniques in Hydrologic Forecast Verification
https://www.meted.ucar.edu/training_module_es.php?id=453

Recursos sobre la estimación satelital de la precipitación:

Enlaces y tutoriales de VISIT (Virtual Institute for Satellite Integration Training):
http://rammb.cira.colostate.edu/training/visit/links_and_tutorials/

CMORPH: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/janowiak/cmorph_description.html

HYDRO-ESTIMATOR: http://www.star.nesdis.noaa.gov/smcd/emb/ff/HydroEst.php

HE Data for World: http://www.star.nesdis.noaa.gov/smcd/emb/ff/HEworld.php

EUMETSAT MPE: https://eumetview.eumetsat.int/static-images/MSG/PRODUCTS/MPE/

PERSIANN: https://chrsdata.eng.uci.edu/

SCaMPR: http://www.star.nesdis.noaa.gov/smcd/emb/ff/SCaMPR.php

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