Hay varios factores que juegan un papel importante en el desarrollo de inundaciones:la temperatura del aire, la humedad del suelo, la profundidad de la nieve y las precipitaciones diarias en los días previos a una inundación. Para comprender mejor cómo los factores individuales contribuyen a las inundaciones, los investigadores de la UFZ examinaron más de 3500 cuencas fluviales en todo el mundo y analizaron eventos de inundaciones entre 1981 y 2020 para cada una de ellas.
El resultado:las precipitaciones fueron el único factor determinante en sólo alrededor del 25% de las casi 125.000 inundaciones. La humedad del suelo fue el factor decisivo en poco más del 10% de los casos, y el deshielo y la temperatura del aire fueron los únicos factores en sólo alrededor del 3% de los casos.
En cambio, el 51,6% de los casos fueron causados por al menos dos factores. Alrededor del 23%, la combinación de precipitación y humedad del suelo ocurre con mayor frecuencia.
Sin embargo, al analizar los datos, los investigadores de la UFZ descubrieron que tres, o incluso los cuatro, factores pueden ser conjuntamente responsables de una inundación.
Por ejemplo, la temperatura, la humedad del suelo y la profundidad de la nieve fueron factores decisivos en unas 5.000 inundaciones, mientras que los cuatro factores fueron decisivos en unas 1.000 inundaciones. Y no solo eso:"También hemos demostrado que las inundaciones se vuelven más extremas cuando intervienen más factores", afirma el Dr. Jakob Zscheischler, jefe del departamento "Riesgos ambientales compuestos" de la UFZ y autor principal de un artículo publicado en la revista Avances científicos .
En el caso de las inundaciones de un año, el 51,6% se puede atribuir a varios factores; en el caso de inundaciones de cinco y diez años, el 70,1% y el 71,3% respectivamente pueden atribuirse a varios factores. Cuanto más extrema es una inundación, más factores determinantes existen y es más probable que interactúen en la generación del evento. Esta correlación a menudo también se aplica a cuencas fluviales individuales y se denomina complejidad de inundaciones.
Según los investigadores, las cuencas fluviales de las regiones del norte de Europa y América, así como de la región alpina, tienen una baja complejidad de inundaciones. Esto se debe a que el deshielo es el factor dominante en la mayoría de las inundaciones, independientemente de su magnitud. Lo mismo se aplica a la cuenca del Amazonas, donde la alta humedad del suelo resultante de la temporada de lluvias es a menudo una de las principales causas de inundaciones de diversa gravedad.
En Alemania, el Havel y el Zusam, un afluente del Danubio en Baviera, son cuencas fluviales que tienen una baja complejidad de inundaciones. Las regiones con cuencas fluviales que tienen una alta complejidad de inundaciones incluyen principalmente el este de Brasil, los Andes, el este de Australia, las Montañas Rocosas hasta la costa oeste de los EE. UU. y las llanuras de Europa occidental y central.
En Alemania esto incluye el Mosela y la parte alta del Elba. "Las cuencas fluviales de estas regiones suelen tener varios mecanismos de inundación", afirma Jakob Zscheischler. Por ejemplo, las cuencas fluviales de las llanuras europeas pueden verse afectadas por inundaciones provocadas por la combinación de fuertes precipitaciones, deshielo activo y alta humedad del suelo.
Sin embargo, la complejidad de los procesos de inundación en una cuenca hidrográfica también depende del clima y de las condiciones de la superficie terrestre de la cuenca hidrográfica respectiva. Esto se debe a que cada cuenca hidrográfica tiene sus propias características especiales. Entre otras cosas, los investigadores observaron el índice de humedad del clima, la textura del suelo, la cubierta forestal, el tamaño de la cuenca del río y el gradiente del río.
"En las regiones más secas, los mecanismos que conducen a las inundaciones tienden a ser más heterogéneos. Para inundaciones moderadas, normalmente bastan unos pocos días de fuertes lluvias. Para inundaciones extremas, es necesario que llueva más tiempo en suelos ya húmedos", dice el autor principal. Dr. Shijie Jiang, que ahora trabaja en el Instituto Max Planck de Biogeoquímica en Jena.
Los científicos utilizaron aprendizaje automático explicable para el análisis. "En primer lugar, utilizamos los posibles factores determinantes de las inundaciones:la temperatura del aire, la humedad del suelo y la profundidad de la nieve, así como la precipitación semanal (cada día se considera un factor determinante individual) para predecir la magnitud de la escorrentía y, por lo tanto, el tamaño de la inundación. " explica Zscheischler.
Luego, los investigadores cuantificaron qué variables y combinaciones de variables contribuyeron a la escorrentía de una inundación en particular y en qué medida. Este enfoque se conoce como aprendizaje automático explicable porque descubre la relación predictiva entre los impulsores de inundaciones y la escorrentía durante una inundación en el modelo entrenado.
"Con esta nueva metodología, podemos cuantificar cuántos factores determinantes y sus combinaciones son relevantes para la aparición y la intensidad de las inundaciones", añade Jiang.
Se espera que los hallazgos de los investigadores de la UFZ ayuden a predecir futuras inundaciones. "Nuestro estudio nos ayudará a estimar mejor las inundaciones especialmente extremas", afirma Zscheischler.
Hasta ahora, las inundaciones muy extremas se han estimado extrapolando a partir de inundaciones menos extremas. Sin embargo, esto es demasiado impreciso porque los factores contribuyentes individuales podrían cambiar su influencia para diferentes magnitudes de inundaciones.
Más información: Shijie Jiang et al, Los efectos agravantes en los impulsores de inundaciones desafían las estimaciones de inundaciones fluviales extremas, Avances científicos (2024). DOI:10.1126/sciadv.adl4005. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4005
Información de la revista: Avances científicos
Proporcionado por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes
