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Inundaciones en Sant Joan Les Fonts, La Garrotxa, Girona, en enero de 2020. Shutterstock / AlbertoGonzalez

El estudio actual de la hidrología se enfrenta a numerosos retos. Los efectos del calentamiento global se hacen patentes en forma de precipitaciones extremas que derivan en catástrofes para la sociedad. Tenemos ejemplos recientes de riadas con efectos devastadores este verano en Alemania, China, Japón y España.

La creciente intervención humana sobre el territorio genera alteraciones muy significativas en las condiciones de drenaje natural de las cuencas hidrográficas –porciones de terreno cuyas aguas afluyen todas a un mismo cauce– y de los movimientos de agua subterránea.

¿Qué ocurre con la lluvia en la superficie?

La hidrología en una cuenca es el resultado de la interacción de múltiples procesos muy variables en el espacio y en el tiempo. Dentro de una misma cuenca, puede llover con diferente intensidad en distintos lugares y esas tormentas pueden evolucionar de forma diferente.

La precipitación caída puede infiltrar a distintas tasas en diferentes lugares de la cuenca. Estas tasas dependerán no sólo de la ocupación del suelo, sino también de otros parámetros como sus propiedades físicas o, incluso, su contenido inicial de humedad.

La porción de lluvia no infiltrada discurre hacia los cauces de los ríos en superficie a velocidades variables o puede detenerse en almacenamientos intermedios y alcanzar el cauce principal en distintos momentos.

Por último, una avenida o crecida avanza a lo largo del cauce principal con aportes continuos en cada punto del mismo. Su velocidad depende principalmente de las características geométricas del cauce.

La integración de todos estos procesos genera un sistema con gran variabilidad espacial y temporal, extremadamente complejo de plasmar en un modelo hidrológico para toda la cuenca. El comportamiento conjunto del sistema determina, a grandes rasgos, la aparición de inundaciones y sus consecuencias.

Modelos para estudiar las cuencas hidrográficas

Para abordar el estudio de tales sistemas existen modelos de base física muy robustos conceptualmente, pero matemáticamente difíciles de manejar. Su uso a escala de cuenca hidrográfica es muy complejo en la práctica puesto que necesita información muy detallada. También existen modelos empíricos de uso muy frecuente a pesar de que su aplicación generalizada no deja de ser discutible.

En este contexto, los hidrólogos más reputados reconocen que los modelos existentes son incapaces de aportar soluciones adecuadas a las necesidades actuales de la hidrología. Estos expertos cuestionan si los modelos actuales son capaces de representar los procesos hidrológicos de forma adecuada a diferentes escalas. Además, llaman a desarrollar técnicas novedosas para la adquisición de datos experimentales sobre los procesos y al uso de datos históricos como base sobre la que construir modelos hidrológicos.

Paradójicamente, a pesar de que existen infinidad de técnicas muy precisas para la medida de variables hidrológicas (precipitación, infiltración, humedad en el suelo, niveles de agua en cauces), los expertos reconocen la falta de datos de calidad. Advierten que esto, en mayor medida que la disponibilidad de modelos conceptualmente indiscutibles, es clave para avanzar en el conocimiento de los procesos hidrológicos.

Uso de algoritmos de inteligencia artificial

El uso de datos históricos para construir modelos a partir de algoritmos de inteligencia artificial o de aprendizaje automático ha experimentado un gran auge en los últimos tiempos. Se han utilizado para modelizar de forma muy precisa multitud de fenómenos como la precipitación en el tiempo (tanto a nivel mensual o estacional como a muy corto plazo), para predecir niveles de flujo en cauces tras tormentas o incluso para identificar las zonas del territorio susceptibles a la aparición de inundaciones y los niveles esperados de tales inundaciones.

Estos algoritmos son muy eficientes para extraer la información contenida en series de datos y muy útiles de cara a clasificar la información o predecir la evolución de los fenómenos hidrológicos. Además, el uso de estas herramientas, y con ello sus posibilidades para aportar información útil para la comprensión de la hidrología, se ve muy favorecido por el desarrollo de las técnicas de medida gracias a los recientes avances en microelectrónica y comunicaciones que permiten desplegar sensores muy precisos o usar drones o satélites.

Sin embargo, estos avances no han sido suficientes. Los hidrólogos todavía no se encuentran satisfechos con los modelos ni con su capacidad para predecir la evolución de los fenómenos hidrológicos. Tampoco creen que los datos recopilados sean suficientemente representativos de los fenómenos a estudiar.

En cierto modo, la capacidad para mejorar el conocimiento de los sistemas hidrológicos y con ello modelizar y predecir mejor su evolución de cara a prevenir inundaciones debe nacer de un cambio de paradigma. Un enfoque radicalmente distinto acorde a las exigencias actuales es necesario. Los fundamentos físicos de los sistemas hidrológicos datan en su mayoría de principios del siglo XX o finales del siglo XIX y la forma en la que se interpretan y se resuelven debe adaptarse al contexto actual y a las herramientas disponibles.

El uso de los algoritmos de inteligencia artificial ensamblados y a disposición de los modelos de base física es un camino poco explorado y que puede aportar nuevas perspectivas interesantes de cara a la mejora de la capacidad de predicción de los modelos.

Por otra parte, el cambio de paradigma también debe considerar que la hidrología actual no debe basarse únicamente en la predicción de (protección ante) fenómenos extremos, sino que el contexto impone desarrollar medidas que también permitan aprovechar la escorrentía de la inmensa mayoría de las tormentas en tanto que recurso escaso y no únicamente evitar los efectos perniciosos de aquellas tormentas que ocurren con una frecuencia muy escasa.

Fuente:

• Sergio Zubelzu Profesor de Hidrología, Ingeniería Hidráulica y Riego, Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
• Sara Esperanza Matendo Matendo PhD Candidate, Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
• Víctor Galán Vaquerizo PhD candidate in Agroengineering, Universidad Politécnica de Madrid (UPM)

El primer informe sobre deficiencias en el ámbito hidrometeorológico pide la adopción de medidas más ambiciosas

La mejora de los pronósticos meteorológicos, los sistemas de alerta temprana y la información climática —los denominados servicios hidrometeorológicos— permitiría salvar 23 000 vidas al año y podría generar beneficios anuales de al menos 162 000 millones de dólares de los Estados Unidos, según se estima en un nuevo informe.

En el primer informe sobre deficiencias en el ámbito hidrometeorológico, presentado el 8 de julio, se describe el camino que queda por recorrer para poder aprovechar los beneficios que reportarían unos servicios meteorológicos y climáticos eficaces. Para alcanzar ese objetivo, debe acometerse una compleja empresa a escala local y mundial, cuyos retos también se exponen en el informe. Se proponen, asimismo, medidas prioritarias que permitirían aplicar a mayor escala las iniciativas de apoyo concebidas para fortalecer las capacidades de los países en desarrollo.

El informe ha sido presentado por los líderes de la Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico —integrada por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y por instituciones internacionales humanitarias, financieras y para el desarrollo— en el marco de un acto de alto nivel centrado en las soluciones hidrometeorológicas que deben adoptarse para llevar a cabo una acción climática eficaz y alcanzar un desarrollo sostenible.

En el informe se destaca el hecho de que las inversiones en sistemas de alerta temprana multirriesgos generan beneficios al menos diez veces mayores que su costo, y se recuerda que esos sistemas son fundamentales para aumentar la resiliencia ante los fenómenos meteorológicos extremos. Sin embargo, solo el 40 % de los países dispone actualmente de sistemas de alerta eficaces, y persisten importantes deficiencias en cuanto a los datos de observación vitales de los que dependen esos servicios, en particular en los países menos adelantados y los pequeños Estados insulares en desarrollo.

"Nuestro clima está cambiando a gran velocidad. El decenio anterior fue el más cálido del que se tiene constancia. La temperatura media mundial supera en aproximadamente 1,2 °C los valores de la época preindustrial. Y estamos muy lejos de reducir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero para evitar los peores efectos del cambio climático y limitar el aumento de la temperatura a menos de 1,5 °C, en consonancia con los objetivos del Acuerdo de París", afirma el Secretario General de la OMM, profesor Petteri Taalas.

Aunque la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero sigue siendo esencial, el Secretario General de las Naciones Unidas, señor António Guterres, ha pedido que 2021 marque un antes y un después en materia de adaptación y resiliencia, y que se incrementen de forma significativa tanto el volumen como la previsibilidad de los fondos destinados a fines de adaptación. La consecución de ese tipo de avances es esencial para que todas las personas, y en especial las más vulnerables, puedan adaptarse a las consecuencias de aquellos fenómenos meteorológicos y climáticos futuros que no puedan evitarse y sean más resilientes a ellas.

"Para disponer de medidas de adaptación eficaces debe contarse con servicios meteorológicos y climáticos basados en datos científicos", explica el profesor Taalas en el prólogo del informe.

"Aunque la contribución de los países en desarrollo a las emisiones de gases de efecto invernadero es limitada, las consecuencias de los desastres causados por fenómenos meteorológicos relacionados con el clima son tres veces mayores en esos países que en los países de ingreso alto. La exactitud de los pronósticos meteorológicos y la solidez de las predicciones climáticas son fundamentales para la formulación de políticas de adaptación y la adopción de decisiones de inversión", comenta el presidente de Côte d'Ivoire, señor Alassane Ouattara.

La Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico se puso en marcha en el 25º período de sesiones de la Conferencia de las Partes (CP 25) en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) que se celebró en Madrid. Los miembros de la Alianza asumieron el compromiso colectivo de colaborar al objeto de redoblar las iniciativas encaminadas a cerrar la brecha de capacidad en cuanto a servicios meteorológicos, climáticos, hidrológicos y medioambientales conexos de calidad como base para lograr un desarrollo resiliente y sostenible.

Grandes beneficios

En el informe se hace hincapié en que, desde el punto de vista económico, las inversiones en el ámbito hidrometeorológico son extremadamente provechosas, dado que conllevan un triple beneficio:

• Evitan pérdidas: Los sistemas de alerta temprana fiables y exactos salvan vidas y protegen bienes por un valor al menos diez veces superior a su costo.
• Optimizan los sistemas productivos: Se estima que los beneficios anuales derivados de la mejora de la producción económica conseguida gracias a la aplicación de los pronósticos meteorológicos en sectores muy sensibles a las condiciones meteorológicas ascienden a unos 96 000 millones de dólares.
• Propician una mejor respuesta estratégica a largo plazo al cambio climático: La Comisión Global de Adaptación estima que invertir estratégicamente 1,8 billones de dólares entre 2020 y 2030 en todo el mundo podría generar 7 billones de dólares en beneficios netos totales. Los servicios hidrometeorológicos son la base de esas inversiones.

Diagnóstico Hidrometeorológico Nacional

En el informe se presenta el Diagnóstico Hidrometeorológico Nacional, una herramienta operativa normalizada e integrada de la Alianza para evaluar los servicios hidrometeorológicos y orientar los procesos decisorios en materia de inversión.

En colaboración con 16 países, se ha llevado a cabo una primera ronda de diagnósticos hidrometeorológicos nacionales. Las evaluaciones, realizadas por servicios meteorológicos homólogos, han evidenciado amplias diferencias de capacidad entre los diversos países analizados. Los países más débiles carecen de la capacidad más básica en términos de equipamiento, competencias y participación de los usuarios, a pesar de los riesgos claros y crecientes a los que están expuestos.

Las observaciones meteorológicas y climáticas son uno de los ámbitos donde las deficiencias son más importantes, y ello no hace más que confirmar nuevamente que la generación y el intercambio internacional de observaciones en superficie de parámetros meteorológicos y climáticos básicos constituye siempre todo un reto.

Subsanar las deficiencias en cuanto a observaciones: el Servicio de Financiamiento de Observaciones Sistemáticas

Las deficiencias en materia de observaciones son particularmente acusadas en los países menos adelantados y en los pequeños Estados insulares en desarrollo, que actualmente están lejos de cumplir los requisitos establecidos para la Red Mundial Básica de Observaciones (GBON), un sistema acordado a nivel internacional. Como consecuencia, esos países no pueden generar pronósticos de calidad.

La falta de observaciones en esos países merma la calidad de los pronósticos en todo el mundo. Sin un aumento sustancial del intercambio internacional de observaciones en superficie, la calidad de los servicios hidrometeorológicos no podrá mejorar de forma significativa, porque depende directamente de la calidad de los datos en los que se basan esos servicios.

Por ello, en el informe sobre las deficiencias en el ámbito hidrometeorológico se señala como acción prioritaria de la Alianza la creación del Servicio de Financiamiento de Observaciones Sistemáticas (SOFF). Su establecimiento cuenta con el respaldo de numerosos dirigentes de los países beneficiarios y de organizaciones internacionales. Su objetivo es fortalecer la adaptación al clima y el desarrollo resiliente mediante la recopilación continuada de observaciones en superficie de parámetros meteorológicos y climáticos de calidad y su intercambio a escala internacional.

Dado su alcance mundial, se espera que el servicio brinde apoyo financiero y técnico a largo plazo para cerrar la brecha en materia de observaciones de manera continuada, en particular en los países menos adelantados y los pequeños Estados insulares en desarrollo.

Según el calendario previsto, el SOFF se pondrá en marcha en la CP26 —la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático que se celebrará en Glasgow— y entrará en fase operativa en 2022.

Notas para los editores:

La Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico tiene como objetivo aumentar la eficacia y la sostenibilidad de las inversiones realizadas en el ámbito hidrometeorológico a través de la adopción de medidas conjuntas. En el contexto de sus respectivos mandatos y de sus propios recursos, los miembros de la Alianza forjan un marco de colaboración en el que se reconocen y se aprovechan las competencias y los conocimientos de cada uno de los asociados.

La Alianza está formada por 13 miembros: el Banco Africano de Desarrollo; el Banco Asiático de Desarrollo; el Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo; el Banco Islámico de Desarrollo; el Banco Mundial; el Fondo de Adaptación; el Fondo para el Medio Ambiente Mundial; el Fondo Verde para el Clima; los Fondos de Inversión en el Clima; la Organización Meteorológica Mundial; el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo; el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente; y el Programa Mundial de Alimentos.

El informe se ha presentado en el marco de un acto especial, un foro político de alto nivel organizado conjuntamente por la Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico y el Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas.

Motivos para cerrar la brecha

"El suministro de asistencia hidrometeorológica a los países en desarrollo es clave para cohesionar las iniciativas encaminadas a lograr el objetivo común de cerrar la brecha de capacidad en materia de servicios meteorológicos, climáticos, hidrológicos y medioambientales conexos y de gestión de riesgos de desastre de aquí a 2030, así como para lograr la aplicación de esas iniciativas a una escala mayor, y es fundamental para que organismos de financiación como el Fondo de Adaptación puedan ayudar a las comunidades más vulnerables a adaptarse al cambio climático y potenciar la resiliencia a sus efectos". Mikko Ollikainen, Gerente del Fondo de Adaptación.

"La mejora de los pronósticos meteorológicos y los sistemas de alerta temprana salvaría millones de vidas. Asimismo, la realización de mejores análisis climáticos también puede reducir drásticamente los riesgos físicos y de transición vinculados al clima a los que están expuestas las empresas, además de proteger medios de subsistencia". Yannick Glemarec, Director Ejecutivo del Fondo Verde para el Clima.

"La Alianza es importante para el Banco y para África. Es una plataforma para fortalecer el desarrollo resiliente y la adaptación al clima a través de la mejora de los sistemas terrestres de observación, lo que permitirá perfeccionar los pronósticos meteorológicos de fenómenos extremos y los servicios de predicción del clima". Akinwumi A. Adesina, Presidente del Banco Africano de Desarrollo.

"Para poder pronosticar el tiempo y el clima, incluidos los fenómenos meteorológicos extremos, es imprescindible contar con información climática de la mayor calidad". Bandar M. H. Hajjar, Presidente del Banco Islámico de Desarrollo.

"En nuestra región, los déficits en materia de observaciones meteorológicas son importantes, en particular en los países menos adelantados y los pequeños Estados insulares en desarrollo, y ello dificulta la capacidad de respuesta y adaptación a los fenómenos meteorológicos extremos". Bruno Carrasco, Director General del Banco Asiático de Desarrollo.

"Los fenómenos meteorológicos y climáticos extremos son cada vez más frecuentes, intensos y graves a causa del cambio climático. Las comunidades vulnerables figuran entre las más afectadas. La Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico apoya a los países para que generen información climática y meteorológica y saquen el máximo partido de ella". Achim Steiner, Administrador del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo.

"La falta de servicios sólidos de información climática es lo que más afecta a la población de los países en desarrollo. Solo si tomamos el pulso al conjunto de nuestro planeta podremos predecir con la exactitud necesaria los riesgos que puede plantear el cambio climático y las consecuencias que tendrá en el futuro". Mafalda Duarte, Directora General de los Fondos de Inversión en el Clima.

"Es esencial que fortalezcamos la resiliencia y la capacidad de preparación y adaptación a escala local y mundial, y ello depende en gran medida de nuestra capacidad de predicción y protección. Por tanto, es imprescindible mejorar los pronósticos meteorológicos, las alertas tempranas y la información climática". Inger Andersen, Directora Ejecutiva del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.

"Los sistemas de observación meteorológica de muchos países vulnerables no reciben el mantenimiento adecuado y se están deteriorando. El Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo, consciente de que es preciso ayudar a esos países a crear capacidades de observación meteorológica y de pronóstico climático, se ha unido a la Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico y apoya plenamente la creación del Servicio de Financiamiento de Observaciones Sistemáticas". Harry Boyd-Carpenter, Director General del Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo.

"Las observaciones meteorológicas y climáticas son esenciales para poder materializar todos los beneficios de las inversiones realizadas en sistemas de pronóstico meteorológico, alerta temprana e información climática. Estos adoptan tres formas distintas: se evitan pérdidas gracias a sistemas de alerta temprana fiables y exactos; se optimizan los procesos productivos gracias a la aplicación de pronósticos meteorológicos robustos en sectores muy sensibles a las condiciones meteorológicas; y se generan beneficios sociales y medioambientales gracias al aumento de las inversiones de capital y la estabilidad fiscal". Mari Pangestu, Directora Gerente de Políticas de Desarrollo y Alianzas del Banco Mundial.

"Tenemos que apoyar y ampliar la cooperación y las asociaciones mundiales a largo plazo para fomentar la resiliencia climática de los más vulnerables. La Alianza para el Desarrollo Hidrometeorológico desempeña un papel fundamental en ese sentido". Carlos Manuel Rodríguez, Director General y Presidente del Fondo para el Medio Ambiente Mundial.

"Los países necesitan una mayor capacidad de pronóstico y predicción de esta crisis climática para poder proteger vidas. Uno de los múltiples factores que causan el hambre en el mundo hoy en día —los fenómenos climáticos extremos— es uno de los más predecibles. Trabajemos juntos para ayudar a las comunidades vulnerables a estar mejor preparadas". David Beasley, Director Ejecutivo del Programa Mundial de Alimentos.

Para más información, diríjase a: 

Clare Nullis, agregada de prensa de la OMM. Correo electrónico: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.. Teléfono móvil: +41 79 709 1397.

Markus Repnik, director de asociaciones para el desarrollo de la OMM. Correo electrónico: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo..

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