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GUÍA DE REFERENCIA PARA SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA DE CRECIDAS REPENTINAS
GUÍA DE REFERENCIA PARA SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA
DE CRECIDAS REPENTINAS 2012
Mención:
Esta publicación fue preparada por la University Corporation for Atmospheric Research con fondos otorgados bajo el acuerdo NA06NWS4670013 de la National Oceanic and Atmospheric Administration del Departamento de Comercio de los Estados Unidos. Todos los hallazgos, así como las declaraciones, conclusiones y recomendaciones, corresponden a los autores y no reflejan necesariamente el punto de vista de la National Oceanic and Atmospheric Administration ni del Departamento de Comercio de los Estados Unidos.
Esta publicación se puede reproducir o citar, sin modificaciones, en otras publicaciones y en presentaciones, siempre y cuando se reconozca adecuadamente la fuente.
Se puede obtener una versión electrónica de este documento en: http://www.meted.ucar.edu/hazwarnsys/haz_fflood_es.php.
Copyright 2010-2012, University Corporation for Atmospheric Research. Reservados todos los derechos.
ISBN 978-0-615-62968-1
COMET
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas iii
Agradecimientos
Esta guía fue preparada como un esfuerzo de colaboración entre el programa COMET® de la Corporación Universitaria para la Investigación Atmosférica (UCAR) y el personal de la Administración Oceánica y Atmosférica Nacional (NOAA) como una contribución del Gobierno de los Estados Unidos al Programa de Cooperación Voluntaria (VCP) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Los autores principales fueron Christopher D. Hill (COMET) y Firoz Verjee (NOAA), con contribuciones significativas de Curt Barrett (NOAA-retirado).
Los insumos y revisión técnica fueron de un valor incalculable para la elaboración de esta guía. Las revisiones fueron realizadas por el Dr. Patrick Parrish, Matt Kelsch y Jennifer Fraser (COMET); Dr. Robert Jubach (Hydrologic Research Center); Dr. Maryam Golnaraghi, Dr. Claudio Caponi y Dr. Avinash Tyagi (OMM); Jennifer Lewis, Lynn Maximuk, Steve Buan, Ernie Wells y Kelly Sponberg (NOAA); y Dr. Eve Gruntfest, University of Oklahoma.
La versión en español de la Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas no habría sido posible sin el trabajo altamente profesional y dedicado de nuestras traductoras - Cynthia Diez y Leticia Sáenz de CARDISO, Inversiones Cyndisa S. A. en Costa Rica. La traducción de este complejo y diverso documento en poco tiempo fue sobresaliente. Nuestra gratitud también a la Dra. Rosario Alfaro de la Oficina de Actividades Internacionales del National Weather Service por todo su apoyo en la producción de esta versión de la Guía. Su edición y sugerencias fueron muy valiosas en la preparación del documento.
Esta guía está disponible en línea en formato PDF a través de COMET: http://www.meted.ucar.edu/hazwarnsys/haz_fflood_es.php.
Una cantidad limitada de copias impresas y en CD podrían también estar disponibles a organizaciones calificadas a través de la Oficina de Actividades Internacionales del Servicio Meteorológico Nacional de NOAA, 1325 East-West Highway Silver Spring, MD 20910.
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas v
Contenido
Agradecimientos ................................................................................................................. iii
Prólogo .............................................................................................................................. xiii
Capítulo 1
Introducción ...................................................................................................................... 1-1
Propósito de la Guía ................................................................................................................ 1-4
¿Qué es un sistema de alerta temprana (SAT)? ......................................................................... 1-5
Construyendo una capacidad de alerta mundial .............................................................. 1-5
Costos y beneficios de invertir en la gestión de amenazas naturales ..........................................1-7
Organización de la Guía .......................................................................................................... 1-8
Notas ..............................................................................................................................1-11
Capítulo 2
Ciencia de la crecida repentina .......................................................................................2-12
¿Qué contiene este capítulo? .................................................................................................2-12
Procesos de crecida repentina .................................................................................................2-12
Efectos hidrológicos ................................................................................................................2-14
Efectos del suelo .............................................................................................................2-14
Efectos de la cuenca ........................................................................................................2-16
Capítulo 3
Redes de monitoreo hidrometeorológico ........................................................................ 3-1
¿Qué contiene este capítulo? .................................................................................................. 3-1
Sensores hidrometeorológicos .................................................................................................. 3-1
Redes de pluviómetros ..................................................................................................... 3-1
Pluviómetros ........................................................................................................... 3-3
Estaciones de aforo .................................................................................................. 3-4
Redes de radares meteorológicos .................................................................................... 3-5
Criterios de diseño ................................................................................................... 3-6
Redes de satélites ............................................................................................................. 3-9
Estimación de la precipitación ................................................................................ 3-9
Procesamiento de datos de satélite .........................................................................3-11
Requisitos en comunicaciones .........................................................................................3-11
Comunicaciones de respaldo ..................................................................................3-14
Observación de datos internacionales y recopilación de información .....................3-15
Especificaciones de proveedores..............................................................................................3-16
Referencias 3-17
Capítulo 4
Infraestructura tecnológica .............................................................................................. 4-1
¿Qué contiene este capítulo? ................................................................................................... 4-1
Contenido
vi Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Requisitos de hardware y sistema operativo para el pronóstico y alertas de crecidas repentinas 4-1
Aplicaciones de cómputo para apoyo en el pronóstico de crecidas repentinas ........................ 4-2
Aplicaciones .................................................................................................................... 4-2
Redundancia y capacidades de respaldo .................................................................................. 4-4
Energía de respaldo ......................................................................................................... 4-5
Requisitos de mantenimiento ................................................................................................. 4-6
Mantenimiento de software ............................................................................................. 4-8
Mantenimiento de hardware ............................................................................................ 4-8
Capacitación de técnicos ................................................................................................ 4-9
Capítulo 5
Subsistemas de pronóstico de crecidas repentinas ......................................................... 5-1
Reseña 5-1
Incertidumbre en la generación de pronósticos de crecidas repentinas ............................ 5-3
¿Qué contiene este capítulo? ................................................................................................... 5-4
Subsistemas locales de alertas de inundaciones (SLAI) .............................................................. 5-4
SLAI manuales ................................................................................................................. 5-5
SLAI automatizados ......................................................................................................... 5-5
Sistema de alarma de crecidas repentinas ........................................................................ 5-6
Evaluación local automatizada en tiempo real (Automated Local Evaluation in Real Time, ALERT) .............................................................. 5-7
Sistema integrado de observación y alerta de inundaciones (Integrated Flood Observing and Warning System, IFLOWS) ................................................ 5-7
Subsistema de la guía de crecidas repentinas ........................................................................... 5-8
Método para determinar la FFG ....................................................................................... 5-9
Modelos distribuidos: ¿el futuro? ....................................................................................5-13
Monitorización y predicción de crecidas repentinas (Flash Flood Monitoring and Prediction, FFMP) ...........................................................................5-14
Determinación del potencial de crecidas repentinas ........................................................5-15
Sistema global de guía de crecidas repentinas (Global Flash Flood Guidance System, GFFGS).....5-17
Ejemplos del subsistema de pronóstico de crecidas repentinas ................................................5-19
Sistemas manuales de alerta local de crecidas repentinas ................................................5-19
Dinalupihan y Hermosa, Filipinas ............................................................................5-19
Red de estaciones .................................................................................................. 5-20
Sistemas automatizados de evaluación local en tiempo real (ALERT) .............................. 5-20
Sistema de notificación y representación cartográfica de inundaciones en tiempo real de Fort Collins, Colorado ............................................................... 5-21
Condado de San Diego ......................................................................................... 5-22
Red local de vigilancia de inundaciones en Polonia ................................................ 5-22
Concepto para construir sistemas locales de alerta de inundaciones en la república Eslovaca ......................................................................................... 5-23
Subsistemas de pronóstico de la guía de crecidas repentinas (FFG) ................................ 5-23
Sistema de la Guía de Crecidas Repentinas de Centro América
Contenido
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas vii
(Central American Flash Flood Guidance, CAFFG) .................................................... 5-23
Sistema global de alerta de inundaciones de la red internacional de inundaciones 5-25
Hydrologic Research Center ........................................................................................... 5-25
Referencias ..................................................................................................................... 5-27
Capítulo 6
Diseminación y notificación de alertas ............................................................................ 6-1
¿Qué contiene este capítulo? ................................................................................................... 6-1
Alertas y otros productos relacionados con las crecidas repentinas .......................................... 6-2
Concepto de varios niveles “en sus marcas, listos, fuera” .................................................. 6-2
Incertidumbre para emitir alertas .................................................................................... 6-3
Diseminación ..........................................................................................................................6-4
Oportunidad del mensaje de alerta .................................................................................. 6-6
Diseminación de boletines ............................................................................................... 6-6
Receptores de alertas ...................................................................................................... 6-8
Confiabilidad del sistema de alerta ................................................................................... 6-8
Notificación 6-9
Diseño del sistema de entrega de alertas ........................................................................6-11
Canales de alerta ....................................................................................................6-11
Contenido del mensaje de alerta ............................................................................6-11
Fuentes de alerta ....................................................................................................6-12
Contexto del sistema de alerta ...............................................................................6-12
Investigación y desarrollo ........................................................................................................6-13
Productos experimentales ...............................................................................................6-14
Referencias 6-16
Capítulo 7
Gestión comunitaria de desastres ....................................................................................7-1
¿Qué contiene este capítulo? ....................................................................................................7-1
Modelo del continuo de comunicación persuasiva ...................................................................7-2
Programas de preparación comunitaria ....................................................................................7-3
Identificación de socios y clientes ..................................................................................... 7-5
Programas comunitarios de resiliencia a desastres .................................................................... 7-6
Elementos de la resiliencia comunitaria ............................................................................7-7
Procesos de resiliencia comunitaria ...................................................................................7-7
Beneficios de los programas de resiliencia comunitaria .................................................... 7-8
Herramientas de evaluación ............................................................................................. 7-8
Formación de alianzas y conexiones con el público ................................................................7-10
Formación de alianzas con los medios ............................................................................. 7-11
Construcción de alianzas comunitarias amplias ..............................................................7-12
Consejos para las reuniones iniciales con los socios ......................................................... 7-13
Conexión con el público: un modelo simple de comunicación ....................................... 7-13
Audiencia ...............................................................................................................7-14
Canal .....................................................................................................................7-15
Contenido
viii Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Mensaje ..................................................................................................................7-16
Fuente ....................................................................................................................7-16
Referencias 7-17
Capítulo 8
Ejemplos de Sistemas de Alerta Temprana (SAT) integrales para crecidas repentinas .. 8-1
¿Qué contiene este capítulo? ................................................................................................... 8-1
SAT de crecidas repentinas típico de Estados Unidos ................................................................ 8-2
Observaciones de datos terrestres .................................................................................... 8-2
Subsistemas de pronóstico ............................................................................................... 8-4
Diseminación ................................................................................................................... 8-6
Sistema de la Guía de Crecidas Repentinas para Centro América (Central American Flash Flood Guidance, CAFFG) ........................................................................ 8-8
Observaciones de datos terrestres ...................................................................................8-10
Subsistema de pronóstico ...............................................................................................8-10
Datos espaciales .....................................................................................................8-12
Hardware del sistema CAFFG ..................................................................................8-13
Diseminación ..................................................................................................................8-14
Italia: sistema hidrometeorológico ALERT y de pronóstico de inundaciones en tiempo real de la región de Piamonte .................................................................................8-14
Subsistema de pronóstico ...............................................................................................8-15
La estructura operativa de la SSRN .........................................................................8-17
Diseminación ..................................................................................................................8-19
Sistema de alerta temprana de peligros naturales del Valle de Aburrá (Colombia): un ejemplo del diseño de un SAT de abajo hacia arriba .......................................................... 8-20
Entender las capacidades existentes ............................................................................... 8-22
Observaciones de datos terrestres .................................................................................. 8-22
Subsistema de pronósticos ............................................................................................. 8-24
Diseminación ................................................................................................................. 8-25
Referencias 8-27
Capítulo 9
Desarrollo de un concepto de operaciones ..................................................................... 9-1
¿Qué contiene este capítulo? ................................................................................................... 9-1
¿Por qué necesita el SMHN un ConOps de SAT de crecida repentina? ..................................... 9-1
Proceso del ciclo de vida de ingeniería de sistemas3 .....................................................................................................................9-3
¿Qué es un ConOps? .............................................................................................................. 9-4
Elementos del concepto de operaciones de un SAT de crecida repentina .................................. 9-5
Errores comunes que se deben evitar cuando se desarrolla un ConOps .................................... 9-7
Lista de verificación de requisitos para un ConOps de crecida repentina ................................. 9-8
Referencias 9-10
Apéndice A
Acrónimos y siglas ............................................................................................................A-1
Apéndice B
Contenido
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas ix
Glosario ............................................................................................................................. B-1
Apéndice C
Descripciones de los sistemas ALERT e IFLOWS .................................................................E-1
Evaluación local automatizada en tiempo real (ALERT) ..............................................................E-1
Fortalezas y debilidades de ALERT .....................................................................................E-3
Cómo se usa el espectro de radio en los sistemas ALERT .................................................. E-4
Software ALERT ................................................................................................................ E-4
Sistema integrado de observación y alerta de inundaciones (IFLOWS) ......................................E-5
Ventajas del intercambio de datos en IFLOWS ...................................................................E-7
Limitaciones del intercambio de datos en IFLOWS ............................................................E-7
Apéndice D
Descripción del índice del potencial de crecidas repentinas (FFPI) .................................D-1
Referencias D-4
Apéndice E
Ejemplos de productos de crecidas repentinas .................................................................E-1
Productos de perspectivas hidrológicas .....................................................................................E-1
Productos de aviso de crecidas repentinas ................................................................................E-3
Productos de alerta de crecidas repentinas ...............................................................................E-7
Boletines de crecidas repentinas .............................................................................................E-10
Contenido
x Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Figuras
Figura 1.1 Crecida repentina del río Urubamba, Perú, enero de 2010. ..................................1-2
Figura 1.2 Versión simplificada de una figura original producida por la OMM
sobre los componentes de un sistema efectivo de alerta temprana. ..................... 1-6
Figura 1.3 Componentes de un SAT de crecida repentina. ................................................... 1-8
Figura 2.1 Proceso de predicción de crecidas ......................................................................2-13
Figura 2.2 Variación en la infiltración por textura del suelo. ................................................2-14
Figura 2.3 Efecto de la profundidad de la roca madre sobre la escorrentía. .........................2-15
Figura 2.4 Efecto del tamaño de la cuenca sobre la escorrentía. ..........................................2-16
Figura 2.5 Efecto de la forma de la cuenca en el caudal máximo. ........................................2-17
Figura 2.6 Canalización en concreto de un caudal. .............................................................2-18
Figura 3.1 Representación esquemática de un pluviómetro basculante típico ...................... 3-3
Figura 3.2 Retos relacionados con colocar un radar en terreno complejo ............................. 3-6
Figura 3.3 Estructura básica del sistema global de telecomunicaciones de la OMM ............3-13
Figura 4.1 Ejemplo de un producto AWIPS FFMP ................................................................. 4-3
Figura 4.2 Ejemplo de trayectorias redundantes de comunicación de datos ......................... 4-5
Figura 4.3 Ejemplo de respaldo completo de funcionalidad por otro SMHN ........................ 4-5
Figura 5.1 Curvas de lluvia (profundidad) vs. escorrentía (tasa de descarga) ........................ 5-9
Figura 5.2 Hidrograma unitario hipotético con altura de inundación ...................................5-10
Figura 5.3 Umbral de escorrentía (ThreshR) ........................................................................5-10
Figura 5.4 Utilización de ThreshR para determinar la FFG ....................................................5-11
Figura 5.5 Guía de crecidas repentinas de cabeceras para períodos de 1, 3 y 6 horas ..........5-12
Figura 5.6 Guía de crecidas repentinas en malla para la cuenca del Río Missouri .................5-13
Figura 5.7 Típico limnímetro manual en el SLAI de Filipinas ............................................... 5-21
Figura 5.8 Red del Sistema de Alerta de Inundaciones (ALERT) del condado de San Diego, California ............................................................... 5-21
Figura 5.9 Países centroamericanos servidos por el sistema CAFFG .................................... 5-24
Figura 5.10 Guía de crecidas repentinas y productos de amenaza de crecidas repentinas para Nicaragua .................................................................................................. 5-25
Figura 6.1 Crecida repentina del Río Urubamba en Aguas Calientes, Perú ............................ 6-7
Figura 6.2 Pasos para implementar un producto experimental. ...........................................6-15
Figura 7.1 Etapas de la comunicación persuasiva ..................................................................7-2
Figura 7.2 Crecida repentina del Río Urubamba en Aguas Calientes, Perú ............................ 7-5
Figura 7.3 Residentes respondiendo a la inundación en Aguas Calientes, Perú ......................7-7
Figura 7.4 Roles de los medios impresos y de difusión ........................................................7-10
Figura 7.5 Modelo de comunicación ...................................................................................7-15
Figura 8.1 Red nacional de radares de los Estados Unidos .................................................... 8-2
Figura 8.2 SAT de crecidas repentinas de los Estados Unidos ................................................ 8-4
Figura 8.3 Países servidos por la CAFFG ............................................................................... 8-6
Figura 8.4 Estructura organizativa de la CAFFG .................................................................... 8-7
Contenido
Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas xi
Figura 8.5 Flujograma programático del sistema de CAFFG.................................................. 8-8
Figura 8.6 Procesamiento de lluvia en tiempo real en CAFFG ............................................... 8-9
Figura 8.7 Datos de elevación, arroyos y bordes de cuencas hidrográficas para CAFFG ......8-10
Figura 8.8 Ejemplo de mapas de propiedades del suelo para CAFFG ...................................8-11
Figura 8.10 Región de Piamonte de Italia ..............................................................................8-12
Figura 8.9 Possible dissemination paths to CAFFG response agencies ..................................8-12
Figura 8.11 Tres niveles de peligro hidrológico para los principales ríos de Piamonte ............8-13
Figura 8.12 Áreas homogéneas de pronóstico en el Sistema de Alerta de Piamonte ..............8-14
Figura 8.13 Estructura del grupo de pronóstico hidrometeorológico de Piamonte ...............8-15
Figura 8.14 Diagrama del Sistema FloodWatch de Piamonte .................................................8-16
Figura 8.15 Ubicación de Valle de Aburrá, Colombia ............................................................8-18
Figura 8.16 Diagrama general del AVNHEWS ........................................................................8-19
Figura 8.17 Representación idealizada del sistema de distribución de alertas del Valle de Aburrá ............................................................................................ 8-23
Figura 9.1 Componentes de un SAT de crecida repentina .................................................... 9-1
Figura 9.2 Proceso del ciclo de vida de ingeniería de sistemas .............................................. 9-2
Figura 9.3 Preguntas que “dirigen” el desarrollo de un ConOps .......................................... 9-5
Figura C.1 Representación esquemática de un sistema ALERT ...............................................E-2
Figura C.2 Representación esquemática de un sistema IFLOWS ............................................ E-6
Figura D.1 Ejemplo del FFPI estático relativo para porciones del sur de Utah ........................D-3
TablaTabla 3.1 Consideraciones logísticas para la instalación de una red de radares ................... 3-7
Contenido
xii Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas
Prólogo
Difícilmente pasa un día sin noticia de otra crecida repentina devastadora en algún lugar del planeta. Aunque existen varios tipos de inundaciones, las crecidas repentinas están entre las más peligrosas. Contienen suficiente poder destructivo para cambiar el curso de los ríos, enterrar casas en el lodo y arrasar o destruir todo lo que encuentran a su paso. En vista de que las crecidas repentinas pueden ocurrir aún si no está lloviendo en el área inmediata, los sistemas de alerta temprana y la preparación son críticos para salvar vidas.
Debido a su complejidad y costo, pocos países han implementado sistemas de pronóstico y alerta de crecidas repentinas. Afortunadamente, los nuevos desarrollos tecnológicos han logrado que estos sistemas sean más asequibles y técnicamente factibles. Ahora existe una variedad de opciones para construir sistemas locales, regionales y mundiales para alertar a las poblaciones vulnerables acerca de la amenaza inminente de crecidas repentinas.
La Guía de referencia para sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas fue desarrollada por el National Weather Service de NOAA y el programa COMET®, en consulta con la Organización Meteorológica Mundial, como el segundo volumen en una serie de guías de referencia de sistemas de alerta temprana para múltiples amenazas. La guía provee recomendaciones y directrices para el diseño y la operación de sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas. Tomadores de decisiones, tanto dentro como fuera de los gobiernos, pueden utilizarla para entender mejor las crecidas repentinas y los elementos que comprende un sistema de alerta temprana de crecidas repentinas efectivo e integral. Las mejores prácticas mencionadas se basan en métodos probados y efectivos ya aplicados en áreas propen-sas a las crecidas repentinas alrededor del mundo.
La intención de esta guía es ayudar a los servicios hidro-meteorológicos nacionales a desarrollar un concepto de operaciones para un sistema de alerta temprana de crecidas repentinas. Incluye capítulos relacionados con la ciencia de las crecidas repentinas, métodos de pronóstico de crecidas repentinas, redes de monitorización, infraestructura tecnológica, diseminación y notificación de alertas y gestión comunitaria de los desastres, así como varios ejemplos de sistemas de alerta temprana de crecidas repentinas.
NOAA espera que esta guía aliente y asista a los países y comunidades a desarrollar los sistemas de alerta temprana necesarios para salvar vidas y proteger la propiedad de la amenaza súbita de una cre-cida repentina. Estamos comprometidos a trabajar con nuestros socios alrededor del mundo para continuar mejorando la comprensión de las crecidas repentinas y la capacidad de pronosticar, alertar, preparar y responder a estos desastres.
Jane Lubchenco, Ph.D.Subsecretaria de Comercio paraOcéanos y Atmósfera