Descripción del índice del potencial de crecidas repentinas

Apéndice
D
Descripción del índice del potencial de crecidas
repentinas (FFPI)
En el oeste de los Estados Unidos, las crecidas repentinas frecuentemente ocurren en áreas
de cañones con cuencas de drenaje muy pequeñas y son producto de tormentas aisladas. En
distancias cortas, las características del suelo cambian significativamente entre áreas donde las
crecidas repentinas son poco probables y áreas donde siempre existe la amenaza de crecidas
repentinas sin importar el historial reciente de lluvias.
En el (mayormente) árido oeste, los esfuerzos por determinar con precisión la amenaza de
crecidas repentinas para cada cuenca (y celda de la malla) se ven actualmente dificultados
por el estado de desarrollo de los modelos distribuidos, como se indicó en el Capítulo 5 y
también por valores no representativos de la guía de crecidas repentinas (FFG) para áreas con
características geográficas bastante variables. En estas áreas, se considera que los valores de FFG
son demasiado altos como resultado de valores de ThreshR cuestionables. Esto puede deberse a
supuestos incorrectos de frecuencia de retorno (mediciones del intervalo promedio entre crecidas
de determinada dimensión), resultados cuestionables de hidrogramas unitarios o datos de baja
resolución del modelo digital de elevación (MDE).
La FFG toma en consideración las propiedades de la lluvia de una tormenta (intensidad,
volumen, ubicación) y las propiedades de la escorrentía (tránsito de avenidas, volumen,
momento) pero no contempla totalmente los parámetros geográficos (pendiente, vegetación,
suelos, uso de suelos) que contribuyen a la amenaza de crecidas repentinas para una cuenca en
particular. Actualmente, la tecnología de radar es una de las principales fuentes de información
de crecidas repentinas en el oeste. La precipitación estimada por el radar es colocada en mapas
de cuencas pequeñas por el sistema de Monitorización y Predicción de Crecidas Repentinas
(Flash Flood Monitoring and Prediction, FFMP). Estas cuencas son entonces codificadas por
colores para indicar la precipitación estimada y el potencial de crecidas repentinas. El factor
desconocido en este proceso son las características de esas cuencas codificadas por colores.
Diferentes intensidades de lluvia pueden causar variaciones en las dimensiones de las crecidas
repentinas dependiendo de las características de las cuencas. El FFMP sobrepone mapas
de precipitación en las cuencas cuyas características hidrológicas son desconocidas para el
pronosticador. ¿Tienen las cuencas grandes cantidades de superficies impermeables? ¿Están
desnudas de vegetación o están más bien cubiertas de bosques frondosos? ¿Tienen laderas/
terrenos escarpados o son más bien planas? ¿Han sido alteradas las características hidrológicas
de una cuenca por incendios forestales? Las respuestas a estas preguntas son críticas en el
proceso de análisis para emitir una alerta de crecida repentina.
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
D-1
Apéndice D: Descripción del índice del potencial de crecidas repentinas (FFPI)
Un abordaje para determinar una amenaza significativa de crecida repentina para cuencas con
parámetros geográficos altamente variables es el Índice del Potencial de Crecidas Repentinas
(Flash Flood Potential Index, FFPI) desarrollado por la Región Oeste del National Weather
Service. El abordaje del FFPI se enfoca en tres preguntas:
4 ¿Se pueden identificar las propiedades fisiográficas que hacen a un área susceptible a
crecidas repentinas?
4 ¿Cuáles cambios en estas características y propiedades aumentan o reducen la
susceptibilidad de un área a las crecidas repentinas?
4 ¿Pueden las áreas susceptibles a crecidas repentinas ser identificadas, en relación con las
otras, con base únicamente en estas propiedades?
Como indicó Smith (2003) varios factores fisiográficos que contribuyen a la posibilidad de una
crecida repentina ocurren en cualquier área de drenaje. La textura y la estructura del suelo son
importantes para determinar las características de retención de agua e infiltración. La pendiente
y la geometría de la cuenca determinan comportamientos como la velocidad y la concentración
de la escorrentía. La vegetación y el dosel del bosque afectan la intercepción de la precipitación.
Las prácticas de uso de suelo, en particular la urbanización, pueden tener un rol significativo en
la infiltración de agua, la concentración y el comportamiento de la escorrentía. En conjunto,
estas características algo estáticas pueden ofrecer información acerca de la respuesta hidrológica
y el potencial de crecida repentina inherente a un área específica. Sin embargo, al cambiar otras
características, el potencial de crecida repentina podría adquirir aspectos más dinámicos. Por
ejemplo, cambios en la vegetación o variaciones estacionales en un bosque caducifolio podrían
aumentar o reducir la respuesta hidrológica asociada con eventos de lluvia similares. Tal vez el
efecto más significativo es el de un incendio forestal, donde se podría formar una capa de suelo
hidrofóbico, impermeable a la infiltración de agua, debido a la quema del material orgánico. En
este caso, el potencial de crecida repentina podría aumentar de forma dramática dependiendo
del evento.
Un FFPI estático fue derivado para cada cuenca en el oeste de Estados Unidos utilizando
álgebra de mapas SIG en cuatro conjuntos de datos de malla (compuestos de pixeles, ej., mapas
de bits) vinculados a la respuesta hidrológica y remuestreados a una malla algo gruesa de 400
metros:
4 Malla de porcentaje de pendiente (factor de pendiente del terreno)
4 Malla de volumen de roca (porcentaje de fragmentos de roca – afecta la infiltración)
4 Malla de suelo fraccionado (porcentaje de arcilla, arena, etc.)
4 Malla de densidad forestal
D-2
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Apéndice D: Descripción del índice del potencial de crecidas repentinas (FFPI)
NOAA/NWS
Figura D.1 Ejemplo del FFPI estático relativo para porciones del sur de Utah
Las mallas de pendiente provienen del conjunto de datos del Modelo Digital de Elevación
(MDE) del USGS. Las mallas de roca y suelo se originan de la Base de Datos Geográficos
de Suelos de los Estados (State Soil Geographic Database, STATSGO) del Servicio Nacional
de Conservación de Recursos (National Resources Conservation Service, NRCS), mientras
que la malla forestal proviene del conjunto de datos del Radiómetro Avanzado de Muy Alta
Resolución (Advanced Very High Resolution Radiometer, AVHRR) de NOAA. Los conjuntos de
datos fueron todos georegistrados previo a su manipulación y remuestreados a una resolución
consistente utilizando un método bilineal (vecino más cercano). Se asignó igual peso de
ponderación a cada capa de datos y se asignaron indicadores de crecidas repentinas sin unidades
(valores numéricos del 1 al 10). Sin información sobre eventos observados es difícil saber
cómo ponderar cada capa. Hasta que se generen estas capas de datos observados, las capas de
los insumos recibieron igual peso, con la excepción de la capa de pendiente. Esta capa recibió
un peso ligeramente mayor que las otras debido a su influencia significativa sobre el desarrollo
de crecidas repentinas. Se anticipa un esquema de ponderación más robusto cuando datos de
eventos observados de crecida repentina sean incluidos en el análisis. Un ejemplo del FFPI
relativo en el área del Río Virgin en el sur de Utah producido por el Centro de Pronósticos de
la cuenca del Río Colorado del NWS en Salt Lake City, Utah, se muestra en la Figura D.1 de
Smith (2002).
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
D-3
El software FFMP aprovecha la capacidad del algoritmo de precipitación del Radar Doppler
WSR-88D NEXRAD de Reflectividad de Barrido Híbrido Digital para muestrear las
cantidades e intensidades de lluvia a resolución fina (resolución de malla polar de 1 grado por
1 km) y el Estimador de Precipitación de Alta Resolución (High Resolution Precipitation
Estimator, HPE) para estimar la lluvia con una resolución de malla de 1x1 Km. Esta
precipitación sobre la malla es entonces convertida a Lluvia Promedio de la Cuenca (Average
Basin Rainfall, ABR) para un conjunto de límites predefinidos de una cuenca. El FFPI intenta
complementar la FFG por medio de la incorporación de información acerca del potencial
relativo de crecidas repentinas de cada una de las cuencas del sistema FFMP. La FFG revisada
resultará en mejores productos del FFMP.
Referencias
Smith, Greg, (2002): Unpublished presentation at Severe Weather/Flash Flood Warning
Decision Making workshop, COMET Sep. 2002.
Smith, Greg, (2003): Flash Flood Potential: Determining the Hydrologic Response of FFMP
Basins to Heavy Rain by Analyzing Their Physiographic Characteristics. A white paper
available from the NWS Colorado Basin River Forecast Center web site at http://www.cbrfc.
noaa.gov/papers/ffp_wpap.pdf, 11 pp