Aplicación de una herramienta SIG en el estudio de las inundaciones en Catalunya, 1901-2000

Artículo de febrero de 2005. Recuperado agosto de 2011.

Mercè Barnolas
[email protected]
y
María del Carmen Llasat
Grupo de Análisis de situaciones Meteorológicas Adversas
Departamento de Astronomía y Meteorología
Universidad de Barcelona
e-mail: [email protected]
http://www.am.ub.es/~carmell

1. Introducción

Las inundaciones son uno de los riesgos naturales que produce mayor número de pérdidas tanto humanas como materiales y en Cataluña se dan con relativa frecuencia. En el artículo de Llasat et al (2004) publicado en el número 20 de la RAM, ya se hacía referencia al impacto social de las inundaciones en Cataluña, mostrándose algunas cifras relativas a los daños que dejaban en evidencia la importancia que este riesgo natural tiene, no sólo en Cataluña, sino en toda España. Asimismo se comentaba la preocupación ante el posible incremento de este fenómeno, a la luz del último informe del IPCC (2001). En esta línea, los resultados aportados por la aplicación de la climatología histórica (Barriendos y Martín Vide, 1998; Lang y Coeur, 2002; Llasat et al, 2003a, 2003b) no siempre convergen con los proporcionados por series más cortas (Alpert et al, 2002). Son numerosas las explicaciones que pueden justificar semejante divergencia, pero entre ellas cabe destacar la diferencia implícita entre el fenómeno lluvias fuertes y el fenómeno inundaciones, así como la escasez de series lo suficientemente largas y completas como para avalar ampliamente los resultados. Respecto a este último punto, es evidente que no toda lluvia fuerte va asociada a inundaciones y que no todas las inundaciones van asociadas al mismo tipo de lluvias fuertes, y, consecuentemente, las series de partida deben ser diferentes.

El trabajo aquí presentado se focaliza precisamente sobre las series de inundaciones (en las que se ha desbordado algún curso fluvial). Si hasta ahora de lo que se disponía era de estudios exhaustivos a resolución anual e incluso diaria, para algunos puntos de España (Barriendos y Pomés, 1993; Barriendos et al, 2003), obtenidos algunos dentro de proyectos europeos tales como SPHERE (Benito y Thordycraft, 2004) lo que se presenta aquí es el análisis sistemático para toda Cataluña, a lo largo del periodo 1901-2000. Ciertamente existen algunos antecedentes en esta línea (que se tienen en cuenta en este trabajo), como el estudio realizado por la Comisión Nacional de Protección Civil (1983, 1985) o la recopilación de episodios de precipitación superiores a 200 mm en Cataluña, para el periodo 1940-2000 (Gázquez, 2002), en la que se incluye información sobre si hubo o no inundaciones.

El presente artículo pretende dar a conocer la base de datos de inundaciones en Cataluña para el periodo 1901-2000 y su implementación en un Sistema de Información Geográfica (SIG). El SIG ha sido realizado con el propósito de sistematizar la información recopilada y de su conexión con datos gráficos que permiten cartografiar esta información y analizarla a partir de consultas sencillas, superposiciones y cálculo de variables. Con tal objetivo se presentan en primer lugar las fuentes de información consultadas, así como el desarrollo de la herramienta SIG. A continuación se presentan los principales resultados sintéticos, ya que el tipo de estructura desarrollada y completada permite acceder a información de cada evento individualmente. Tales resultados contemplan tanto el análisis espacial como el temporal, comparándose con los obtenidos en trabajos previos.

2. Metodología

2.1 Recopilación de la información

En primer lugar, se ha creado una base de datos en lenguaje Access con todos los episodios de inundación registrados en el s.XX en Cataluña. Para ello se ha realizado una intensiva búsqueda bibliográfica y se ha recuperado información procedente de diversos organismos, que posteriormente se ha sistematizado y sometido a un proceso de contraste, dadas las notables incoherencias detectadas. En total se han identificado 208 episodios y se ha realizado una ficha para cada uno de ellos con toda la información disponible.La información contenida en la base de datos, y por tanto los campos de ésta se han agrupado en 6 bloques: información general, información meteorológica, información hidrológica, área afectada, daños significativos, y referencias bibliográficas.

1. Información general. se incluye la información referente a las fechas: Inicio, fin y duración del episodio meteorológico.
2. Información meteorológica. Se incluyen los datos de precipitación, como el valor de la precipitación máxima en 24 h (mm). Para cada dato de precipitación se añade la fecha y el observatorio en la que fue recogida dicha cantidad.
3. Información hidrológica. Los datos hidrológicos tienen gran importancia porque nos permiten conocer la magnitud de los caudales que han circulado por la red fluvial bajo unas determinadas condiciones meteorológicas y que ha ocasionado unos daños concretos. El tipo de datos que han sido recogidos, son: el caudal medio diario registrado en el episodio (m³/s), el caudal máximo instantáneo (m³/s) y el valor alcanzado por la altura del agua en el cauce (m). Para cada dato se especifica: la estación de aforo en la que se recoge el dato, el río a la que pertenece y el día en el que se registró dicho caudal. En el caso del caudal máximo instantáneo se especifica, en el caso de conocerse, la hora en la que se registró dicho caudal.
4. Área afectada. Se considera el área afectada al sector del territorio que se ha visto anegado. Los campos incluidos son; municipios, comarcas y cuencas.
5. Daños significativos. Se especifica si ha habido muertes, desapariciones, daños en puentes, viviendas u otras infraestructuras. En cada caso se indica la localidad y el número. Sólo se tienen en cuenta los fallecidos cuya muerte derive directamente de los efectos del episodio.
6. Referencias bibliográficas. Se incluyen las referencias bibliográficas consultadas para la realización de la ficha y otras referencias de las que no se ha extraído información, pero que pueden resultar interesantes en el estudio del episodio.

2.1.2 Fuentes de información

Para realizar la base de datos se han recopilado y analizado aproximadamente un centenar de documentos. Entre éstos se encuentran: artículos e informes de estudios relativos a episodios de inundación en Cataluña (algunos procedentes de organismos oficiales), resultados de proyectos anteriores (información relativa a las inundaciones acaecidas en el Ter, Segre y Llobregat procedente del proyecto SPHERE) y datos instrumentales, como los aportados por el resumen de caudales máximos de las Cuencas Internas de Cataluña (CIC) suministrado por la Agencia Catalana del Agua (ACA). Alguno de los principales documentos consultados han sido los siguientes:

• “Estudio de Inundaciones Históricas (1488-1983). Mapa de Riesgos Potenciales. Cuenca del Pirineo Oriental” (Comisión Nacional de Protección Civil, 1983). En este trabajo se recogen datos de caudal, las localizaciones afectadas por inundación y extractos de prensa con información sobre daños en infraestructuras (puentes, carreteras, viviendas….)
• “Estudio de Inundaciones Históricas. Mapa de Riesgos Potenciales. Cuenca del Ebro” (Comisión Nacional de Protección Civil, 1985).
• El libro “L'aigua a Mataró. Inundacions i recursos hídrics (Segles XVIII-XX)” (Barriendos y Pomés, 1993), para las inundaciones en el Maresme.
• Aproximación a una tipología de lluvias extremas: Análisis de las precipitaciones superiores a 100 mm en 24 h (Gibergans, 1994) .
• “Episodis de precipitacions superiors als 200 mm a Catalunya (1940-2000)” (Gázquez, 2002).

De este trabajo se tienen en cuenta aquellos episodios que han tenido inundaciones.

El grupo GAMA dispone de una base de datos de noticias de prensa relacionadas con situaciones meteorológicas adversas (1982-2003), de la que se ha obtenido información sobre los daños y las zonas afectadas, así como información fotográfica. También se ha consultado la Vanguardia digital que dispone de un archivo con todos los periódicos publicados por la Vanguardia desde 1881 al 2004. La prensa ha sido una importante fuente de información que ha permitido contar con algunos episodios que no habían quedado reflejados en otros estudios realizados.

2.2 Realización del Sistema de Información Geográfica (SIG)

Un SIG es un conjunto organizado de hardware, software y datos geográficos, diseñado específicamente para capturar, almacenar, poner al día, manipular, analizar y mostrar todo tipo de información referenciada geográficamente (Environmental Systems Research Institute Inc, 1990). El tipo de datos que tienen cabida en un SIG comprende aquellos que tienen una referencia geográfica sobre la superficie terrestre, y éstos se dividen en datos gráficos y atributos.

Existen dos modelos de datos gráficos, que se almacenan en forma de coberturas: vectorial, basada en elementos como puntos, líneas y polígonos definidos por sus coordenadas; y matricial, dividiendo el espacio en una retícula formada por celdas. Las coberturas que se han utilizado para la realización del SIG son las siguientes: municipios y comarcas de Cataluña, cuencas hidrográficas de la ACA ríos, estaciones de aforo, estaciones meteorológicas del INM y estaciones SAIH de las CIC y un modelo digital del terreno con una celda de 30m². En la figura 1 se observan tres de éstas coberturas vectoriales (estaciones de aforo, ríos y cuencas hidrográficas) y una matricial (el modelo digital del terreno).

Los atributos confieren al dato geográfico la posibilidad de conformar auténtica información geográfica. En los SIG vectoriales siempre se encuentra un Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) interno que permite relacionar los elementos geográficos con registros de una tabla en cuyos campos se encuentran los atributos. Además no limitan el archivo de los atributos al SGBD interno, sino que también existen interfases de conexión con otras bases de datos externas.

En el desarrollo de un SIG el punto más importante es el diseño de la estructura de la base de datos externa. En el diseño de ésta se deben tener en cuenta dos aspectos básicos: asegurar la integridad de la base de datos y estructurarla con el fin de que con las utilidades de análisis del SIG se puedan resolver los problemas que nos planteamos. En este trabajo la información obtenida se ha estructurado siguiendo el modelo relacional hasta la tercera forma normal, de manera que se han tenido en cuenta estos dos aspectos.

Así, la base de datos se ha estructurado como muestra la figura 2, en la que se pueden observar además, las relaciones entre tablas. El sistema consta de una tabla principal denominada Eventos y otras tablas complementarias. En la tabla Eventos se incluye la información temporal del episodio (fecha inicial y final) y la clave principal IDEvento, que es un campo autonumérico que sirve para relacionar esta tabla con las de zonas afectadas, pluviometría, aforo y referencias bibliográficas.

En las tablas de zonas afectadas, que son las tablas: Cuencas_Afectadas, Municipios_Afectados y Comarcas_Afectadas, se incluye la información referente a las cuencas, municipios o comarcas que se han visto afectados en un episodio. Los campos IDCuenca (IDmunicipio o IDcomarca) son campos identificativos. Además se incluyen otros campos referentes a los daños por episodio y unidad geográfica, así como a la existencia de fallecidos. En las tablas identificativas que son: Cuencas_ACA, Municipios_Cataluña y Comarcas_Cataluña, se incluye el campo identificativo y el campo nombre, y nos indican el código que le corresponde a cada cuenca, municipio o comarca en cada caso.

También se incluyen las tablas de pluviometría para las estaciones SAIH y del INM. En ambos casos existen dos tablas, una tabla con los datos de precipitación (Pluvio_SAIH y Pluvio_INM) y otra con los identificadores de los observatorios (SAIHCIC e INM). La información por estación de aforo se ha separado en dos tablas: Aforos, en la que se incluye la información sobre los caudales y alturas de cauce registrados y Estaciones_Aforo en el que se encuentra la información pertinente a cada estación.

Para archivar la información bibliográfica consultada por episodio se han realizado tres tablas con el fin de mantener una correcta normalización. Estas tablas son FuenteBibliográfica, ReferenciasBiblio y TipoDocumento.

3. Resultados

Una vez relacionadas todas las tablas entre si, y con las coberturas correspondientes, el SIG permite realizar operaciones de manipulación y análisis de los datos, con el fin de obtener nueva información. Una de las utilidades del SIG se centra en su poder como soporte de cartografía automática y en la posibilidad de realizar búsquedas selectivas de información. Así, el SIG permite realizar selecciones temporales; se puede consultar toda la información disponible por episodio y visualizarla (figura 3), además se pueden obtener todos los episodios que se han dado en un mes, año o intervalo temporal concretos. El SIG permite realizar selecciones espaciales, como por ejemplo obtener las veces que un municipio se ha visto afectado por inundaciones. También se pueden realizar selecciones por atributo, como la obtención de los municipios en los que ha habido fallecidos a causa de inundaciones, y selecciones combinadas, como la visualización de las estaciones meteorológicas de las que se dispone de dato para un determinado episodio.

Otras de las utilidades del SIG es que se pueden realizar cálculos y estadísticos de las variables que se almacenan en las tablas. También se puede contabilizar el número de veces que se repite un valor en un campo, lo que ha permitido realizar una tabla en la que se tiene, por cada municipio (comarca y cuenca), el número de veces que se ha visto afectado por inundación. Además permite realizar interpolaciones utilizando tanto mínimos cuadrados como métodos geoestadísticos (kriging, cokriging) y cálculos de contornos.

3.1 Distribución espacial de las inundaciones

El uso del SIG ha permitido realizar una caracterización espacial de la distribución de las inundaciones. Así, a nivel comarcal se observa que las comarcas más afectadas son las del nordeste de Cataluña, principalmente el Maresme, que se ha visto afectado en 131 ocasiones, 89 de las cuales ha sido la única comarca afectada (figura 4). Debido a que se han identificado 208 episodios de inundaciones para el citado periodo, esto implicaría que en más de un 50% de ellos se ha visto afectada la comarca del Maresme. Cabe decir que una gran parte de ellos son de carácter extraordinario más que catastrófico (Llasat et al, 2004).

En cuanto a la distribución de las inundaciones por municipio, en la figura 5 se observa que más de 200 municipios han sufrido inundaciones en alguna ocasión, siendo Mataró en 61 ocasiones, el municipio que se ha visto afectado un mayor número de veces.

3.2 Distribución temporal de las inundaciones

Una primera aplicación de la información contenida en la base de datos es el análisis temporal, tanto desde un punto de vista estacional como de evolución climática.

En cuanto a la distribución estacional, en la figura 6 se observa que la mayoría de los episodios de inundación se dan en otoño, siendo el máximo en octubre y el mínimo en febrero y marzo. Es importante destacar que no hay ningún mes en el que no se haya producido al menos un episodio de inundación.

En cuanto a la distribución anual, en la figura 7 se observa un ligero incremento del número de inundaciones por año en los últimos años, así como de la frecuencia de éstas. A partir de 1950 ya se observa este incremento respecto de los años anteriores.

Para ver si realmente se esta produciendo un aumento en el número de las inundaciones se ha estudiado la tendencia acumulada (Figura 8).

En la figura 8 no se observa una tendencia al aumento del número de inundaciones con el tiempo muy marcada, aunque si se puede apreciar un ligero aumento en los últimos 50 años, con una pendiente que a partir de 1975 es positiva y que en el 2000 es de 0,02 inundaciones/año. Si comparamos con la figura 9 (Barrera, 2004) en la que se observa que no hay una tendencia al aumento de la precipitación en los últimos años en la región Noreste, podemos deducir que éste aumento puede ser debido, bien al número de crecidas por cambio de las condiciones hidrológicas y geomorfológicas, bien al crecimiento que se ha producido en los últimos años en la densidad de población, ocupación del territorio e impacto en las zonas de riesgo, o bien a la mayor cobertura de información.

3.3 Vinculación lluvia-inundación

En las gráficas de las figuras 10 y 11 se han tenido en cuenta los episodios de inundación de los que se dispone de datos de precipitación. Las barras en azul corresponden al número de episodios por año y las barras en naranja al número de estos episodios en los que la precipitación máxima en 24 horas ha superado un cierto umbral (200mm en la figura 10 y 100mm en la figura 11). Se observa que no es necesario que se alcancen los 200 mm/24h para que se produzcan inundaciones, sin embargo en la mayoría de ocasiones se han superado los 100mm/24h. Existen diversos de factores que pueden influir en la transformación lluvia caudal y en el impacto de las avenidas, así por ejemplo, no es lo mismo que las precipitaciones intensas se den en zonas de montaña poco habitadas que en zonas del litoral y muy habitadas. Estos factores deben tenerse en cuenta para establecer umbrales de precipitación a partir de los cuales es más probable que se produzcan inundaciones.

4. Conclusiones

Con el fin de obtener una información más completa y sistematizada de los episodios de inundación ocurridos en Cataluña en el siglo XX (1901-2000), se ha realizado una base de datos con la información disponible. Para ello se ha recopilado información de estudios anteriores que estaban centrados en zonas concretas de Cataluña, y se ha ampliado con información procedente de otras fuentes, como la prensa, que ha permitido incluir episodios de inundación que no habían quedado reflejados anteriormente. En total se han contabilizado 208 episodios de inundaciones. Esto implica una notable mejora con respecto a estudios anteriores, al disponer de una mayor densidad de información. Así en el caso del estudio realizado por la Comisión Nacional de Protección Civil para las cuencas del Pirineo Oriental (Comisión Nacional de Protección Civil, 1983) se identificaban 48 episodios que hubiesen afectado a alguna de estas cuencas en el periodo 1901-1983, frente a los 138 que actualmente se han identificado para el mismo periodo. Cabe señalar que muchos episodios de los que no había constancia en estudios anteriores era probablemente debido a su carácter extraordinario más que catastrófico, y que en este caso quedan de manifiesto por la consulta sistemática de trabajos técnicos, científicos y de la prensa. En cualquier caso podrían haberse dado episodios de este tipo en otras cuencas pequeñas no estudiadas con la misma profundidad.

Se ha desarrollado una herramienta SIG que ha permitido aprovechar la cualidad espacial de los datos generados para el estudio de las inundaciones. Concretamente, el uso de esta herramienta ha permitido obtener información sobre la distribución de las inundaciones a nivel geográfico a partir de la que se ha podido observar que la comarca más afectada es el Maresme, habiéndose visto afectada por inundaciones en 131 ocasiones dentro del periodo estudiado. En cuanto a los municipios, el municipio afectado en un mayor número de ocasiones, ha sido Mataró (en 61).

Una de las principales preocupaciones existentes en el estudio de las inundaciones es la existencia de un posible incremento en el número de éstas. Se ha observado que sí existe una ligera tendencia al aumento del número de inundaciones, que al final de la serie tiene una pendiente de 2 inund/siglo. Debido a que en estudios anteriores se demostró que no existe tendencia a un aumento importante en la precipitación en los últimos años, en la región Noreste, el incremento en el número de inundaciones sería consecuencia de otros factores. Estos factores podrían ser cambios en las condiciones hidrológicas y geomorfológicas de los ríos (bien naturales o antropológicos) y también la existencia de un aumento en la densidad de población y ocupación del territorio.

En cuanto a precipitaciones acumuladas, no es necesario que se alcancen los 200 mm/24h, aunque en la mayoría de ocasiones se han superado los 100mm/24h. Por otra parte, se ha observado que en los episodios con precipitaciones superiores a 200mm/24h desde 1940 hasta el 2000 sólo en uno no se han producido inundaciones.

La herramienta desarrollada constituye una instrumento útil para futuros estudios, aprovechando las cualidades de análisis de los sistemas de información geográfica, que pueden comprender desde la modelización hidrometeorológica hasta la extensión a periodos anteriores, pasando por el análisis específico de eventos.

Finalmente animamos a cualquier persona que disponga de información sobre inundaciones en Cataluña a ponerse en contacto con nosotros. Pese a la labor realizada somos conscientes de que no todos los casos, ni todas las comarcas de Cataluña, están igualmente cubiertas.

Agradecimientos

El presente estudio ha sido realizado dentro del marco de los proyectos de la Unión Europea Interreg IIIB MEDDOC (Unión Europea) HYDROPTIMET (2002-01-4.3-E-o27) Y RINAMED (2002-01-4.3-Eo27). Nuestro agradecimiento a la “Agència Catalana de l’Aigua” por la información suministrada.

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