Un satélite para monitorear ríos e inundaciones: SWOT

Las inundaciones fluviales son uno de los desastres naturales más comunes y devastadores de la Tierra.

En la última década, los diluvios de los ríos han matado a miles de personas cada año en todo el mundo y han causado pérdidas del orden de decenas de miles de millones de dólares estadounidenses al año.

El cambio climático, que se prevé que aumente la precipitación en ciertas áreas del planeta, podría hacer que las inundaciones en estos lugares sean más frecuentes y severas en las próximas décadas.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, analiza qué se necesitaría para que los satélites de observación fluvial se convirtieran en una herramienta aún más útil para mitigar el daño por inundación y mejorar la gestión de embalses en todo el mundo casi en tiempo real.

"Los sistemas de alerta temprana de inundaciones tradicionalmente dependen de redes de medición que detectan inundaciones más arriba en el río, pero los datos de medición son cada vez más escasos", dijo George Allen, autor principal de la nueva investigación e hidrólogo en JPL.

"Nuestro estudio muestra que hay espacio para los satélites que ayudan a llenar el vacío. Pero para que los satélites informen sobre la mitigación de las inundaciones en tiempo real, tienen que proporcionar datos a los administradores del agua en un lapso suficientemente breve".

Las inundaciones fluviales ocurren cuando un canal se llena de agua más allá de la capacidad de sus riberas, normalmente debido a fuertes lluvias. La inundación viaja a lo largo del curso del río como una ola, moviéndose aguas abajo más rápido que el agua misma.

Varias misiones satelitales han podido detectar inundaciones como cambios repentinos en la altura o el ancho de las aguas de los ríos. Una vez que se observa una inundación, es relativamente fácil predecir con precisión cómo se moverá río abajo. Esta información es extremadamente útil en los sistemas de alerta temprana de inundaciones y otras aplicaciones de gestión de ríos en tiempo real.

Para estudiar la velocidad a la que las inundaciones se propagan a través de los ríos del planeta, Allen y sus colegas corrieron un modelo numérico simple de ondas de flujo que utilizaba información como el ancho, la pendiente, la profundidad y la rugosidad de ríos en todo el mundo.

Después de analizar las velocidades de las olas a través de 11 millones de 17,7 millones de kilómetros de ríos alrededor del planeta, los investigadores descubrieron que las ondas de inundación que viajan a su velocidad máxima tardan una media de tres días en llegar a la presa siguiente, cuatro días para llegar a la siguiente ciudad aguas abajo y seis días para salir del sistema fluvial por completo.

El equipo comparó los resultados de su modelo con los registros de descarga de más de 20,000 estaciones de medición del Servicio Geológico de EE. UU. a lo largo de alrededor de 64,400 kilómetros de sistemas fluviales variados en los Estados Unidos. Descubrieron que el modelo estimaba velocidades de onda más rápidas que los datos del medidor mostrados.

"Eso era lo esperado, basado en el hecho de que estamos modelando ondas que se mueven a velocidades máximas, mientras que los datos del gálibo observan todo tipo de velocidades de onda: velocidades bajas, altas velocidades, todo lo que se encuentra en el medio", dijo Allen.

"De esta manera, nuestro estudio estima el peor de los escenarios de cuán rápido las inundaciones pueden moverse por los ríos".

Luego, los científicos utilizaron sus datos de velocidad de onda para calcular otros datos: qué tan rápido deben descargarse, procesarse y ponerse a disposición del público los datos satelitales para sistemas de alerta temprana de inundaciones y otras estrategias de mitigación de inundaciones en tiempo real, así como la gestión de yacimientos. .

En particular, se enfocaron en los datos futuros de la próxima misión de la NASA, Surface Water and Ocean Topography (SWOT).

SWOT, programado para su lanzamiento en 2021, está diseñado específicamente para observar los ríos.

Eso se debe a que tiene una órbita repetida de 21 días y podrá detectar las ondas de inundación, especialmente en ríos grandes de latitudes más altas. Los investigadores encontraron que hacer que los datos SWOT estén disponibles unos días después de ser adquiridos por la nave espacial podría ser útil para mitigar las inundaciones en tiempo real.

En comparación con los satélites pasados ??o actuales que brindan información sobre ríos y crecidas, SWOT proporcionará mapas nunca antes vistos de la altura del río, lo que permite una predicción más confiable de la magnitud y el momento de la inundación.

Si los datos se procesaran en dos días o menos, el equipo de Allen calculó que estaría listo para los administradores de emergencias antes de que al menos dos tercios de las ondas observadas lleguen a la siguiente ciudad aguas abajo. Para las represas, el rápido cambio de las mediciones de los satélites daría aviso previo a los reservorios aguas abajo en al menos la mitad de los casos cuando el SWOT detecte una ola de inundación.

"Existe un equilibrio entre la latencia de los datos y la calidad de los datos", dijo Cedric David, de JPL, quien dirigió el nuevo estudio y es miembro del equipo de ciencia de SWOT.

"Entonces, ¿queremos esperar para obtener los mejores datos posibles, o queremos obtener una versión aproximada de lo que está sucediendo ahora, para que podamos proporcionar información procesable? Al prepararnos para nuevas misiones de satélites como SWOT, es cuando comienza a hacer este tipo de preguntas”.

Los datos satelitales que podrían informar los sistemas de alerta temprana de inundaciones serían particularmente útiles para las naciones en desarrollo, donde según Allen, no hay indicadores fluviales suficientes o los países no comparten datos de medición con sus vecinos aguas abajo.

Los resultados del estudio se publican en la revista Geophysical Research Letters.