Evaluación de Riesgos por Inundación Costera

Introducción¶

Este cuaderno presenta una metodología completa para la evaluación de riesgos por inundación costera, enfocándose en los procesos físicos y las herramientas computacionales necesarias para cuantificar estos riesgos a escalas regionales y globales.

Contexto¶

Las inundaciones costeras representan una de las amenazas naturales más significativas para las comunidades ubicadas en zonas litorales. Estas pueden ser causadas por:

• Mareas extremas: Variaciones naturales en el nivel del mar

• Marejadas ciclónicas: Sobreelevación del nivel del mar causada por tormentas

• Aumento del nivel del mar: Efectos del cambio climático a largo plazo

• Oleaje extremo: Ondas generadas por viento que pueden sobrepasar las defensas costeras

Metodología de Evaluación de Riesgos¶

La evaluación de riesgos por inundación costera sigue una aproximación sistemática que integra:

1. Análisis de Amenaza¶

La amenaza se caracteriza mediante:

• Niveles de agua extremos históricos y proyectados

• Períodos de retorno asociados

• Escenarios de aumento del nivel del mar

• Análisis de frecuencia de eventos extremos

2. Análisis de Vulnerabilidad¶

Se evalúan los elementos expuestos:

• Población en zonas de riesgo

• Infraestructura crítica

• Actividades económicas

• Ecosistemas costeros

3. Cálculo del Riesgo¶

El riesgo se cuantifica como:

Riesgo = Amenaza × Vulnerabilidad × Exposición

Conjuntos de Datos Utilizados¶

Modelos Globales de Mareas y Marejadas (GTSMv3.0)¶

• Resolución espacial: ~25 km

• Cobertura temporal: 1979-2014

• Variables: Nivel total del agua, mareas, marejadas

• Fuente: Instituto Deltares

Herramienta de Proyección del Nivel del Mar (NASA)¶

• Proyecciones hasta 2150

• Escenarios de emisiones múltiples

• Resolución: 0.25° × 0.25°

• Incluye componentes regionales del cambio del nivel del mar

Mapas Globales de Inundación (Microsoft Planetary Computer)¶

• Mapas de profundidad y extensión de inundación

• Períodos de retorno: 2, 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 años

• Resolución: ~90m (3 arcosegundos)

• Cobertura global

Datos de Monitoreo Terrestre (Copernicus)¶

• Uso del suelo y cobertura terrestre

• Impermeabilización del suelo

• Densidad de población

• Infraestructura urbana

Flujo de Trabajo de Análisis¶

Paso 1: Exploración de Niveles de Agua Extremos¶

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import xarray as xr

# Cargar datos de GTSM
def load_water_levels(lat, lon, scenario):
    """
    Carga series temporales de niveles de agua para una ubicación específica
    """
    # Código para cargar y procesar datos de GTSM
    pass

# Análisis estadístico de extremos
def extreme_value_analysis(data):
    """
    Realiza análisis de valores extremos usando distribución GEV
    """
    # Ajuste de distribución de valores extremos
    pass

Paso 2: Evaluación de Amenazas usando Mapas Globales¶

# Procesamiento de mapas de inundación
def process_flood_maps(region_bounds, return_periods):
    """
    Procesa mapas de inundación para la región de interés
    """
    flood_depths = {}
    for rp in return_periods:
        # Cargar mapa de profundidad de inundación
        depth_map = load_flood_depth_map(rp)
        flood_depths[rp] = clip_to_region(depth_map, region_bounds)
    return flood_depths

Paso 3: Evaluación de Riesgos y Daños Potenciales¶

# Cálculo de daños económicos
def calculate_flood_damages(flood_depths, exposure_data, damage_curves):
    """
    Calcula daños económicos por inundación
    """
    damages = {}
    for rp, depth in flood_depths.items():
        # Aplicar curvas de daño por tipo de infraestructura
        damage = apply_damage_curves(depth, exposure_data, damage_curves)
        damages[rp] = damage
    return damages

Consideraciones Importantes¶

Limitaciones de los Datos Globales¶

• Los conjuntos de datos globales no consideran defensas costeras locales

• La resolución puede ser insuficiente para análisis detallados

• Se recomienda complementar con modelado local de inundaciones

Incertidumbres¶

• Variabilidad en las proyecciones climáticas

• Limitaciones en la representación de procesos físicos

• Incertidumbres en los datos de exposición

Recomendaciones¶

1. Validación local: Comparar resultados con observaciones locales

2. Análisis de sensibilidad: Evaluar el impacto de diferentes parámetros

3. Actualización continua: Incorporar nuevos datos y mejoras metodológicas

Resultados Esperados¶

El flujo de trabajo produce:

1. Gráficos de series temporales: Niveles de agua históricos y proyectados

2. Mapas de profundidad de inundación: Por escenario y período de retorno

3. Mapas de daños económicos: Distribución espacial de pérdidas potenciales

4. Análisis de riesgo: Probabilidades anuales de excedencia

Aplicaciones¶

Esta metodología puede aplicarse para:

• Planificación del uso del suelo costero

• Diseño de defensas costeras

• Evaluación de seguros por inundación

• Estrategias de adaptación al cambio climático

• Sistemas de alerta temprana

Referencias¶

• Aleksandrova, N., & Buskop, T. (2023). Coastal Flood Risk Assessment Workflow. Deltares.

• Global Tide and Surge Model (GTSMv3.0). Deltares Institute.

• NASA Sea Level Projection Tool. NASA Goddard Space Flight Center.

• Microsoft Planetary Computer Global Flood Maps.

• Copernicus Land Monitoring Service.

Autores¶

Instituto de Investigación Aplicada Deltares

• Natalia Aleksandrova

• Ted Buskop

Adaptado del workflow original de CLIMAAX para evaluación de riesgos por inundación costera