Para detectar lugares sujetos a un mayor riesgo de padecer inundaciones en las ciudades brasileñas

Científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales combinan para ello experimentalmente modelos de pronóstico de expansión urbana, de alteraciones en el uso del suelo e hidrodinámicos. Los resultados se validaron con datos reales de São Caetano do Sul, un municipio situado en el Área Metropolitana de São Paulo

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – Científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, en portugués) de Brasil proponen combinar modelos de pronóstico de expansión urbana, de alteraciones en el uso del suelo y también hidrodinámicos para crear una metodología capaz de suministrar información geográfica que identifique los lugares sujetos a un mayor riesgo de padecer inundaciones en las ciudades, incluidas aquellas provocadas por las lluvias extremas.

Este trabajo pionero se lleva adelante con base en datos de São Caetano do Sul, una ciudad situada en Área Metropolitana de São Paulo. Y podrán aplicarlo otros municipios en el diseño de políticas públicas, y para la toma de decisiones tendientes a enfrentar los impactos de estos fenómenos con el objetivo de evitar la muerte de habitantes, amén de la destrucción de edificaciones y de infraestructura.

Los resultados preliminares de esta investigación, financiada por la FAPESP en el marco de dos proyectos (20/09215-3 y 21/11435-4), salieron publicados en la revista Water. Y forman parte del trabajo doctoral de Elton Vicente Escobar Silva, del Inpe, autor principal del artículo.

En colaboración con las universidades federales de Paraíba (UFPB) y de Rio Grande do Sul (UFRGS), y organismos locales, los investigadores “pusieron a prueba” el modelo con los datos de la Defensa Civil del municipio referentes a la inundación registrada el día 10 de marzo del año 2019, cuando tres personas murieron ahogadas y diversas calles de São Caetano do Sul quedaron sumergidas bajo casi 2 metros (m) de altura de agua.

“Trabajo desde hace años con modelado enfocado en las alteraciones del uso y de la cobertura de la tierra en las áreas urbanas. Pretendía aunar esto con la simulación de crecidas. Y esta oportunidad llegó con el proyecto de Elton”, le dice a Agência FAPESP Cláudia Maria de Almeida, directora de tesis de Escobar Silva e investigadora del Inpe, en donde coordina el Laboratorio Cities, que realiza investigaciones teóricas y de aplicación en teledetección urbana.

Y la investigadora añade: “Una diferencia de este estudio reside en que, aparte de coadunar el modelado hidrodinámico del área urbana a la complejidad de la red de drenajes pluviales subterráneos, aplica datos reales para parametrizar y validar el modelo. Juntamos imágenes de altísima resolución espacial y deep learning [aprendizaje profundo]. Todo esto está vinculado con big data y con las smart cities [las ciudades inteligentes]”.

Los debates alrededor del concepto de smart cities empezaron a mediados de la década de 2010 con relación a cuestiones tecnológicas, tales como los semáforos integrados o las paradas de autobuses con wifi. Y recientemente han empezado a abarcar temas orientados hacia la sostenibilidad y la calidad de vida de los habitantes.

Según la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la población mundial llegó a los 8.000 millones de personas el año pasado, y el 56 % vive en áreas urbanas. Se estima que para el año 2050 dicha población mundial sumará 9.700 millones de habitantes, de los cuales 6.600 millones estarán en las ciudades (alrededor del 68 % del total).

En tanto, la actual tasa de expansión de los municipios es dos veces más rápida que el crecimiento poblacional. De este modo, el área global cubierta por asentamientos urbanos treparía a más de 3 millones de kilómetros cuadrados (km²) durante las próximas tres décadas, lo que sería equivalente al territorio de la India.

No obstante, la planificación de las ciudades no avanza a igual velocidad. Con la urbanización desenfrenada se registran alteraciones en el uso y en la cobertura del suelo, un aumento del área impermeable de la superficie y variaciones en la hidrología, por ejemplo. Este escenario, aliado a la mayor frecuencia de eventos extremos provocados por los cambios climáticos, expone a los municipios a vulnerabilidades como consecuencia de anegamientos, crecidas de cursos de agua y deslaves que ocurren en las épocas de lluvias.

El cruzamiento de datos

Para el modelado hidrodinámico, el grupo de investigadores utilizó el software HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System, por sus siglas en inglés). Se trata de un programa informático que logra simular el flujo y la elevación de la superficie del agua, además del transporte de sedimentos.

En el análisis de la extensión de las áreas inundables se aplicaron dos modelos digitales de terreno (MDT) con distintas resoluciones espaciales: de 0,5 m y 5 m. Un MDT es una representación matemática de la superficie del suelo, que puede manipularse mediante el empleo de programas de computadora y generalmente aparece representada en forma de rejilla rectangular, en la cual se le asigna un valor de elevación a cada pixel. La vegetación, las edificaciones y otras características se quitan digitalmente. Asimismo, se adoptaron cuatro intervalos distintos de computación (1, 15, 30 y 60 segundos) con el objetivo de evaluar el desempeño de las salidas de las simulaciones.

Los mejores resultados se obtuvieron con las simulaciones de resolución espacial de 5 m, que mostraron los mapas de inundación con una mayor cobertura de los puntos anegados (278 en un total de 286 puntos, es decir, un 97,2 %) en los menores tiempos de cálculo. Llegaron a mapear puntos de inundación que ni la Defensa Civil ni los habitantes de São Caetano do Sul detectaron durante la inundación.

“Nuestra idea fue crear una metodología de soporte destinada a los tomadores de decisiones. Simulamos cómo serán esos cambios en el uso del suelo durante los próximos años y también sus impactos sobre la red de escurrimiento fluvial. A partir de allí es posible efectuar simulaciones con escenarios. Un ejemplo de ello consiste en cruzar los milímetros de lluvias en un determinado intervalo de tiempo para proyectar qué puede ocasionar esto en un área del municipio. De este modo, los gestores podrían tomar decisiones apuntando a evitar daños, tanto económicos como en pérdidas de vidas”, afirma Escobar Silva.

Los investigadores hacen hincapié en la necesidad de que los municipios cuenten con bases de datos actualizadas para la concreción de este tipo de trabajos, tal como es el caso de São Caetano do Sul. “El modelo funciona y se alimenta con datos. Es importante que las ciudades cuenten con bancos de información actualizados, que incluyan registros referentes a casos extremos, tales como grandes crecidas e inundaciones”, sostiene De Almeida.

En intensa conurbación con la capital paulista y con las localidades vecinas Santo André y São Bernardo do Campo, el municipio de São Caetano do Sul tiene un historial de inundaciones: fueron 29 entre 2000 y 2022, de acuerdo con los investigadores.

Por otra parte, es la ciudad más sostenible entre las 5.570 de Brasil de acuerdo con el Índice de Desarrollo Sostenible de las Ciudades (IDSC). Y con una población estimada en alrededor de 162 mil habitantes, cuenta con el 100 % de los domicilios conectados al alcantarillado sanitario adecuado, un 95,4 % de los domicilios urbanos en vías públicas con arbolado y un 37 % en vías con urbanización adecuada (presencia de alcantarillas de drenaje, aceras, pavimentación y cordones), de acuerdo con el Instituto Brasileño de Geografía y Estadística (IBGE).

Puede leerse el artículo intitulado Assessing the Extent of Flood-Prone Areas in a South-American Megacity Using Different High Resolution DTMs en el siguiente enlace: www.mdpi.com/2073-4441/15/6/1127.