Avisos de lluvias torrenciales e inundaciones en España: Una lección de las inundaciones repentinas en la provincia de Córdoba, 16 - 17 agosto 2010

Steven M. Hunter
Presidente,
WET International, Inc.
steve(at)wet-intl.com

Palabras clave: convección, severidad, lluvia intensa, lluvia torrencial, inundación repentina, alerta, aviso inminente, Meteoalerta, Meteoalarm.

Introducción y objetivo

Este documento trata de un análisis meteorológico de la riada mortal que ocurrió en la provincia de Córdoba la noche del 16 - 17 de agosto del 2010. Una inundación repentina se considera como un acontecimiento localizado y de corta duración (menos de seis horas de duración). Este tipo de evento es muy diferente al de una inundación prolongada y extensa lo cual se produce normalmente a través de una cuenca hidrográfica de gran tamaño (por ejemplo, las inundaciones en la cuenca del Guadalquivir durante los inviernos del 2009/2010 y 2010/2011, seguido en este blog).

Nota: Lo siguiente está dirigido principalmente para las personas con algún conocimiento técnico de las previsiones meteorológicas, ya que hace referencia a herramientas meteorológicas y jerga que será desconocida por aquellos sin conocimientos específicos. Los lectores de esta última categoría, sin embargo, podrían estar interesados en saltar directamente a las conclusiones, ya que se trata del tema de los avisos del tiempo severo y la forma en que se pueden utilizar para salvar vidas y evitar los daños materiales en casos como la inundación en la provincia de Córdoba.

Las inundaciones y sus impactos

Las lluvias torrenciales en la provincia de Córdoba comenzaron por la tarde del 16 de agosto y continuaron hasta alrededor de la medianoche, generando inundaciones repentinas en varios lugares bien al sur y al este de la ciudad de Córdoba. El evento entero ocurrió de noche, lo cual puede haber contribuido a que cogiera a la gente desprevenida. Hubo que lamentar a tres fallecidos. Un hombre y una mujer fueron arrastrados por las aguas en un vehículo todoterreno cerca de La Laguna de Zóñar, 5 km al suroeste de Aguilar de la Frontera y a 45 km al sur de Córdoba. Un hombre murió al desplomarse un muro en su casa de Bujalance, a 35 km al este de Córdoba. La inundación también afectó a Puente Genil, 55 km al sur de Córdoba así como la población de Aguilar de la Frontera. Los daños materiales fueron cuantiosos. Un mapa de los lugares afectados se presenta en la figura 1.

Noticias sobre las inundaciones:

"Tres muertos en la provincia de Córdoba a consecuencia de las lluvias" (variaciones de la mismo artículo desde diferentes periódicos en línea):

• Antena3 http://www.antena3.com/noticias/sociedad/dos-muertos-cordoba-consecuencia-lluvias_2010081700025.html
• La Vanguardia http://www.lavanguardia.es/sucesos/noticias/20100817/53984720486/tres-muertos-en-la-provincia-de-cordoba-a-consecuencia-de-las-lluvias.html
• El País

También:

• Los muertos en Aguilar de la Frontera "eran tío y sobrina" (RTVE)
• Griñán quiere determinar las causas de las inundaciones en Córdoba (Europress)

Las consecuencias de las inundaciones son dramáticamente mostradas en las fotos de las figuras 2 y 3. Aunque los artículos de origen no dieron la ubicación de estas fotos, la primera fue tomada probablemente cerca de la zona rural Laguna de Zoñar, mientras que la segunda fue, obviamente, de una de las ciudades afectadas.

Un análisis meteorológico¹ preliminar e informativo para el público en general fue realizado por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) que puede ser descargado aquí (archivo PDF en la parte inferior de la página). Entre los muchos detalles interesantes de este informe, se citó una cantidad de precipitación máxima de 212 mm cerca de la Laguna de Zoñar entre las 21:00 y 24:00, hora local, el día 16. De esto, una asombrosa cantidad de 112 mm cayó entre las 22:00 y 23:00. Para destacar lo extraordinario que fue este evento, se señaló que desde 1971 ¡nunca se habían registrado precipitaciones totales superiores a 200 mm en la provincia de Córdoba en un solo día entero!

Antes del comienzo de las fuertes lluvias, AEMET había levantado alertas amarillas para algunas partes de las provincias de Granada, Jaén y Almería a causa de las tormentas y de las tasas de precipitación de 20 mm por hora o más. AEMET no emite alertas específicamente para las inundaciones. A las 22:00 hora local, en base a los signos proveniente de su “seguimiento meteorológico,” el personal de la Agencia emitió una alerta amarilla por fuertes lluvias y tormentas en la zonas “Subbética Cordobesa” y "Sierra y Pedroches " (unos 20 km al este de Puente Genil y 75 km al norte de Córdoba, respectivamente; véase figura 1). Esta alerta se emitió aproximadamente una hora después del comienzo de las lluvias fuertes. Una alerta amarilla, según AEMET, indica que "no existe riesgo meteorológico para la población en general aunque sí para alguna actividad concreta (fenómenos meteorológicos habituales pero potencialmente peligrosos o localización de alta vulnerabilidad como una gran conurbación)." En su análisis preliminar e informativo que AEMET saco días después, se concluye que:

• Las lluvias torrenciales fueron causadas probablemente por una estructura convectiva muy organizada, una supercélula, del tipo que produce una alta tasa de precipitación, que en la actualidad no puede ser predicha con suficiente antelación y precisión por los modelos numéricos del tiempo.
• Por lo tanto, la única forma de anticipar la ubicación y la intensidad de tales eventos es a través de una mayor vigilancia y la predicción a muy corto plazo, seguimiento de los datos desde una combinación de fuentes que incluye los modelos, satélite, radar, y las observaciones de rayos y de superficie. No se menciona el uso de los datos de la radiosonda (el sondeo), en parte debido a que estos datos son muy difíciles de explicar en un informe para el uso público. (Véase mapa de rayos, figura 4)

Debemos añadir que la rareza de este tipo de evento se ve aumentada por la época en que se produjo – a mediados de la estación seca. ¡El promedio mensual climatológico de lluvia total en tanto julio como en agosto en el aeropuerto de Córdoba es de sólo 3 mm! Un evento como este se puede considerar como inesperado durante la temporada en que ocurrió y por lo tanto, puede contribuir a una “falsa sensación de seguridad” por parte de un pronosticador.

Marco meteorológico

El forzamiento dinámico en altura para este conjunto de focos convectivos no fue fuerte – véase la mapa de 300 hPa (cerca de 9,5 kilómetros por encima de la superficie) sobre la hora del acontecimiento, si se toma como referencia los datos de las 0000 UTC del 17 de agosto; figura 5. Una depresión aislada pequeña y elíptica estuvo colocada sobre el suroeste de la Península Ibérica, con máximos débiles de velocidad de la corriente en chorro (menos de 100 nudos). También circulaciones débiles estaban indicadas en la superficie, donde sólo había una vaguada pequeña por encima de España, analizada por la Oficina Meteorológica del Reino Unido (figura 6). En consecuencia, el modelo numérico GFS predijo sólo unos cuantos “parches” pequeños de precipitación sobre el tercio del sur de la Península de 0000-0300 UTC para el día 17 (figura 7), con una zona con valores de entre 5 y 10 mm al este del estrecho de Gibraltar. (El ciclo de ejecución del modelo 00:00 UTC, 16 de agosto, no mostró ninguna precipitación para el periodo 21:00-24:00 UTC, 16 de agosto) Todas estas indicaciones a nivel sinóptico subestimaron enormemente la fuerza de las tormentas convectivas en Andalucía central durante ese período. Esta subestimación es típica de los modelos meteorológicos operativos; no simulan bien la convección profunda de pequeña escala.

Gran parte de la fuente verdadera de la potencia de estas tormentas no estuvo en la dinámica atmosférica (forzamiento sinóptico) sino que en la termodinámica. Es decir, se acumulo una tremenda inestabilidad vertical que requiere tan sólo un mecanismo de disparo ligero en la dinámica. Esta combinación existe a menudo para fuertes lluvias e inundaciones. El GFS fue algo útil ya que sugirió la presencia de inestabilidad en sus mapas estándar del nivel de presión, pero este hecho ocurre a menudo en verano en la zona y no se producen lluvias repentinas o torrenciales. En primer lugar, el mapa de 500 hPa (figura 8 ) indicó una bolsa de aire frío (-15°C) sobre el Golfo de Cádiz. Tal bolsa de frío en altura puede indicar la existencia de inestabilidad (pero no es definitivo, por sí mismo). Otras insinuaciones se dan en la figura 9 por la ubicación de la velocidad vertical ascendente predicha por el modelo, junto con valores inestables del índice KO. El índice de KO se basa en la gradiente vertical de la temperatura potencial equivalente Θe (una medida de la inestabilidad convectiva o potencial), y fue desarrollado por el servicio meteorológico alemán para su uso en Europa para evaluar el potencial de las tormentas. Esta inestabilidad potencial necesita un mecanismo de ascenso o de activación para liberarla, y la velocidad vertical ascendente ubicada en la zona insinúa la presencia de tal mecanismo. Los análisis del índice de elevación del modelo (figura 10) y de la Energía Potencial Convectiva Disponible (CAPE; figura 11) también representaron la inestabilidad en la misma zona, pero no de gran magnitud. Estas salidas de los modelos proporcionaron algunas pistas. En nuestra opinión, sin embargo, la prueba final no fue proporcionada por los modelos numéricos sino que por las fuentes de "datos reales."

Estas fuentes de datos fueron, específicamente, satélite y radiosonda. El primer recurso para determinar el contenido de humedad atmosférica es la inspección del radiosondeo local de Gibraltar. La figura 12 demuestra el sondeo al mediodía del día 16. Este sondeo habría estado disponible alrededor de las 15:00, hora local. Como se ve en las fotos de satélite en el momento del lanzamiento de esa radiosonda, la banda nubosa amplia asociada con la tormenta de la provincia de Córdoba (véase animación de seis horas – 12:00, 18:00, 00:00 UTC del 16, http://www.wet-intl.com/forecast/Andalucia_blog/IR_6h_ani.gif aquí) no fue tan bien desarrollada como 12 horas más tarde y por lo tanto, el sondeo fue menos inestable. Sin embargo, el sondeo a las 1200 UTC indicó una atmosfera muy húmeda y potencialmente inestable, como se señala con los parámetros rojos subrayados en la parte superior derecha de la figura: el índice KO de −4,4 (menos que 2 representa la probabilidad más grande o “fuerte” de tormentas); valor de agua (precipitable) o Water de 3,62 cm (alrededor de 2,5 cm se suele tomar como umbral para las inundaciones repentinas); y la profundidad de la nube cálida (WCD, Warm Cloud Depth) de 3,62 km (profundidades de unos 3 - 4 kilómetros se han observado en muchos eventos de inundaciones repentinas). WCD es la profundidad de la nube entre la elevación del nivel de condensación por ascenso (LCL, cerca de la base de la nube) y el nivel de congelación. WCD indica la profundidad de la nube en donde los procesos de lluvia cálida pueden operar; una gran WCD significa que las gotas tienen tiempo para llegar a 1 - 2,3 mm de diámetro, lo cual apoya a las altas tasas de lluvia a través de colisión/coalescencia².

Hubo otras señales especiales en el sondeo 1200 UTC. Por último, las velocidades del viento hasta los niveles medios (30 nudos en 500 hPa) y la cizalladura vertical del viento fueron débiles, generando tormentas de movimiento lento y una mayor eficiencia de precipitación, respectivamente. Sin embargo, había indicios de una atmósfera menos favorable para la convección profunda, por ejemplo, en niveles bajos existieron CAPE negativo, capas secas, y una inversión acusada. Estas son las características comunes de un sondeo de un ambiente previo a la convección. El hecho de que había tanta humedad verticalmente integrada, a pesar de las capas secas de bajo nivel, debe ser una llamada de atención. Un mecanismo de ascenso, tales como la depresión en altura (figura 5), que llegó en la tarde, puede rápidamente eliminar las barreras a la convección.

El sondeo de las 0000 UTC del día 17 (figura 13), lanzado durante el período de las inundaciones, demuestra un aumento dramático en la inestabilidad (por ejemplo, CAPE positivo de 1314 J kg-1 y un índice KO impresionante de -16,3). Este sondeo no debe dejar ninguna duda en la mente de un pronosticador cualificado de que el ambiente fue propicio para convección profunda y peligrosa. De nuevo, mientras que este sondeo no hubiera estado disponible a tiempo para el diagnóstico de la situación, las imágenes de satélite, por lo general disponibles cada 15 - 30 minutos, podrían haber servido esta función junto con las señales de peligro del sondeo anterior. Una imagen satelital infrarroja (IR) cerca del inicio del acontecimiento (1800 UTC, 19:00 hora local; figura 14) mostró un alcance largo de nubes procedentes de África Occidental tropical (subtropical-continental desértico) (al sur de las Islas Canarias) y extendido hasta el centro de España (ver de nuevo la animación de seis horas durante la tarde y la noche del 16, http://www.wet-intl.com/forecast/Andalucia_blog/IR_6h_ani.gif en línea). También evidentes fueron elementos de convección profunda (manchas de color blanco brillante, indicativo de cimas altas y frías de las nubes) dentro de esta banda nubosa, por encima del noroeste de África. Aunque bandas extensas como ésta son frecuentes en otoño e invierno, la convección profunda cerca de su origen, junto con la humedad abundante mostrada por los sondeos, sugirieron que esta banda requeriría más vigilancia.

Desafortunadamente, las ventajas del sondeo se reducen por su poca frecuencia ya que sólo se toman cada 12 horas. Por lo tanto, una tormenta en rápida evolución puede hacer que los datos del sondeo no sean representativos (aunque se puede comprobar el contenido de humedad de los sondeos a barlovento en la banda nubosa, en este caso, el de Casablanca, Marruecos). Sin embargo, en este caso al menos, la evolución de las imágenes de satélite en combinación con el sondeo de 1200 UTC proporcionaron una base lógica para un estado de alerta para potenciales lluvias fuertes, una base lógica mucho mayor que la indicada por los modelos numéricos, que incluso subestimaron el peligro.

Conclusiones e implicaciones para los avisos inminentes para lluvias torrenciales

Antes de sacar cualquier conclusión del análisis anterior, hay que decir que es difícil reconocer y predecir eventos de lluvias torrenciales. Tales eventos son raros (véase la sección de impactos de las inundaciones), efímeros y por lo general, de pequeña extensión geográfica. Como ilustración de esta última característica, consulte las cantidades de lluvia estimadas por radar durante seis horas en la figura 15, que muestra una zona pequeña con grandes acumulaciones (colores cálidos) en el sur de la provincia de Córdoba. Estas características requieren un alto grado de previsión, preparación, y decisiones rápidas por parte de un pronosticador, que él o ella reconozca las señales de advertencia por lo menos una o dos horas antes del inicio del evento. El evento en la provincia de Córdoba representa una situación de previsión especialmente difícil ya que ocurrió durante una temporada climatológicamente desfavorable (en este caso, durante la época más seca del año). Sin embargo, en nuestra opinión, son estos los momentos cuando el pronosticador "se gana bien su sueldo”. Están en juego la vida o la muerte; por lo tanto, hasta se puede llegar a decir que es más importante predecir tal evento una sola vez durante toda una carrera que predecir la temperatura máxima de forma rutinaria y con precisión durante toda esa misma carrera. Sin embargo, sabemos por la experiencia que bajo las condiciones de estrés presentes durante una situación de tiempo severo, es mucho más difícil diagnosticar correctamente las señales de advertencia y tomar las medidas apropiadas para advertir al público con tiempo para que tomen acción preventiva. Es mucho más fácil escribir con calma un análisis posterior como lo anterior, ya que "la visión retrospectiva es siempre perfecta." No obstante, esperamos que este análisis proporcione instrucción a los meteorólogos para la toma de decisiones correctas en los acontecimientos futuros y de forma similar. La habilidad requerida para enfrentar tales desafíos es una consecuencia de la formación amplia y de la experiencia.

Podemos separar los procesos y los desafíos de los avisos de inundaciones repentinas en dos fases:

1. Desarrollar un alto grado de vigilancia, mucho antes del comienzo de un evento de inundación. El análisis actual se centra en esta etapa. Tal vigilancia se ejemplifica por la (http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/avisos/ayuda) adaptación de AEMET del sistema europeo de MeteoAlarm (Meteoalerta en España), con sus alertas codificadas por colores. Las alertas de MeteoAlarm se aplican a períodos más largos (generalmente 12 horas o más) y una amplia extensión geográfica, es decir, a provincias enteras o a grandes partes de ellas. En el momento que un meteorólogo decide emitir este tipo de alerta, el tiempo severo no esté presente en un área específico. Por lo tanto, es importante destacar que el sistema MeteoAlarm NO provee avisos de tiempo severo inminente per se.
2. Con esta vigilancia se establecen las bases necesarias para la inspección rápida de las fuentes múltiples de datos para las señales de peligro inminente y la toma de decisiones en consecuencia (el seguimiento meteorológico). Esta etapa está bien descrita por el análisis de AEMET1, que enumera las herramientas utilizados durante el seguimiento. Si en algún momento durante este seguimiento las tormentas severas se hagan evidentes, el pronosticador puede localizarlas con mayor precisión. Luego puede emitir “avisos especiales” a muy corto plazo, con alto grado de confianza. Las tormentas convectivas suelen ser activados por las circulaciones de mesoescala, como las zonas de convergencia de bajo nivel o de forzamiento de la topografía. Estas circulaciones no son evidentes en el análisis habitual de escala sinóptica. En el evento en la provincia de Córdoba, el terreno no parece haber jugado un papel, ya que las inundaciones se produjeron sobre un terreno relativamente plano.

Los avisos especiales se envían a los organismos de Protección Civil por teléfono (aunque estos avisos no se publiquen en su sitio web MeteoAlarm/Meteoalerta). Como se mencionó anteriormente, AEMET emitió una alerta amarilla algún tiempo después del comienzo de las lluvias fuertes que produjeron las inundaciones en la provincia de Córdoba. No se sabe si esta alerta fue seguida con avisos telefónicos.

Por lo tanto, en este caso, existe una oportunidad para mejorar el tiempo de anticipación y la comunicación de la gravedad de una amenaza (solo una alerta amarilla estuvo en efecto). Existen otros casos recientes similares (pero no mortales) en España de inundaciones repentinas - Cáceres, el 16 de septiembre de 2010 y Algeciras el 6 de marzo de 2011. Y muy recientemente, otra inundación repentina mató a una mujer en Cañete de las Torres, a sólo cuatro kilómetros de Bujalance - entre 100 y 140 mm de lluvia cayeron en el pueblo en tres horas, durante la tarde del 19 de mayo de 2011. ¿Cómo se puede mejorar esta situación para proporcionar avisos inminentes precisos y oportunos de tiempo severo, sobre todo de inundaciones repentinas?

En primer lugar, hay que reconocer que nunca habrá un sistema impecable de avisos para las inundaciones repentinas. Dada la naturaleza de estos eventos anteriormente mencionada y de nuestro estado actual de tecnología y de conocimiento, habrá oportunidades pérdidas de aviso. La formación continua y el análisis de los eventos, como lo que ejemplifica el estudio actual, es esencial para reducir estas oportunidades perdidas. De hecho, AEMET está haciendo otro análisis muy detallado internamente. También podemos mirar hacia la mejora de las herramientas tecnológicas. Algunas de estas herramientas ya existen, aunque algunos están todavía en la etapa de investigación y desarrollo. Vale la pena tratar de una de estas herramientas, come sigue.

La herramienta principal y tradicional para la medida exacta de las precipitaciones es el pluviómetro. Desafortunadamente, estos pluviómetros suelen ser escasos y demasiado dispersos geográficamente para medir las lluvias que producen inundaciones repentinas. La otra herramienta principal, recientemente desarrollado, es la precipitación calculada por radar. Estos cálculos se llaman "estimaciones" ya que con frecuencia pueden tener un error de hasta un factor de dos de las cantidades verdaderas. Las razones para estos errores son complejas y no se explicarán aquí. Sin embargo, mientras que el radar puede ser deficiente en la evaluación de la magnitud de los máximos de precipitaciones intensas, es muy preciso en la localización de ellos. Así, los datos de pluviómetros y de radar se utilizan con frecuencia en combinación para el diagnóstico de dichas lluvias. De hecho, existen métodos numéricos sofisticados que mezclan los dos conjuntos de datos para proporcionar las mejores estimaciones. Casi huelga decir que los datos del radar son una entrada crucial y un corte en los datos del radar (para el mantenimiento, etc.) debilitara enormemente cualquier técnica numérica y, es más, cualquier seguimiento meteorológico.

Tomando un paso más allá, estos campos de datos de precipitaciones mezclados pueden ser de entrada a los modelos hidrológicos para mejorar su precisión. Estos modelos son importantes porque, a diferencia de los pluviómetros y del radar, tratan con el destino del agua de lluvia después de que intercepta la tierra. Este destino es complejo y depende de muchos factores tales como el tipo de la tierra, el uso del suelo, la pendiente del terreno, etc. Parte de este agua se infiltra en el suelo y la vegetación; si las precipitaciones superan la capacidad de estas superficies para absorberlas, algunas escurren de la tierra a los arroyos, ríos y otros cuerpos de agua. Este exceso o escorrentía produce las inundaciones. Las áreas urbanas son especialmente propensas a las inundaciones repentinas debido a que poseen más superficies impermeables al agua (calles, edificios, etc.) que sus homólogos rurales. Por otra parte, incluso las lluvias torrenciales que caen a un suelo permeable como la arena, producirán poca escorrentía y pocas inundaciones. Un modelo hidrológico describe tales características complejas del suelo, las cuales son esenciales para determinar la ocurrencia de inundaciones y la severidad de una precipitación determinada. Estos modelos pueden evaluar o predecir la zona de inundación (un ejemplo se da en la figura 16).

En resumen, el desarrollo de estos tipos de herramientas tecnológicas es, obviamente, de gran importancia, sobre todo porque AEMET no emite específicamente alertas para inundaciones. Aunque se debe demostrar la eficacia de los modelos hidrológicos acoplados para cada situación o ubicación especifica, vale la pena su desarrollo. Este tipo de modelo ofrece gran potencial para la mejora de los avisos inminentes de inundaciones repentinas, al igual que los meteorólogos bien experimentados y capacitados (los seres humanos serán parte del sistema durante mucho tiempo por venir). Estas mejoras salvarán a vidas y a propiedades. Por lo tanto, son altamente recomendables para cualquier comunidad propensa al tiempo severo tales como las inundaciones repentinas. En España, pensamos que es el caso de casi todas las comunidades.

Agradecimiento

Estamos muy agradecidos a Hispalisa Language Service para la traducción del inglés al español.

Referencias

1. “Situación de tormentas fuertes y lluvias torrenciales del 16 de agosto en la provincia de Córdoba”. Informe preliminar de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), 19 agosto 2010, descarga online.
2. Dissecting the Flood Forecasting Problem”. Charlie Chappell, Course Material, UCAR/COMET Mesoscale Analysis and Prediction Course 95-1, Boulder, Colorado, EE.UU, Mayo 1995.