Las inundaciones de los ríos son uno de los desastres naturales más comunes y devastadores de la Tierra. En la última decada, Las inundaciones 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. Cambio climático, que se prevé que aumente las precipitaciones en determinadas zonas del planeta, podría hacer que las inundaciones de los ríos en estos lugares sean más frecuentes y graves en las próximas décadas.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, analiza lo que se necesitaría para que los satélites de observación de ríos se convirtieran en una herramienta aún más útil para mitigar los daños por inundaciones y mejorar la gestión de los embalses a nivel mundial casi en tiempo real.

"Los sistemas de alerta temprana de inundaciones tradicionalmente dependen de redes de medición que detectan inundaciones más arriba del río, pero los datos de los indicadores son cada vez más escasos, "dijo George Allen, autor principal de la nueva investigación e hidrólogo del JPL. "Nuestro estudio muestra que hay espacio para que los satélites ayuden a llenar el vacío. Pero para que los satélites informen sobre la mitigación de inundaciones en tiempo real, tienen que proporcionar datos a los administradores del agua en un lapso de tiempo suficientemente corto ".

Las inundaciones de los ríos ocurren cuando un canal se llena de agua más allá de la capacidad de sus orillas, normalmente debido a las fuertes lluvias. La inundación viaja a lo largo del curso del río como una ola, moviéndose río 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 se propagan las inundaciones a través de los ríos del planeta, Allen y sus colegas ejecutaron un modelo numérico simple de ondas de flujo que usaban información como el ancho, Pendiente, profundidad y rugosidad (la cantidad de fricción que experimenta el agua cuando viaja a lo largo de un río) de los ríos de todo el mundo. Después de analizar la velocidad de las olas a través de 11 millones de millas (17,7 millones de kilómetros) de ríos alrededor del planeta, Los investigadores encontraron que las olas de inundación que viajan a su velocidad máxima tardan un tiempo medio de tres días en llegar a la siguiente presa río abajo. cuatro días para llegar a la siguiente ciudad río abajo y seis días para salir del sistema fluvial por completo.

El equipo comparó los resultados de su modelo con los registros de alta de más de 20, 000 estaciones de medición del Servicio Geológico de EE. UU. A lo largo de alrededor de 40, 000 millas (64, 400 kilómetros) de variados sistemas fluviales en los Estados Unidos. Descubrieron que el modelo estimaba velocidades de onda más rápidas que las que mostraban los datos del medidor.

"Eso se esperaba, basado en el hecho de que estamos modelando ondas que se mueven a velocidades máximas, mientras que los datos del medidor están analizando todo tipo de velocidades de onda:velocidades bajas, altas velocidades, todo en el medio, "Allen dijo." De esta manera, nuestro estudio estima el peor de los casos de qué tan rápido pueden moverse las inundaciones por los ríos ".

Luego, los científicos utilizaron sus hallazgos de velocidad de onda para calcular la latencia de los datos:la rapidez con la que se deben descargar los datos satelitales, procesados ​​y puestos a disposición del público para que sean útiles para los sistemas de alerta temprana de inundaciones y otras estrategias de mitigación de inundaciones en tiempo real, así como la gestión de embalses. En particular, se centraron en los datos futuros de la próxima misión de la NASA en superficie de agua y topografía oceánica (FODA). EMPOLLÓN, programado para lanzarse en 2021, está diseñado específicamente para observar ríos. Eso es porque tiene una órbita repetida de 21 días y podrá detectar olas de inundación, particularmente en los grandes ríos de latitudes más altas. Los investigadores descubrieron que hacer que los datos FODA estén disponibles pocos días después de haber sido adquiridos por la nave espacial podría ser útil para la mitigación de inundaciones en tiempo real. En comparación con los satélites pasados ​​o actuales que proporcionan información sobre ríos e inundaciones, DAFO proporcionará mapas nunca antes vistos de la altura del río, lo que permite una predicción más fiable del momento y la magnitud de las inundaciones.

If the data were to be processed in two days or less, Allen's team calculated, it would be ready for emergency managers before at least two-thirds of observed waves reached the next downstream city. For dams, the quick turnaround of satellite measurements would give advance notice to downstream reservoirs in at least half of the cases when SWOT detects a flood wave.

"There is a trade-off between data latency and data quality, " said Cédric David of JPL, who directed the new study and is a member of SWOT's science team. "Entonces, do we want to wait to get the best data possible, or do we want to get a rough version of what's going on now, so we can provide actionable information? As we prepare for new satellite missions like SWOT, that's when we start asking these types of questions."

Satellite data that could inform flood early warning systems would be particularly useful for developing nations, where either there are insufficient river gauges or countries do not share gauge data with their downstream neighbors, Allen said.

Results of the study are published in the journal Cartas de investigación geofísica .