Vulnerabilidad y Gestión de Inundaciones Fluviales

Las inundaciones fluviales constituyen una de las amenazas naturales más comunes a nivel global, generando impactos devastadores y persistentes, superando en severidad a las inundaciones costeras y pluviales (IPCC, 2012). Hidrológicamente, una inundación fluvial ocurre cuando el nivel del agua de un río excede la cota de coronación de sus riberas, desbordándose hacia las llanuras aluviales circundantes. Este fenómeno suele ser consecuencia de lluvias intensas o deshielo (Leandro et al., 2010).

Factores que influyen en la gravedad de las inundaciones

La magnitud de una inundación fluvial está determinada por varios factores cruciales:

• La duración y la intensidad de las precipitaciones (volumen de lluvia).
• El contenido de agua del suelo, influenciado por lluvias previas.
• Las propiedades del suelo y las características del terreno circundante (Zurich, 2019).

A pesar del riesgo, la ocupación y el uso de las llanuras aluviales persisten debido a sus ventajas económicas, la fertilidad del suelo, la facilidad de acceso y el suministro de agua. Aproximadamente mil millones de personas en el mundo residen en estas áreas (PNUMA, 1998).

Impacto global y proyecciones futuras

El Analizador de Inundaciones Globales AQUEDUCT estima que, en promedio, unos 21 millones de personas son afectadas por inundaciones fluviales anualmente. Esta cifra podría incrementarse a 54 millones para 2030, impulsada por el cambio climático y el desarrollo socioeconómico.

El cambio climático y su influencia

Los efectos y la intensidad de las inundaciones fluviales pueden verse agravados por el cambio climático, que influye en características clave de las precipitaciones como la intensidad, duración, cantidad, momento y fase (nieve o lluvia). El informe especial del IPCC sobre fenómenos extremos (IPCC, 2012) subraya cómo el cambio climático ha impactado perceptiblemente diversas variables hídricas que propician las inundaciones. Un estudio de Alfieri et al. (2017) modeló la frecuencia, magnitud e impacto de las inundaciones fluviales bajo escenarios de 1,5℃, 2℃ y 4℃ de calentamiento, revelando una correlación positiva entre el calentamiento atmosférico y el riesgo futuro a escala mundial.

Estudio de caso: Hualqui, Chile

La zona urbana de la comuna de Hualqui, en la Provincia de Concepción, Región del Biobío, Chile, ha experimentado históricamente eventos de inundación fluvial. En 26 años, se registraron 6 eventos, siendo el del 12 de julio de 2006 el más devastador, con 600 personas damnificadas y miles de afectados. Se determinó que los eventos de inundación fluvial en Hualqui tienen una recurrencia promedio de 4,3 años bajo intensas precipitaciones, sin una fuerte relación con eventos ENOS cálido. La vulnerabilidad global del área de estudio es preferentemente media, afectando al 83,3% de los barrios y a 9.011 habitantes.

De acuerdo con la información de inundaciones modeladas, el peligro de inundación fluvial en Chile se clasifica como alto. Esto implica que se esperan inundaciones fluviales potencialmente dañinas y mortales al menos una vez en los próximos 10 años, lo cual debe considerarse en la planificación y diseño de proyectos, así como en los métodos de construcción.

Estrategias y recomendaciones para la gestión del riesgo

Evaluación y planificación del proyecto

• Evaluación del lugar: La información disponible indica un alto peligro de inundación fluvial en la zona del proyecto.
• Información existente: Es crucial consultar datos de riesgo de inundación para comprender el peligro al que está expuesto el proyecto.
• Conocimientos técnicos: Buscar asesoramiento de expertos en riesgos de inundación proporciona una comprensión detallada del riesgo.
• Ubicación del proyecto: Se recomienda reubicar el proyecto en zonas no propensas a inundaciones cuando sea viable, considerando otros peligros.

Sistemas de alerta temprana y preparación

• Identificación de SAT: Localizar los sistemas de alerta temprana existentes en la zona del proyecto y comprender su funcionamiento.
• Recepción de alertas: Asegurarse de que las alertas se reciban en las instalaciones construidas y lleguen a las personas que trabajan o viven allí.
• Interdependencia: Evaluar la vulnerabilidad de otros activos dentro de la red de dependencias del proyecto.

Medidas de gestión del peligro de inundación

• Gestión del peligro: Incluir medidas como la restauración de humedales naturales, la eliminación de superficies impermeables o el establecimiento de defensas contra inundaciones en el lugar del proyecto y en la cuenca de captación río arriba.
• No aumentar el peligro: La construcción de infraestructura importante puede alterar significativamente el paisaje e influir en cómo una zona responde durante una inundación.

Conductas durante una inundación

• Informarse sobre desbordes e inundaciones anteriores.
• Evitar transitar por zonas inundadas (calles, caminos, pasos bajo nivel) si se conduce.
• Caminar por lugares altos y libres de agua, con precaución ante posibles socavones.
• Evacuar la vivienda si es necesario.
• Informar a las autoridades si se observa a alguien en peligro o en situación de emergencia, evitando exponerse.

Acciones al regresar a casa

• Regresar al hogar solo cuando las autoridades lo indiquen.
• Verificar el correcto funcionamiento de las instalaciones eléctricas, de gas y agua.
• Mantenerse informado y seguir las instrucciones de las autoridades sobre la calidad del agua y su seguridad para el consumo.

Tecnologías de teledetección para el monitoreo de inundaciones

Las estaciones terrestres convencionales para el seguimiento hidrológico pueden ser costosas y no siempre registran fenómenos extremos. Las técnicas de teledetección ofrecen una alternativa o complemento, superando estas limitaciones, especialmente en zonas remotas de países en desarrollo (Domeneghetti et al., 2019).

Ventajas de los datos satelitales

Los datos satelitales proporcionan una cobertura integral, sinóptica, multitemporal y de gran extensión espacial en tiempo casi real. Esto permite comparar las condiciones antes, durante y después de los eventos extremos, monitoreando cuencas fluviales de distintos tamaños. Los datos obtenidos por satélite son idóneos para:

• Mapear zonas inundadas.
• Evaluar el alcance de los daños.
• Configurar ríos, depósitos de limo y bajos.
• Analizar las características de las cuencas hidrográficas.
• Estudiar la ocupación y el uso del suelo en las áreas designadas.

Además, el análisis digital de estos datos puede delimitar zonas propensas a inundaciones, detectar cambios en las llanuras aluviales y identificar sitios para la construcción de infraestructuras de control (Aggarwal et al., 2009). Los datos pluviométricos satelitales también pueden inferir condiciones de inundación o alimentar modelos hidrológicos para derivar caudales y escorrentías. Los datos de observación terrestre validan y calibran modelos hidráulicos (NASA, 2015).

Tipos de sensores y métodos de detección

Los instrumentos para registrar inundaciones operan en el rango visible, térmico y de microondas del espectro electromagnético, basándose en sistemas ópticos pasivos o sistemas activos de radar o LIDAR. Para el monitoreo de inundaciones fluviales, los sensores activos, especialmente los radares, son ventajosos y eficaces, ya que pueden penetrar la lluvia y la nubosidad.

Sensores ópticos

Los sensores ópticos detectan la energía reflejada naturalmente por la superficie terrestre en bandas espectrales visibles e infrarrojas. A pesar de sus limitaciones, las imágenes ópticas pueden visualizar zonas inundadas. Los métodos de extracción de información hidrológica se clasifican en:

• Método de banda única: Selecciona una banda que distingue mejor las aguas superficiales, estableciendo un umbral que, sin embargo, puede sobrestimar o subestimar las zonas.
• Método multibanda:
• Analiza firmas espectrales para diferenciar el agua de otros elementos.
• Utiliza un enfoque de relación de bandas (visible dividida por infrarrojo cercano, NIR) para suprimir rasgos no acuáticos.

Índices como el Índice de Agua de Diferencia Normalizada (NDWI) de McFeeters (1996) usan bandas verde y NIR para suprimir señales no acuáticas. Xu (2006) modificó esto al Índice de Agua Normalizado Modificado (MNDWI), usando el infrarrojo medio o de onda corta y bandas verdes, para evitar interferencias de terrenos urbanizados. Otros índices incluyen el Índice del Agua (WI) y el Infrarrojo de Onda Corta (RSWI) (Memon et al., 2015).

Temperatura de la Superficie de la Tierra (LST)

Se ha intentado abordar fenómenos hidrológicos extremos utilizando la LST. Parinussa et al. (2016) proponen usar las diferencias en la LST diurna y nocturna como sustituto del estado inicial y de inundación sobre la tierra.

Resolución espacial de los sensores

• Baja resolución (>200m): NOAA/AVHRR, MODIS (alta frecuencia de revisita, amplia cobertura), VIIRS y MERIS. Adecuados para grandes inundaciones.
• Media resolución (5-200m): Landsat, SPOT, ASTER, HJ-1A/B y Sentinel-2. Útiles para detectar la dinámica de casi todos los tamaños de masas de agua superficiales.
• Alta resolución (<5m): IKONOS, RapidEye, Worldview, GF-1/2, Quickbird y ZY_3. Permiten identificar pequeñas masas de agua, pero con cobertura limitada y problemas de sombras en zonas urbanas o montañosas.

Sistemas de Radar de Apertura Sintética (SAR)

Los sistemas SAR operan en el rango de microondas, con ondas largas que penetran nubes, vegetación, precipitaciones, niebla y nieve, obteniendo información independientemente de las condiciones meteorológicas. La superficie lisa del agua actúa como reflector especular, produciendo una mínima retrodispersión y mostrando los píxeles de agua estancada como oscuros en las imágenes. Los avances en SAR han permitido satélites de muy alta resolución como TerraSAR-X y Radarsat-2.

Los sensores SAR utilizan longitudes de onda cortas (X y C) y largas (L y P). En zonas inundadas, la reflexión se vuelve especular. En bosques, las ondas cortas solo alcanzan la copa de los árboles, mientras que las largas experimentan dispersión volumétrica y doble rebote, siendo este último más determinante en zonas inundadas. En paisajes urbanos, el doble rebote domina en ambas condiciones, pero la retrodispersión es más fuerte con longitudes de onda cortas durante una inundación, lo que facilita su detección en estas áreas.

La polarización HH es preferida para la detección y mapeo de inundaciones por su menor sensibilidad a pequeñas diferencias verticales en la superficie del agua. Las combinaciones de imágenes satelitales para la detección de inundaciones incluyen: (i) ópticas/ópticas, (ii) ópticas/SAR, y (iii) SAR/SAR. La combinación óptica/SAR es útil para el análisis multitemporal y la detección de la progresión de inundaciones, utilizando el radar para identificar zonas de agua a gran escala y las imágenes ópticas para mapear cuerpos de agua permanentes.

Modelado de inundaciones

La utilización de imágenes satelitales se ha extendido en la simulación de inundaciones, mejorando la precisión de los modelos, especialmente en topografías complejas, al proporcionar parámetros detallados y precisos (Bates, 2012). Los Modelos Digitales de Terreno (MDT) se utilizan para estimar zonas propensas a inundaciones. Los modelos hidrológicos 2D configurados con MDT pueden representar la complejidad topográfica, incluso en áreas urbanas, donde los flujos de agua pueden modelarse a escala de edificios individuales (Shen et al., 2015). Medidas de pendiente y elevación derivadas de los MDT son útiles para modelar el flujo, dirección y alcance potencial de las inundaciones.

Datos de almacenamiento de agua (ej. satélites GRACE) y humedad del suelo (ej. ASCAT), derivados de imágenes satelitales, se emplean para obtener indicadores de inundaciones (Notti et al., 2018). En un estudio del río Rin, se combinaron datos temporales de niveles de agua para análisis.

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