Mapa de precipitaciones mximas

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Mapa de precipitaciones máximas

• Antonio Mestre Barceló
• Instituto Nacional de Meteorología
• Ministerio de Medio Ambiente

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Esquema de la presentación.

• Introducción el marco climático
• Los métodos de tratamiento de la información
  climática para evaluación del riesgo de
  ocurrencia de precipitaciones intensas métodos
  basados en enfoque estadístico frecuencial
  frente a métodos físicos.
• Las actividades del INM en materia de estudios
  hidroclimáticos para apoyo a una mejor evaluación
  de la avenida de proyecto.

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Introducción el marco climático

• La determinación de zonas inundables y el diseño
  de obras de infraestructura hidráulica, tales
  como canales, presas, azudes de derivación,
  sistemas de drenaje de carreteras y aeropuertos o
  redes de alcantarillado requiere la previa
  estimación de los caudales máximos que pueden
  circular por el cauce de un río con una
  determinada probabilidad de ocurrencia.
• Para la estimación de estos caudales de diseño y
  suponiendo la adopción del método
  hidrometeorológico de simulación del proceso de
  generación de escorrentías a partir de las
  precipitaciones, constituye un requisito
  imprescindible el disponer de información
  climática de base amplia y específica.

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Introducción el marco climático (2)

• En el caso particular de España, por sus
  específicas condiciones geográficas y su
  heterogeneidad climática, la gama de escalas
  espaciales y temporales asociadas a los sistemas
  meteorológicos productores de precipitaciones
  intensas que son origen de situaciones de
  crecidas es muy amplia.
• Por ello para una caracterización completa del
  riesgo de episodios pluviométricos extremos que
  den lugar a inundaciones se requiere la
  utilización como información de base de registros
  históricos de precipitaciones puntuales
  acumuladas sobre intervalos temporales de
  duración variable desde minutos hasta varios días
  consecutivos.

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Introducción el marco climático (3)

• Así mismo se requiere un más amplio tratamiento
  de los datos puntuales para poder disponer de
  buenas estimaciones de la intensidades máximas de
  precipitación en áreas predefinidas.
• Es por otro lado de gran utilidad poder disponer
  de una evaluación, basada en un análisis de
  episodios, de los valores de los coeficientes de
  reducción areal que permitan estimar para cada
  zona las intensidades máximas areales en función
  del intervalo temporal de acumulación y de la
  extensión de la zona.

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Métodos de tratamiento de la información
climática para evaluación del riesgo de
inundaciones

• Métodos basados en un enfoque estadístico
  frecuencial.
• Métodos basados en un enfoque predominantemente
  físico.

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Los métodos frecuenciales (1)

• Se basan en el ajuste de los valores máximos
  anuales de precipitación a un modelo estadístico
  (ley de extremos).
• Mediante extrapolación de los datos observados se
  obtiene una estimación del valor de la
  precipitación correspondiente a una probabilidad
  de ocurrencia prefijada.
• En este modelo de tratamiento se admiten como
  hipótesis de partida
• Disponer de un registro pluviométrico
  suficientemente largo
• Las series son estacionarias.

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Los métodos frecuenciales (2)
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Los métodos frecuenciales (3)

• Ventajas
• Sencillez de aplicación.
• Solamente requieren el uso de datos de
  precipitación.
• Se pueden aprovechar las actividades llevados a
  cabo en relación con la mejora en las técnicas de
  ajuste en las colas de las distribuciones, en el
  tratamiento de muestras pequeñas y en las
  técnicas de regionalización y tratamiento
  espacial de la información.

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Los métodos frecuenciales (4)

• Limitaciones
• Las hipótesis de partida acerca de las series
  pluviométricas son restrictivas y, al menos en
  parte, contradictorias.
• Es necesario llevar a cabo una exptrapolación,
  sobre todo en la estimación de los cuantiles
  correspondientes a episodios pluviométricos muy
  infrecuentes.

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Los métodos frecuenciales (5)

• El esquema definido por los distintos niveles de
  detalle de la información hidroclimática
  requerida para estudios de evaluación
  cuantitativa del riesgo de inundaciones y
  obtención de la avenida de proyecto siguiendo el
  método frecuencial.
• Análisis frecuencial de precipitaciones máximas
  diarias puntuales.

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Los métodos frecuenciales (6)

• Modelización estadística de las precipitaciones
  máximas puntuales para distintos intervalos
  temporales inferiores al día pluviométrico.
  Obtención de las curvas intensidad-duración-frecue
  ncia.
• Extensión de la modelización estadística a las
  precipitaciones máximas areales para distintos
  intervalos temporales de acumulación y obtención
  regionalizada de los factores de reducción areal.

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Los métodos basados en un enfoque físico(1).

• Estos métodos se basan en
• Un análisis detallado de los mecanismos físicos
  que producen las precipitaciones intensas.
• La descomposición de un episodio de lluvias
  intensas según factores meteorológicos.
• A partir del uso de estos modelos se obtiene un
  valor determinista de la precipitación máxima
  que cabe esperar en una zona.

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Los métodos basados en un enfoque físico(2).El
método de la PMP

• Las principales características de este enfoque
  son
• Se obtiene una estimación de la mayor cantidad de
  precipitación físicamente posible en función de
  una serie de variables meteorológicas.
• Se basa en la realización de un análisis
  sintético de episodios significativos.
• Se lleva a cabo una recombinación de los
  elementos de estos episodios, de modo que se
  agrupen del modo pésimo.
• Se recurre en general al concepto de
  transposición de temporales.

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Los métodos basados en un enfoque físico(3).

• Ventajas.
• Coherencia física.
• Posibilidad de introducir tendencias en las
  variables climáticas básicas.
• Limitaciones
• Complejidad en el tratamiento.
• Amplios requerimientos de información
  meteorológica correspondiente a cada uno de los
  eventos analizados, información que no siempre
  está disponible con la densidad requerida.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (1)
precipitaciones diarias.

• Precipitaciones máximas diarias
• En relación con las precipitaciones máximas
  diarias se llevó a cabo un análisis regionalizado
  de las precipitaciones máximas diarias para
  distintos valores del período de retorno (Las
  precipitaciones máximas en 24 horas y sus
  períodos de retorno Un estudio por regiones,
  Ministerio de Medio Ambiente INM, 1998).
• La información de base utilizada fueron los datos
  de precipitación diaria de un total de 2270
  estaciones, seleccionadas según criterios de
  homogeneidad de las series, mediante contraste de
  la hipótesis de independencia de las
  observaciones y de que la serie pluviométrica
  objeto de análisis está extraída de una única
  población.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (2)
precipitaciones diarias

• El método estadístico de trabajo empleado se basó
  en el análisis de las series locales de
  precipitaciones máximas para cada estación
  pluviométrica y en la modelación estadística de
  la población de lluvias máximas diarias para
  distintos períodos de recurrencia mediante ajuste
  de los datos a una ley de extremos obteniéndose
  los parámetros de la distribución por el método
  de los momentos.
• Los resultados de este trabajo incluyeron para
  cada estación los valores máximos esperados de la
  precipitación diaria para 2,5,25,50,100, 250 y
  500 años, junto con los intervalos de confianza
  de la estimación para diversos niveles de
  confianza.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (3)
precipitaciones diarias

• El trabajo incluyó así mismo los diagramas de
  Gumbel para cada estación para que se pudiera
  apreciar la bondad del ajuste de los datos a la
  ley de máximos en cada caso y una amplia
  cartografía de los valores de las precipitaciones
  máximas esperadas en función del nivel de rareza
  del episodio.

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(No Transcript)
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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (4)
precipitaciones diarias

• En los estudios frecuenciales como el
  anteriormente citado es básico el trabajar con la
  información más actualizada posible, lo que exige
  el recálculo periódico de los períodos de retorno
  con inclusión de los datos climáticos
  disponibles.
• En relación con ello se han actualizado
  recientemente los valores de los períodos de
  retorno para un total de más de 2000 estaciones,
  disponiendo para ello de todos los datos en ese
  momento incluidos en la base de datos climática
  del INM.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (5)
precipitaciones diarias

• El procedimiento de cálculo de los períodos de
  retorno fue análogo al anteriormente indicado en
  el estudio regionalizado, con tratamiento
  individual de las series pluviométricas por
  estaciones.
• En este caso el ajuste se realizó por la ley de
  extremos denominada SQRT que tiene sobre otras
  distribuciones la ventaja de haber sido
  específicamente desarrollada para la modelación
  estadística de la población de precipitaciones
  máximas diarias, proporcionando por otro lado un
  tratamiento más adecuado de las colas de la
  distribución así como valores más conservadores
  de los cuantiles estimados.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (6)
extensión a intervalos de tiempo variables.

• Siguiendo el esquema anteriormente descrito se ha
  abordado recientemente la extensión del análisis
  frecuencial de precipitaciones extremas a
  períodos temporales variables, con la realización
  de un primer trabajo, que permite la obtención de
  las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) a
  nivel nacional (INM, 2003).
• La base de información utilizada para este
  trabajo ha sido la compuesta por los datos
  disponibles procedentes de bandas pluviográficas
  digitalizadas.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (7)
extensión a intervalos de tiempo variables.

• Se han incluido en este estudio un total de 67
  observatorios, según el criterio de que las
  series pluviográficas correspondientes
  contuviesen al menos 15 años de datos.
• A partir de esta información se generaron las
  series de intensidades máximas anuales de
  precipitación para cada uno de los observatorios
  seleccionados sobre distintos intervalos
  temporales de acumulación desde 5 minutos hasta
  72 horas, con objeto de cubrir la mayor gama
  posible de escalas temporales.
• Para la obtención de las curvas IDF se ajustaron
  las series de valores máximos anuales de
  intensidad a la ley SQRT, obteniéndose las
  intensidades máximas esperadas para distintos
  períodos de recurrencia para cada duración del
  episodio.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (8)
extensión a intervalos de tiempo variables.
25
Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (9)
extensión a intervalos de tiempo variables.
26
Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (10)
extensión a intervalos de tiempo variables.
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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (11)
extensión a precipitaciones máximas areales.

• Un aspecto de gran interés en planificación
  hidrológica citado es la modelación estadística
  de las precipitaciones máximas sobre áreas
  finitas.
• Un primer paso en este sentido en el INM es el
  reciente inicio de un estudio detallado a nivel
  nacional de los períodos de retorno de la
  precipitación media en retícula a partir del
  tratamiento y ajuste estadístico a distintas
  leyes de extremos de las series homogeneizadas de
  valores de precipitación diaria en retícula
  disponibles.

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Actividades recientes del INM en materia de
estudios de precipitaciones intensas (12)
extensión a precipitaciones máximas areales.

• El objetivo del proyecto es la obtención de
  precipitaciones máximas reticulares, inicialmente
  a nivel diario, para distintos períodos de
  retorno comparando el comportamiento de diversas
  leyes de extremos y métodos de ajuste y obtener
  los factores de reducción areal para cada zona.

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Precipitaciones máximas areales (retícula de
40x50Km, para un período de retorno de 10 años) .
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Precipitaciones máximas areales (retícula de
40x50Km, para un período de retorno de 100 años) .
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Conclusiones (1)

• El disponer de una amplia información climática
  constituye un elemento básico en planificación
  territorial en particular en la evaluación del
  riesgo de inundaciones.
• La evaluación zonificada del riesgo de
  inundaciones requiere el uso de datos de diversas
  variables, en particular precipitaciones máximas
  registradas sobre distintos intervalos de tiempo,
  así como evaluación de precipitaciones medias
  areales.

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Conclusiones (2)

• Existe una amplia variedad de técnicas bien
  estadísticas o basadas en modelos físicos para
  evaluar el riesgo climático de ocurrencia de
  lluvias muy intensas.
• Todas estas técnicas aportan información muy útil
  a efectos de planificación, siempre que se tengan
  en cuenta las hipótesis de partida de cada método
  y los límites de extrapolación admisibles en
  función de las series de datos de partida
  disponibles.

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Conclusiones (3)

• En el INM se han llevado y se desarrollan
  actualmente diversos proyectos orientados a la
  modelación estadística de las precipitaciones
  máximas que pueden caer en una determinada zona y
  período de acumulación y la estimación de los
  valores de los cuantiles de la precipitación para
  distintos períodos de retorno del evento, como
  información hidroclimática básica para la
  evaluación del riesgo de inundaciones y la
  obtención de parámetros de diseño de
  infraestructuras hidráulicas y sistemas de
  drenaje.

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Conclusiones (4)

• Pese a los esfuerzos que se llevan a cabo por
  diversos grupos, es preciso intensificar los
  esfuerzos investigadores para una mejor
  comprensión de los procesos físicos subyacentes
  en los fenómenos extremos, tanto a efectos de su
  predicción como de la evaluación climática del
  riesgo.
• Especial interés adquiere el estudio de la forma
  en la que el CC va a afectar a la frecuencia de
  ocurrencia de estos eventos de precipitaciones
  intensas y la repercusión que esto pueda tener en
  términos dedesarrollo de nuevos métodos de
  cálculo de parámetros básicos de diseño de
  infraestructuras hidráulicas basados en
  información climática y meteorológica. .