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Riesgo de inundación en España: análisis y soluciones para la generación de territorios resilientes

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Academic year: 2021

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Riesgo de inundación en España:

análisis y soluciones para la

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Riesgo de inundación en España:

análisis y soluciones para la generación

de territorios resilientes

Editores:

Mª Inmaculada López Ortiz Joaquín Melgarejo Moreno

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© los autores, 2020

© de esta edición: Universitat d’Alacant ISBN: 978-84-1302-091-4

Reservados todos los derechos. No se permite reproducir, almacenar en sistemas de recuperación de la información, ni transmitir alguna parte de esta publicación, cualquiera que sea

el medio empleado -electrónico, mecánico, fotocopia, grabación, etcétera-, sin el permiso previo de los titulares de la propiedad intelectual.

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Coordinado por: Patricia Fernández Aracil

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ÍNDICE

PRESENTACIÓN: DE LAS ROGATIVAS A LA GESTIÓN DE LAS INUNDACIONES EN ESPAÑA, Mª Inmaculada López Ortiz y Joaquín Melgarejo Moreno ... 13 PRÓLOGO: CONVIVIR CON LA INUNDACIÓN, Jorge Olcina Cantos ... 21 BLOQUE I. FENÓMENOS HIDROMETEOROLÓGICOS Y PLANIFICACIÓN

TERRITORIAL ... 25 EFICACIA DE LAS MEDIDAS MULTI-ESCALA PARA REDUCIR EL POTENCIAL EROSIVO Y LOS ARRASTRES DE SEDIMENTOS EN CUENCAS SEMI-ÁRIDAS, Luis G. Castillo Elsitdié, Juan T. García Bermejo, Juan Manuel García-Guerrero, José María Carrillo Sánchez, Francisco Javier Pérez De La Cruz ... 27 PRECIPITACIONES INTENSAS EN LA COMUNIDAD VALENCIANA. ANÁLISIS, SISTEMAS DE PREDICCIÓN Y PERSPECTIVAS ANTE EL CAMBIO

CLIMÁTICO, Jorge Tamayo Carmona, José Ángel Núñez Mora ... 49 LIMITACIONES AL USO DEL SUELO EN ZONAS INUNDABLES: LEGISLACIÓN DE AGUAS, URBANÍSTICA Y DE PROTECCIÓN CIVIL, Ángel Menéndez Rexach ... 63 FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE LOS SISTEMAS DE ALERTA ANTE

INUNDACIONES, Gregorio Pascual Santamaría ... 83 REVISIÓN DE LOS EVENTOS MÁXIMOS DIARIOS DE PRECIPITACIÓN EN EL DOMINIO CLIMÁTICO DE LA MARINA ALTA Y LA MARINA BAJA

(ALICANTE), Javier Valdés Abellán, Mauricio Úbeda Müller ... 109 INUNDACIONES Y CAMBIO CLIMÁTICO EN EL MEDITERRÁNEO, María del Carmen Llasat Botija ... 127 DANA 2019 Y ASPECTOS RELATIVOS A LA ESTIMACIÓN Y TRATAMIENTO DEL RIESGO ASOCIADO A INUNDACIONES, Luis Altarejos García, Juan T. García Bermejo, José María Carrillo Sánchez, Juan Manuel ... 143 IMPLANTACIÓN DEL SERVICIO SMART RIVER BASINS EN LA VEGA BAJA DEL SEGURA, Álvaro Rogríguez García, Ramón Bella Piñeiro, Xavier Llort, Simón José Pulido Leboeuf, Manuel Argamasilla Ruiz ... 167 METEOROLOGÍA DE LAS INUNDACIONES MEDITERRÁNEAS, Agustí Jansà Clar

... 185

IMPLANTACIÓN DE UN SISTEMA INTEGRADO DE PREDICCIÓN Y ALERTA DE INUNDACIONES EN GALICIA, Jerónimo Puertas Agudo ... 207 PLATAFORMAS DE ALERTA TEMPRANA Y DE GESTIÓN DE AVENIDAS.

VISIÓN DESDE LA ADMINISTRACIÓN LOCAL, Miguel Fernández Mejuto ... 225 EL RIESGO DE INUNDACIÓN EN RAMBLAS Y BARRANCOS

MEDITERRÁNEOS, Ana Mª Camarasa-Belmonte . ... 239 ESTADO DE IMPLANTACIÓN DE LOS PLANES DE GESTIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIÓN (P.G.R.I.) EN ESPAÑA, Mónica Aparicio Martín, Juan Francisco

Arrazola Herreros, Francisco J. Sánchez Martínez ... 257 INUNDABILIDAD Y PLANIFICACIÓN URBANISTICA: HACIA EL

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TERRITORIO, Pedro Górgolas Martín ... 281 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD QUÍMICA DE LOS AZARBES DEL BAJO

SEGURA Y EL BAIX VINALOPÓ TRAS LAS INUNDACIONES DE SEPTIEMBRE DE 2019, Gema Marco Dos Santos, Ignacio Meléndez Pastor, María Belén Almendro

Candel, José Navarro Pedreño, Ignacio Gómez Lucas ... 305 DELIMITACIÓN DE ZONAS INUNDABLES: EVOLUCIÓN LEGISLATIVA Y

RÉGIMEN VIGENTE, Ángel Menéndez Rexach ... 315 PARTICULARIDADES DE LA PERIURBANIZACIÓN EN EL LITORAL

MEDITERRÁNEO COMO CONDICIONANTE DEL RIESGO DE INUNDABILIDAD, Antonio Gallegos Reina ... 325 LA CARTOGRAFÍA DE VULNERABILIDAD COMO BASE DE LOS PLANES DE EMERGENCIA: ANÁLISIS-DIAGNÓSTICO DEL TÉRMINO MUNICIPAL DE DAYA VIEJA (ALICANTE), Antonio Oliva Cañizares, Alejandro Sainz-Pardo Trujillo y Esther Sánchez Almodóvar ... 333 VULNERABILIDAD Y CAMBIO CLIMÁTICO TERRITORIAL EN LA

SUBCUENCA DEL RÍO MACHÁNGARA, PROVINCIA DEL AZUAY (ECUADOR), Johnny Mena Iza, Yessenia Alquinga Herrera, Teresa Palacios Cabrera ... 347 PREDICCIÓN DE INUNDACIONES A PARTIR DE TORMENTAS DE DISEÑO Y CAMBIOS EN EL TERRITORIO EN CINCO CUENCAS HIDROLÓGICAS (SE ESPAÑA), Antonio Jódar Abellán, Javier Valdés Abellán, Concepción Pla, Miguel Ángel Pardo Picazo, Pedro Jiménez Guerrero, Daniel Prats ... 357 ESTIMACIÓN GEOESTADÍSTICA DE CAUDALES MÁXIMOS DE AVENIDA EN EL TRAMO TORO-ZAMORA: POSIBLE INCIDENCIA DE LA SINUOSIDAD DEL RÍO DUERO EN LA LAMINACIÓN DE LAS PUNTAS DE CRECIDA, José Fernando Muñoz Guayanay, Carolina Guardiola Albert y Andrés Díez Herrero ... 367 EFECTOS DE LA DANA DE SEPTIEMBRE DE 2019 SOBRE LA SALINIDAD DE LOS SUELOS Y LAS AGUAS EN LA ZONA DE CARRIZALES

(ELCHE-ALICANTE), José Miguel de Paz, Alberto Lamberti, Fernando Visconti ... 377 PREVENCIÓN FRENTE A PRESENCIA DE TRIHALOMETANOS EN EL AGUA DE CONSUMO HUMANO DURANTE INUNDACIONES, Arturo Albaladejo Ruiz, María Yolanda Pérez Bragado ... 389 ANÁLISIS DEL CAMBIO DE USO DEL SUELO Y SU IMPACTO EN LA

RESPUESTA HIDROLÓGICA EN LA CUENCA DEL EMBALSE DE GUADALEST, Teresa Palacios Cabrera, Javier Valdés Abellan, Antonio Jódar Abellán, Rafael Alulema . 399 RECIENTES EPISODIOS DE LLUVIAS E INUNDACIONES EN LA DEPRESIÓN PRELITORAL MURCIANA, Encarnación Gil-Meseguer, Miguel Borja Bernabé-Crespo, José María Gómez-Espín ... 409 RECIENTES EPISODIOS DE LLUVIAS E INUNDACIONES EN EL LITORAL DE LA REGIÓN DE MURCIA, Miguel Borja Bernabé-Crespo, Encarnación Gil- Meseguer, José María Gómez-Espín ... 419 SISTEMA DE ALERTA ANTE INUNDACIONES EN LA CIUDAD DE MURCIA, Pedro Daniel Martíenz Solano, Lorena Martínez Chenoll, Dorota Nowicz ... 431 CONFLICTOS ENTRE DESARROLLO URBANO E INUNDABILIDAD EN LA AGLOMERACIÓN URBANA DE GRANADA, Alejandro L. Grindlay Moreno, F. Emilio, Molero Melgarejo, Jorge Hernández Marín ... 441

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VARIABILIDAD DE LA PRECIPITACIÓN EN LA CUENCA DEL SEGURA DURANTE 1951-2018, Amar-Halifa-Marín, Miguel Ángel Torres Vázquez, Juan Sndrés García-Valero, Antonio Jesús Castillo Cascales, Juan Esteban Palenzuela Cruz ... 451 LOS BARRANCOS DE LA SIERRA DE ORIHUELA EN LAS INUNDACIONES DEL BAJO SEGURA: EL CASO DE LA RAMBLA DE BONANZA, Estela García Botella, Antonio Prieto Cerdán, Juan Antonio Marco Molina, Pablo Giménez Font, Ascensión Padilla Blanco ... 465 INUNDACIÓN POR TSUNAMIS. SIMULACIONES NUMÉRICAS A MUY ALTA RESOLUCIÓN, Carlos Sánchez Linares, Alejandro González del Pino, Jorge Macías

Sánchez ... 477

LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LOS ÁMBITOS URBANOS. UN ELEMENTO A TENER EN CUENTA PARA LA PLANIFICACIÓN DEL TERRITORIO, Luis Miguel García Lozano ... 489 BLOQUE II. MEDIDAS DE MITIGACIÓN E INFRAESTRUCTURAS ... 499

ORDENACIÓN DEL TERRITORIO PARA LA GESTIÓN DEL RIESGO DE

INUNDACIONES: PROPUESTAS, Jorge Olcina Cantos ... 501 EVOLUCIÓN DE LA GESTIÓN DE LAS INUNDACIONES EN ESPAÑA: RETOS FUTUROS, Teodoro Estrela Monreal ... 517 LA GESTIÓN DE LAS AGUAS PLUVIALES EN ÁREAS URBANAS: DE RIESGO A RECURSO, María Hernández Hernández, David Sauri Pujol, Álvaro-Francisco Morote Seguido ... 531 CRECIDAS, INUNDACIONES Y RESILIENCIA: RESTAURACIÓN FLUVIAL CONTRA LOS FALSOS MITOS, Alfredo Ollero Ojeda ... 549 EXPERIENCIAS Y PROPUESTAS PARA AUMENTAR LA RESILIENCIA URBANA FRENTE A INUNDACIONES, Mª Elena García de Consuegra Priego ... 569 ESTADO DE RIESGO DE LA VEGA BAJA DEL RÍO SEGURA FRENTE A

INUNDACIONES. NECESIDAD DE REALIZAR UN PLAN DE

INFRAESTRUCTURAS HIDRÁULICAS, José Vicente Benadero García-Morato, Pedro Ignacio Muguruza Oxinaga, Jordi Marín Abdilla ... 591 INCREMENTO DE LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO Y POSIBLE NO ESTACIONARIEDAD DE FENÓMENOS HIDROLÓGICOS EXTREMOS

RELATIVOS A CRECIDAS E INUNDACIONES, Francisco Cabezas Calvo-Rubio .... 611 EL EFECTO LAMINADOR DE LOS EMBALSES DURANTE LAS AVENIDAS, Luis Garrote de Marcos, Paola Bianucci ... 629 LAS POLÍTICAS DE GESTIÓN DE RIESGOS Y DESASTRES DE DISTINTOS ORGANISMOS MULTILATERALES Y SU REPERCUSIÓN SOBRE EL

DESARROLLO DE INFRAESTRUCTURAS DE PROTECCIÓN FRENTE A

INUNDACIONES, Ignacio Escuder Bueno ... 647 LA ADAPTACIÓN COMO HERRAMIENTA CLAVE PARA DISMINUIR LOS

RIESGOS DE INUNDACIÓN, Francisco Javier Sánchez Martínez, Mónica Aparicio Martín, Juan Francisco Arrazola Herreros ... 659 ESTUDIO DE IMPACTO DE TSUNAMIS EN LAS COSTAS ESPAÑOLAS, Miguel Llorente Isidro, Marta Fernández-Hernández, Alejandro González del Pino, Julián García-Mayordomo, Juan Vicente Cantavella Nadal, Jorge Macías Sánchez, Juan-Tomás Vázquez, Carlos Sánchez Linares, Carlos Paredes Bartolomé, Ricardo León Buendía ... 684

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ENFOQUE PROBABILÍSTICO PARA LA SEGURIDAD HIDROLÓGICA DE INFRAESTRUCTURAS, Alvaro Sordo-Ward, Iván Gabriel-Martín, Luis Garrote de

Marcos ... 701 CONSIDERACIONES SOBRE LA PELIGROSIDAD EN ZONAS URBANAS

FRENTE A NUNDACIONES MEDIANTE SIMULACIONES A PARTIR DE MODELOS 2D, José María Carrillo Sánchez, Luis G. Castillo Elsitdié, Juan T. García Bermejo, Juan Manuel García-Guerrero, Luis Altarejos García, Francisco Javier Pérez De La Cruz ... 723 LA GESTIÓN EXTRAORDINARIA DE GRANDES INFRAESTRUCTURAS

DURANTE LA DANA DE SEPTIEMBRE DE 2019: EL AZUD DE OJÓS, Carlos Marco Ayala ... 743 NUEVOS USOS EN EL NUEVO CAUCE DEL TURIA COMPATIBLES CON SU DEFENSA DE VALENCIA FRENTE A INUNDACIONES, Francisco J. Vallés-Morán, Beatriz Nácher Rodríguez ... 759 SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE. TIPOS Y OBJETIVOS, Héctor Fernández Rodríguez, Arturo Trapote Jaume, Miguel Fernández Mejuto ... 773 INFLUENCIA DE LOS SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS) EN EL DISEÑO DE COLECTORES Y EN EL RIESGO DE INUNDACIÓN, Arturo Trapote Jaume ... 787 RESEARCH ON URBAN WATERLOGGING IN CHINA, Yang Yang ... 797 GESTIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIÓN EN LA PLANIFICACIÓN

HIDROLÓGICA DE LA DEMARCACIÓN HIDROGRÁFICA DEL SEGURA, José Alberto Redondo Orts, M. Inmaculada López Ortiz ... 805 EL PROBLEMA DE LA ESCORRENTÍA PLUVIAL EN EL NÚCLEO URBANO DE ASPE (ALICANTE), Esther Sánchez Almodóvar, Javier Martí Talavera ... 817 AS OBRAS DE PREVENÇÃO DE INUNDAÇÕES NO MARCO DA ECONOMIA CIRCULAR, Felipe da Silva Claudino ... 829 DEFINICIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA AMENAZA HIDROLÓGICA.

DESARROLLO DE UN MODELO METODOLÓGICO PARA LA GESTIÓN

RESILIENTE DE LAS INFRAESTRUCTURAS HIDRÁULICAS URBANAS, Ramón Egea Pérez, Francisco José Navarro González ... 841 EFECTO SOBRE LAS INUNDACIONES DE LA IMPLEMENTACIÓN DE

PRÁCTICAS AGRÍCOLAS EN LA RAMBLA DEL ALBUJÓN, Adrián López

Ballesteros, Javier Senent Aparicio, Julio Pérez Sánchez, Patricia Jimeno Sáez ... 855 METODOLOGÍA DE REHABILITACIÓN DE REDES DE DRENAJE MEDIANTE LA INCLUSIÓN DE ELEMENTOS DE CONTROL HIDRÁULICO, Leonardo Bayas-Jiménez, F. Javier Martínez-Solano, Pedro L. Iglesias-Rey ... 863 SOSTENIBILIDAD COMO MEDIDA DE MITIGACIÓN DE INUNDACIONES: UNA BREVE REFLEXIÓN, Francine Cansi, Paulo Márcio Cruz, Liton Lannes Pilau Sobrinho

... 873

LA RAMBLA DE ABANILLA-BENFERRI COMO PARADIGMA PARA EL ESTUDIO DEL CONOCIMIENTO TRADICIONAL RELATIVO AL

APROVECHAMIENTO DE LAS AGUAS DE AVENIDA, Juan Antonio Marco Molina, Pablo Giménez Font, Ascensión Padilla Blanco, Estela García Botella, Antonio Prieto

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LA RECUPERACIÓN DE COSTES Y LA FINANCIACIÓN DE LAS MEDIDAS DE MITIGACIÓN DE DAÑOS DE INUNDACIONES, Marcos García-López, Borja

Montaño, Joaquín Melgarejo ... 897 SISTEMA DE RETENCIÓN DE SÓLIDOS Y ELEMENTOS FLOTANTES

PROCEDENTES DE ALIVIOS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO EN LA CIUDAD DE ALICANTE, Luis Gabino Cutillas Lozano, Miguel Rodriguez Mateos ... 907 SOLUCIONES A LAS INUNDACIONES DE LA CALA DE FINESTRAT, Miguel Angel Pérez Pascual, Pablo Alemany Sánchez ... 917 BLOQUE III. EVALUACIÓN SOCIOECONÓMICA, AMBIENTAL Y JURÍDICA ... 931

PLANIFICACIÓN SECTORIAL Y GESTIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIONES: AVANCES EN LA ESTRATEGIA DE INTEGRACIÓN TÉCNICO-JURÍDICA,

Asensio Navarro Ortega ... 933 SEGURO DE INUNDACIÓN EN ESPAÑA: EL SEGURO DE RIESGOS

EXTRAORDINARIOS, Francisco Espejo Gil ... 957 LA COMUNICACIÓN, UN PILAR FUNDAMENTAL EN LA GESTIÓN DE

RIESGOS NATURALES, Fermín Crespo Rodríguez ... 973 VULNERABILIDAD Y ADAPTACIÓN A LAS INUNDACIONES EN ESPACIOS TURÍSTICOS DEL LITORAL MEDITERRÁNEO, Anna Ribas Palom ... 983 LA RESPONSABILIDAD DE LA ADMINISTRACIÓN EN SUPUESTOS DE DAÑOS ORIGINADOS POR INUNDACIONES: SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO, Jesús Conde Antequera ... 1001 EVALUACIÓN DE IMPACTO SOCIAL COMO HERRAMIENTA PARA LA

GESTIÓN DEL RIESGO DE DESASTRE POR INUNDACIÓN, Antonio Aledo, Pablo Aznar-Crespo, Guadalupe Ortiz ... 1023 LAS NUEVA ESTRATEGIA DEL DERECHO EN LA REGULACIÓN Y GESTIÓN DE LOS RIESGOS DE INUNDACIONES, José Esteve Pardo ... 1041 METODOLOGÍA Y RESULTADOS DEL ESTUDIO DE COSTE BENEFICIO PARA OBRAS ESTRUCTURALES EN LOS PLANES DE GESTIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIÓN (P.G.R.I.), Francisco J. Sánchez Martínez, Juan Antonio Hernando Cobeña, Mónica Aparicio Martín, Silvia Cordero Rubio, Miguel Aldea Pozas, Elena Martínez Bravo

... 1049

ANÁLISIS DE LA PERCEPCIÓN SOCIAL PARA LA GESTIÓN Y

COMUNICACIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIONES, Juan Antonio García Martín, María Amérigo Cuervo-Arango, José María Bodoque del Pozo, Andrés Díez-Herrero, Raquel Pérez-López, Fernando Talayero Sebastián ... 1069 ¿ES LA NORMATIVA ESPAÑOLA UNA HERRAMIENTA ADECUADA PARA LA PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS NATURALES?, Jesús Garrido Manrique ... 1087 EL FORO FUERZA VEGA BAJA: NECESIDADES Y POSIBILIDADES DE

FINANCIACIÓN, Armando Ortuño Padilla, Santiago Folgueral Moreno, Fabio Amorós Fructuoso ... 1107 METODOLOGÍAS PARA LA ESTIMACIÓN ECONÓMICA DE LOS DAÑOS

CAUSADOS POR AVENIDAS E INUNDACIONES, Alberto del Villar García ... 1129 LA FORMACIÓN Y PERCEPCIÓN SOBRE EL RIESGO DE INUNDACIÓN. UNA EXPLORACIÓN A PARTIR DE LAS REPRENSENTACIONES SOCIALES DEL FUTURO PROFESORADO DE EDUCACIÓN PRIMARIA, Álvaro-Francisco Morote,

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María Hernández ... 1143 EL ANÁLISIS COSTE-BENEFICIO Y LA EVALUACIÓN DE LOS RIESGOS DE INUNDACIÓN, Patricia Fernández Aracil ... 1153 ECONOMIA CIRCULAR: A REUTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS NO

SETOR URBANÍSTICO COMO BENEFÍCIO DO TURISMO NACIONAL, Joline Picinin Cervi ... 1163 LECCIONES DEL ETNOCONOCIMIENTO INDÍGENA PARA LA GESTIÓN DEL RIESGO POR INUNDACIONES SÚBITAS. EL CASO DE LA COMUNIDAD

INDÍGENA NASA (CAUCA-COLOMBIA), Isaleimi Quiguapumbo Valencia, Antonio Aledo Tur, Sandra Ricart Casadevall ... 1171 ENSAYO SOBRE LA CONSTRUCCIÓN SOCIAL DE LA AMENAZA:

INUNDACIONES EN LA CUENCA DEL RÍO JUQUERI, SÃO PAULO – BRASIL, Rodolfo Baesso Moura, Fernando Rocha Nogueira, Rafael Costa e Silva, Samia Nascimento Sulaiman, Lucas Rangel Eduardo Silva, João Henrique José Vieira ... 1181 PROGRAMA DE EDUCACIÓN INFANTIL EN EL RIESGO DE INUNDACIONES ‘VENERO CLARO-AGUA’ (ÁVILA), Andrés Díez Herrero, Mario Hernández Ruiz, Pablo Díez Marcelo, Carlos Carrera Torres ... 1191 MEJORA DE LA PERCEPCIÓN Y CONOCIMIENTO INFANTIL SOBRE EL

RIESGO DE INUNDACIONES: PROGRAMA ‘VENERO CLARO-AGUA’ (ÁVILA), Mario Hernández Ruiz, Miguel García-Pozuelo Ben, Andrés Díez Herrero, Carlos Carrera Torres ... 1201 PRIMERA APROXIMACIÓN AL REGISTRO DE AVENIDAS E INUNDACIONES HISTÓRICAS EN LA PROVINCIA DE SEGOVIA, Andrés Díez Herrero ... 1211 MANIFESTACIONES CULTURALES POPULARES EN TORNO A LAS AVENIDAS E INUNDACIONES EN LA PROVINCIA DE SEGOVIA, Andrés Díez Herrero ... 1221 MEDIDAS Y ACCIONES PREVENTIVAS CONTRA INUNDACIONES EN LA

CUENCA DEL SEGURA: UNA PERSPECTIVA HISTÓRICO-JURÍDICA, Francisco José Abellán Contreras ... 1231 LAS NARRATIVAS DE LOS PLANES GUBERNAMENTALES COMO UNA

ESTRATEGIA PARA LA IMPOSICIÓN DE UN NUEVO CICLO DE EXPLORACIÓN EN LA REGIÓN AMAZÓNICA: EL CASO DE LAS

HIDROELÉCTRICAS EN BRASIL, Pedro Abib Hecktheuer, Maria Cláudia da Silva Antunes de Souza ... 1241 ESTIMACIÓN ECONÓMICA DE DAÑOS POTENCIALES SOBRE

INFRAESTRUCTURAS DE TRANSPORTE POR INUNDACIONES EN EL TRAMO TORO-ZAMORA, Lei Dai, Manuel Romana García, Andrés Díez Herrero ... 1257 EL GÉNERO COMO FACTOR DE FORMULACIÓN PARA LA CREACIÓN DE POLÍTICAS PÚBLICAS AMBIENTALES, Marcus Alexsander Dexheimer, Mably

Rosalina Fernandes ... 1267 CARTOGRAFÍA DE RIESGOS DE INUNDACIÓN Y PLANIFICACIÓN.

PROPUESTAS PARA BRASIL DESDE LA EXPERIENCIA ESPAÑOLA, Andrés Molina Giménez, Ximena Cardozo Ferreira ... 1275 EVALUACIÓN DE LA INTEGRACIÓN DE LA DIMENSIÓN SOCIAL Y LA

PARTICIPACIÓN PÚBLICA EN LOS PLANES DE GESTIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIÓN: ¿CAMBIO O CONTINUIDAD PARADIGMÁTICA?, Ángela Olcina-Sala, Guadalupe Ortiz, Pablo Aznar-Crespo ... 1283

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RESPONSABILIDAD ADMINISTRATIVA DE LOS ENTES LOCALES POR FALTA DE MANTENIMIENTO O INDADECUACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE

SANEAMIENTO Y ALCANTARILLADO, Belén Burgos Garrido ... 1293 DE LA ROGATIVA POR EL AGUA A LA INTERVENCIÓN PREVENTIVA POR INUNDACIÓN. LA HUELLA DEL DERECHO EN LA FACHADA MEDITERRÁNEA PENINSULAR (I), Mª Magdalena Martínez Almira ... 1305 PUBLICACIONES CIENTÍFICAS ESPAÑOLAS SOBRE INUNDACIONES EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL: ANÁLISIS BIBLIOMÉTRICO DE LA WEB OF

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REVISIÓN DE LOS EVENTOS MÁXIMOS DIARIOS DE

PRECIPITACIÓN EN EL DOMINIO CLIMÁTICO DE LA

MARINA ALTA Y LA MARINA BAJA (ALICANTE)

Javier Valdés Abellán

[email protected] https://orcid.org/0000-0003-3570-4983

Mauricio Úbeda Müller

[email protected]

Departamento de Ingeniera Civil, Universidad de Alicante, España

RESUMEN

La caracterización del régimen extremal de precipitaciones de una determinada región, depende de un conjunto de variables que intervienen en la definición de región homogénea. Este hecho hace que la definición de región homogénea nos dirija al uso de herramientas y técnicas de análisis multivariable. Entre las alternativas actualmente más aceptadas en el campo de la identificación de regiones homogéneas, podemos hablar de las técnicas de clusterización o el análisis de componentes principales. En este trabajo se ha optado por la aplicación de la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA) sobre las variables originales estandarizadas, identificando aquellas direcciones con una menor varianza. Para ello se analizaron 19 índices climáticos extremales relacionados con la precipitación máxima diaria de un total de 287 estaciones de AEMET, ubicadas en la Comunidad Valenciana, con registros mayores de 30 años. La región homogénea obtenida consta de 99 estaciones a las que se aplicó el test de discordancia de Hosking y Wallis. El resultado final ha sido la definición de una región homogénea con 90 estaciones y un total de 3.346 registros. Tal y como ha quedado demostrado en estudios previos (Francés, 1998), el régimen de lluvia extremales del levante peninsular presenta una particularidad basada en la presencia de dos poblaciones diferentes asociadas, por lo que la función elegida para realizar el ajuste fue la Two-Component Extreme Value (TCEV). El ajuste de esta distribución precisa de series de gran longitud que incorporen valores de ambas poblaciones, por lo que, en la región homogénea antes definida, se ha realizado un Ajuste Regional de Frecuencias (ARF), utilizando la variable regional. La definición de atípico se realizó mediante el test de Grubbs. El ajuste de las probabilidades empíricas de la variable regional a la distribución TCEV, ha permitido la cuantificación de los cuantiles correspondientes a altos periodos de retorno de dicha variable, lo que a su vez permite la obtención de los cuantiles locales asociados. Como conclusión del trabajo se obtiene un mapa con los valores locales de la precipitacion maxima diaria correspondientes a un periodo de retorno de 100 años.

1. INTRODUCCIÓN Y CASOS DE ESTUDIO

El Ministerio de Fomento en su publicación Máximas lluvias diarias en la España peninsular (1999), realiza un análisis regional de las series anuales de máximas lluvias diarias. Para ello divide la Península en regiones homogéneas y considera el Levante peninsular como una única región homogénea, la 0801, con un coeficiente de variación de la variable estadística de precipitación máxima diaria anual mayor de 0.52. En el análisis regional de frecuencias se utiliza la variable

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regional conocida como índice de avenida, y se considera, que la distribución de frecuencias que mejor ajusta esta variable en la región 0801 es la SQRT-ET-max de tres variables.

Figura 1. Diferentes regiones climáticas según el estudio de Máximas lluvias diarias en la España peninsular (1999).

Posteriormente en la Memoria Técnica que acompaña la elaboración del Mapa de Caudales Máximos (CEDEX, 2011), se modifica la delimitación anterior, diferenciando dos zonas al norte y sur del rio Algar, regiones 82 y 72. Este trabajo de no introduce cambio alguno en cuanto a la distribución de frecuencias de las precipitaciones máximas, y se limita a señalar que, en el Levante peninsular, para cuencas menores de 50 Km2 de superficie, no se puede aplicar el método racional para el cálculo de

caudales punta y para periodos de retorno mayores a 25 años. De esta forma la aplicación informática CAUMAX (versión mayo 2014), fruto del trabajo de Mapa de Caudales Máximos (CEDEX, 2011), no provee de valores de precipitación máxima diaria en las regiones 72 y 82 para los cuantiles asociados a los periodos de retorno mayores de 25 años.

Figura 2. Diferentes regiones climáticamente homogéneas según CEDEX (2011).

Este estudio del CEDEX (2011) introduce, en el cálculo de los caudales máximos, una distribución de 4 variables, la Two-Component Extreme Value (TCEV) (Rossi et al., 1984), que como veremos

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Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

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más adelante, representa mejor el comportamiento de generación de avenidas en el Levante peninsular. La distribución TCEV de 4 variables necesita para su ajuste un largo registro que incorpore datos atípicos (llamamos valores atípicos, a los registros que pertenecen a la población representada por la segunda rama de la TCEV). Su ajuste local se realiza de forma independiente para cada una de las ramas.

Dado que los registros de caudales no son abundantes, los valores atípicos necesarios para ajustar la segunda rama correspondiente a los valores extraordinarios de alto periodo de retorno hacen uso de datos históricos no sistemáticos (Francés, 1998). La figura 3 muestra el ajuste en la Memoria Técnica que acompaña la elaboración del Mapa de Caudales Máximos (CEDEX junio, 2011), correspondiente al rio Júcar en la Estación de Huerto de Mulet. En esta figura 3 puede observarse como la práctica totalidad de los datos correspondientes al segundo tramo de la curva ajustada se corresponde con valores procedentes de información histórica de avenidas. A partir de estos ajustes locales, se calculan los caudales máximos para cuencas mayores de 50 Km2, la primera rama se ajusta a partir de datos

locales obtenidos por métodos hidrometereológicos, y la segunda rama se ajusta mediante un análisis regional que incluye un estudio para correlacionar los parámetros de la segunda y primera rama.

Figura 3. Caudales (en m3/s) observados mediante el sistema SAIH y procedentes de información

histórica y su ajuste mediante una función TCEV. Fuente: Memoria Técnica que acompaña la elaboración del Mapa de Caudales Máximos (CEDEX, 2011).

Es conocido que en el Levante peninsular, tal y como ha quedado demostrado en estudios previos (Francés, 1998), el clima mediterráneo ibérico presenta una particularidad basada en la presencia de dos poblaciones diferentes de lluvias asociadas a los periodos extraordinarios, que se representan adecuadamente por las dos ramas de la distribución TCEV, por lo que la utilización de la SQRT-ET-max, no permite, para periodos de retorno mayores 25 años, un correcto ajuste de las precipitaciones máximas.

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En efecto, los registros de la estación de AEMET con mayor número de años en la provincia: Ciudad Jardín de Alicante (8025), determinan unas probabilidades empíricas de no superación, sensiblemente diferentes a las estimadas por la distribución SQRT-ET-max. La figura 4 incluye el ajuste local de la estación, según el mapa de Precipitaciones Máximas en la España peninsular y los dos valores atípicos detectados, producidos en 1982 y 997. Evidentemente el ajuste estadístico del Mapa de precipitaciones máximas en la España peninsular no es correcto en el caso de Alicante, ya que si en un periodo de 150 años de registros, dos superan los 220 mm/d, el periodo de retorno de esa lluvia seria del orden de 75 años y no de más de 500 como indica la gráfica.

Figura 4. Correlación entre los valores atípicos de la Precipitación diaria máxima y los cuantiles recogidos en el Mapa de Precipitaciones Maximas en Ciudad Jardín 8025 (Alicante). Fuente: M. Ubeda Muller. Apuntes de Trazado y Drenaje de Carreteras, del Grado en Ingeniería Civil EPSUA. En la Memoria Técnica de los trabajos realizados en 1998 por la UPV y la Conselleria de Obras Públicas (Machi Fellici, 2008), se descarta la distribución SQRT-ET-max y se introduce la distribución TCEV en el cálculo de los cuantiles de la precipitación máxima diaria para T=100 años y T =500 años. Este ajuste es posible porque la estación de Ciudad Jardín dispone de registros de 150 años y además contiene dos valores atípicos.

En la figura 5 observamos diversos ajustes en la estación de AEMET de Ciudad Jardín. Las funciones de probabilidad de Gumbel y SQRT-ET-max se alejan sensiblemente de las probabilidades empíricas. La distribución de probabilidad TCEV, varía en función del registro considerado, aunque su ajuste en todos los casos es mucho mejor que las anteriores. En el ajuste de 1997 se incorporaba el valor atípico que se produjo ese año, en el ajuste de 2015, se introducen 18 nuevos valores sin atípicos, por lo que, al disminuir la varianza de la segunda rama, disminuye el cuantil de 500 años, se mantiene el cuantil de 100 años y aumenta el cuantil de 25 años.

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Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

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Figura 5. Diversas series de Precipitación diaria máxima registradas en la estación de Ciudad Jardín (8025 Alicante) ajustados mediante diversas funciones de distribución. Fuente: M. Ubeda Muller.

Apuntes de Trazado y Drenaje de Carreteras, del Grado en Ingeniería Civil EPSUA.

En el resto de estaciones de la región, con menor longitud de registros o sin observaciones atípicas entre su serie registrada, no es posible realizar el ajuste local de una distribución TCEV correctamente o en caso de realizarse, debe asumirse que las inferencias para periodos de retorno altos pueden no ser correctas. En estos casos, debe recurrirse a un Análisis Regional de Frecuencias (ARF) con objeto de obtener unas inferencias correctas.

En el análisis regional, la falta de información asociada a localizaciones concretas es contrarrestada con la información disponible en las estaciones de toda la región homogénea, las cuales presentan un comportamiento hidrológico similar. En este sentido el análisis regional de precipitaciones máximas es más robusto que el de caudales máximos, ya que estos dependen de factores locales, como la pendiente y la permeabilidad de la cuenca, variables que son más difíciles de regionalizar.

Para realizar el ARF, es necesario definir en primer lugar una región homogénea y una variable regional. De esta forma se incrementa sensiblemente la longitud de las series disponibles, además de integrar en una única estación virtual los atípicos de toda la región, lo que permite ajustar una distribución como la TCEV a la variable regional.

En los trabajos realizados por la CHJ y la UPV para la evaluación del riesgo de inundación en las comarcas de Las Marinas en Alicante (CHJ, 2013a; CHJ, 2013b) se realizó el cálculo de los cuantiles de precipitación diaria máxima anual, para diversos períodos de retorno, mediante un análisis regional que cubría los límites administrativos de las comarcas de la Marina Alta y Marina Baja, ignorando otros criterios más objetivos a la hora de definir la región climática homogénea. De las diferentes distribuciones estudiadas, se consideró que la que mejor se ajustaba era la TCEV. De los estudios anteriores, se puede considerar que la distribución estadística que mejor se ajusta al régimen de lluvias máximas en el Levante peninsular es la TCEV, para cuyo ajuste, dada la escasa longitud de registros

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y atípicos, es necesario realizar un Análisis Regional de Frecuencias (ARF), para lo que hay que delimitar previamente una región homogénea y verificar que las estaciones interiores geográficamente a la misma no son discordantes debido a errores o efectos de carácter local.

Ajustada la distribución de la variable regional de la estación regional, y calculados sus cuantiles para diversos periodos de retorno, se calculan los cuantiles locales, mediante una transformación inversa. El cálculo de los cuantiles locales de la precipitación máxima diaria para periodos de retorno de 100 años y 500 años es necesario para el diseño de obras de drenaje transversal de cuencas de tamaño medio, en las que se utilizan modelos hidrometereológicos para la estimación de los caudales máximos.

En el Levante peninsular no se dispone, de forma generalizada, de los valores de los cuantiles más elevados de las precipitaciones máximas diarias, por lo que se recurre, para el cálculo de los caudales máximos de cuencas de tamaño medio, a extrapolar los datos de los caudales obtenidos en grandes cuencas. En la Memoria Técnica que acompaña la elaboración del Mapa de Caudales Máximos (CEDEX junio, 2011), al utilizarse la distribución SQRT-ET-max, se limita, en las regiones 72 y 82, el cálculo hidrometereológico a la primera rama de la distribución, ajustándose la segunda rama mediante un análisis regional que incluye la estimación por regresión de su parámetro de posición. Sin embargo, en las cuencas mayores de 500 Km2 el análisis de regresión, sí que se extiende a toda

la serie, lo que puede generar incertidumbres en la estimación de los cuantiles más elevados.

Su aplicación práctica genera caudales irreales y excesivamente elevados. Por tanto, el objetivo del presente trabajo es realizar una revisión de los eventos máximos diarios en la región homogénea desde el punto de vista del clima que incluya la función TCEV y todos los episodios extraordinarios de precipitación producidos en los últimos años.

2. METODOLOGÍA

2.1. Información meteorológica

La información pluviométrica de partida fue facilitada por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Se trabajó con datos de precipitación diaria, obtenidas en intervalos de 24 h con comienzo y fin a las 7 h de cada día.

En principio y puesto que inicialmente se desconocía el alcance de la región homogénea, se trabajó con la información procedente de toda la Comunidad Valenciana. Una vez definida la región, el proceso continuó exclusivamente con las estaciones localizadas en el interior de la región homogénea. El número de estaciones inicial fue de 712 estaciones con longitudes temporales muy variables y por lo general escasa para los objetivos planteados en este estudio (el valor promedio de número de años completos era inferior a 20 años). Posteriormente se descartaron los datos procedentes de estaciones con un registro inferior a 20 años completos, reduciéndose el número total de estaciones estudiadas a 287 y aumentando su longitud media a más de 37 años completos. La distribución espacial de las estaciones analizadas aparece recogida en la figura 6.

(18)

Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

115

Figura 6. Localización de las estaciones consideradas en el estudio.

2.2. Caracterización de los eventos extremos de precipitación

Con objeto de caracterizar el régimen de precipitación extremo de una región, no es suficiente con observar y analizar la variable de precipitación máxima en 24h, pese a ser este índice estadístico el de uso más extendido. En un trabajo conjunto de la Comisión de Climatología de la Organización Mundial Meteorológica (CCI), del proyecto Clima y Océano: variabilidad, predictibilidad y cambios (CLIVAR-WCRP) y el equipo de Expertos en la detección e índices del cambio climático (ETCCDI) (Karl et al., 1999) se definió un conjunto de 27 índices climáticos extremales basados en información diaria de temperatura y precipitación. Estos índices han sido aplicados posteriormente en multitud de investigaciones posteriores sobre el clima, tanto en su caracterización como en el estudio de un potencial cambio (Manton et al., 2001; Wang and Zhou, 2005; Zhang et al., 2005; Zhang et al., 2011). De entre estos 27 índices, en el presente trabajo se seleccionaron los 12 índices relacionados con la precipitación, los cuales vienen recogidos en la tabla 1.

(19)

116

Tabla 1. Definición de los 12 índices de precipitación extremal empleados, junto con una breve descripción y sus unidades.

Adicionalmente, y como elemento diferenciador en este trabajo con respecto a estudios previos como Santos et al (2017), se consideró también entre los descriptores e índices a considerar en la caracterización del régimen de precipitación extremal la altitud de la estación, los L-momentos de segundo, tercer y cuarto orden obtenidos de forma adimensional y finalmente los parámetros de la función de distribución de Gumbel obtenidos mediante el método de la máxima verosimilitud una vez han sido excluidos los valores atípicos (tabla 2). Estos estadísticos fueron obtenidos a partir de la muestra de R1d (precipitación diaria máxima anual) para cada estación y su inclusión en el análisis PCA se justifica en que podrían llegar a ser elementos que introdujesen una caracterización más acertada de las regiones homogéneas.

Los L-momentos son combinaciones lineales de los momentos ponderados probabilísticamente y fueron introducidos por Greenwood et al (1979). Son especialmente útiles los momentos lineales de 1º orden, λ1, que se corresponde con la media), el de 2º orden, λ2, que mide la escala de la distribución

indicando el grado de dispersión de los datos; el de 3º orden, λ3, que hace referencia a la asimetría y

el de 4º orden, λ4, que indica el apuntamiento o kurtosis de la distribución.

Nombre Definición Uds

Alt Altitud de la estación m L-Cv L-Momento de 2º orden adimensional - L-Cs L-Momento de 3º orden adimensional - L-Ck L-Momento de 4º orden adimensional - parGum1 Parámetro de localización de la función de distribución de Gumbel mm/d parGum2 Parámetro de dispersión de la función de distribución de Gumbel mm/d Tabla 2. Definición de los parámetros adicionales considerados en el presente trabajo para la

caracterización extremal de la precipitación.

Nombre Definición Uds

Ptot Precipitación total anual en días húmedos (precipitación ≥ 1 mm) mm R1d Precipitación diaria máxima anual mm R5d Precipitación máxima anual en 5 días consecutivos mm R95 Precipitación total anual en días muy húmedos (precipitación > percentil 95) mm R99 Precipitación total anual en días extremadamente húmedos (precipitación > percentil 99) mm SDII Precipitación total anual dividido entre el número de días húmedos mm·

d-1

R10 Número de días anual con precipitación superior o igual a 10 mm d R20 Número de días anual con precipitación superior o igual a 20 mm d CWD Máximo número de días húmedos (precipitación ≥ 1 mm)

consecutivos d

CDD Máximo número de días no húmedos (precipitación < 1 mm) consecutivos d R95PTOT Porcentaje de la precipitación anual total precipitada en días muy húmedos (precipitación > percentil 95) % R99PTOT Porcentaje de la precipitación anual total precipitada en días extremadamente húmedos (precipitación > percentil 99) %

(20)

Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

117

Con objeto de poder establecer comparaciones entre diferentes estaciones de cara a una futura definición de región homogénea, resulta imprescindible definir los L-momentos de forma adimensional (τ2, τ3 y τ4) y para ello se calculan los cocientes de momentos lineales, dividiendo el

momento de 2º orden entre la media y los de mayor orden entre la medida de la escala (Hosking and Wallis, 1997) según las ecuaciones siguientes:

En cuanto a los valores parGum1 y paGum2, éstos se corresponden respectivamente con los parámetros μ y σ de la función de distribución de Gumbel (Gumbel, 1958) expresada del siguiente modo:

Estos parámetros fueron calculados sobre una muestra con ausencia de valores atípicos siguiente la metodología descrita y seguida por Fiorentino et al (1985) o por Frances (1997), realizando por tanto un ajuste a los eventos extraordinarios de bajo periodo de retorno. La detección de estos valores atípicos se realizó mediante un proceso iterativo siguiente la metodología descrita en Grubbs et al (1969).

2.3. Definición de región homogénea

La definición de regiones homogéneas desde un punto de vista climático es un proceso complejo y carente de una única alternativa en cuanto a la metodología universalmente aceptada lo que lleva aparejado, por tanto, la inclusión en el proceso de definición de región homogénea de decisiones que pueden ser consideradas subjetivas. Estos hechos no hacen sino agravarse cuando lo que se pretende no es definir la región homogénea desde un punto de vista del clima en su conjunto (precipitación, temperatura, vientos, etc), ni siquiera del régimen de precipitaciones en general sino, particularmente, desde el punto de vista del régimen de precipitación extremal.

Como se ha descrito en el apartado anterior, la caracterización del régimen extremal de precipitaciones de una determinada región no depende del valor de un único parámetro, sino que depende de un conjunto de variables, todas ellas intervinientes en la definición de región homogénea. Este hecho hace que la definición de región homogénea nos dirija al uso de herramientas y técnicas de análisis multivariable.

De la observación de la literatura científica sobre el tema, se observa que existe una gran variedad de alternativas metodológicas. La delimitación de regiones según áreas administrativas, pese a parecer incoherente desde el punto de vista climática es una opción que ha sido utilizada (BEABLE, 1982). Trabajos como el de SCHAEFER (1990) donde se definió la región en base a decisiones subjetivas de las características físicas de las regiones dando resultados aceptables ponen de manifiesto que no puede obviarse la presencia de descriptores entre las diferentes variables consideradas. A pesar de ello, las anteriores alternativas deben ser descartadas bajo el punto de vista de los autores, bien por falta de justificación física o bien por ignorar índices de precipitación importantes en la identificación de regiones como ha quedado demostrado en estudios posteriores (Santos et al., 2017). Además, no debe olvidarse el alto valor de subjetividad que presentan estos métodos y que, por tanto, impiden una aplicación objetiva en otras áreas de estudio diferentes a las que fueron aplicados inicialmente. Entre las alternativas actualmente más aceptadas en el campo de la identificación de regiones homogéneas, podemos hablar de las técnicas de clusterización o el análisis de componentes

2 3 4 2 3 4 1 2 2

;

;

L Cv

t

l

L Cs

t

l

L Ck

t

l

l

l

l

-

=

=

-

=

=

-

=

=

( - )

-( )

µ s

=

x e

F x

e

(21)

118

principales. Ambas opciones están preparadas para poder trabajar con información recogida en multitud de variables, las cuales se agrupan en vectores de n dimensiones (tantas como índices más descriptores hayan sido considerados) que son asociados a cada una de las estaciones analizadas. En este trabajo se ha optado por la aplicación de la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA) sobre las variables originales, metodología que es explicada en la siguiente sección con más detalle.

2.4. Análisis de Componentes Principales

El PCA es una técnica estadística muy extendida en el análisis de información multivariante y pueden encontrarse en la literatura científica buenos y muy completos desarrollos como por ejemplo en Jolliffe (2002). En estos casos, la información se encuentra contenida en una serie de variables. El elevado número de variables iniciales da lugar a un espacio muestral con muchas dimensiones que tiene como consecuencia una complejidad a la hora de poder extraer conclusiones y poder realizar inferencias. En estas situaciones, la aplicación de la técnica del PCA permite encontrar un número de nuevas componentes subyacentes (i.e., las componentes principales) con objeto de explicar la misma varianza inicialmente explicada en un alto número de variables, pero agrupada o condensada en un número menor. A partir de estas nuevas componentes explicativas puede incluso aplicarse técnicas de agrupamiento o clusterización con lo que ambas opciones antes descritas pueden llegar a considerarse como complementarias. La técnica de PCA ha sido aplicada en múltiples ocasiones en el ámbito de la climatología y más particularmente de la precipitación en diferentes regiones (Almazroui et al., 2015; Aravena and Luckman, 2009; Jones et al., 2014).

En el presente trabajo se aplicó la técnica de PCA sobre los 12 índices recogidos y descritos previamente en la tabla 1; y de manera alternativa sobre los 19 índices que engloban los 12 previos más los 7 adicionales recogidos en la tabla 2. El objetivo de estudiar ambas opciones fue valorar si la inclusión de las 7 variables adicionales podía mejorar la definición de región y la obtención de una primera componente con una mayor capacidad descriptiva de la varianza tras la aplicación de la PCA. En ambos casos, se trabajó con las variables originales estandarizadas, es decir, con media cero y desviación estándar igual a 1. Esto es así, porque el proceso de PCA identifica aquellas direcciones en las que la varianza es mayor de entre todas las variables incluidas en el análisis. Como la varianza de una variable se mide en su misma escala elevada al cuadrado, si no se estandariza las variables de manera previa, aquellas variables cuya escala sea mayor dominarán al resto y el resultado informará sobre la predominancia de una variable con respecto a otras que puede no ser cierta y responder únicamente a que dicha variable presenta una escala mayor que el resto.

La definición de los límites de la región homogénea se correspondió con la isolínea de valor cero correspondiente a la primera componente principal. Para ello fue necesario realizar una extrapolación espacial desde los puntos donde existían datos (las estaciones meteorológicas) al resto del territorio. Para tal fin se utilizó un kriging ordinario con una función tipo exponencial para explicar el variograma. La alternativa del kriging como método de interpolación espacial está considerada como una de las mejores opciones y su uso está más que difundido entre la literatura científica en todos los ámbitos, además del climático.

2.5. Identificación de estaciones discordantes

Definida la región, se realizó un test con objeto de identificar las estaciones cuya información es discordante con el grupo. La medida de la discordancia (D) se realizó en base al análisis de los valores de los L-momentos según una metodología expuesta en Hosking y Wallis (1997). En este caso, la medida de D se fundamenta en la representación de los valores de los L-Momentos adimensionales (τ2, τ3 y τ4) en un gráfico de tres dimensiones. Se considera como puntos discordantes aquellos que

(22)

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Por distancia excesiva se considera si el valor de la discordancia de una estación, Di, es superior a un

valor tabulado que depende del número de puntos de la nube. Para el caso de que el número de puntos (estaciones en el presente trabajo) sea superior a 15 el valor que determina aquellas estaciones discordantes es 3 (Hosking and Wallis, 1997).

En la aplicación de este test, la importancia de cada estación a la hora de posicionar el centroide en este espacio de tres dimensiones definido por el vector de posición (τ2, τ3, τ4) fue ponderado de

acuerdo a la longitud total de la serie, de modo que aquellas estaciones con un periodo de observación más largo obtuvieron una mayor importancia que aquellas estaciones con periodos de observación más corto.

2.6 Regionalización de la precipitación y ajuste a una TCEV

La información de R1d (precipitación diaria máxima anual) procedente de las estaciones concordantes fue regionalizada atendiendo a la transformación que ya introdujo Fiorentino et al. en 1985 y que aparece descrita en la siguiente ecuación.

Donde yreg,i,j se corresponde con el dato regionalizado xi.j, el cual procede de la estación j, siendo μj y

σj los parámetros de la función de distribución de Gumbel ajustada a una muestra que excluye los

valores atípicos de dicha estación. i se corresponde con el número de observaciones existentes en la estación j.

La función elegida para realizar el ajuste fue la Two-Component Extreme Value (TCEV). Tal y como ha quedado demostrado en estudios previos (Francés, 1998), el clima mediterráneo ibérico presenta una particularidad basada en la presencia de dos poblaciones diferentes asociadas a los periodos extraordinarios; los eventos extraordinarios son originados por lluvias cuya génesis y evolución es diferente; unos corresponden a episodios meteorológicos de grandes frentes de precipitación y otros se corresponden con episodios de formación de tormentas de tipo convectivo. La frecuencia de aparición de los eventos extraordinarios del primer tipo es mayor que las del segundo, y la intensidad registrada en estos eventos es menor. Normalmente los eventos de precipitación máximo asociadas al tipo de precipitación frontal suelen aparecer en invierno y durante la primavera, mientras que las formaciones tormentosas de tipo convectivo son más comunes a finales de verano y principios del otoño, asociándose normalmente estos eventos extraordinarios a fenómenos de Depresión de presión atmosférica Aislada en Niveles Altos (DANA).

En estas situaciones, la función TCEV permite y así se ha demostrado en estudios previos (Rossi et al., 1984) una correcta adaptación de la función a ambas familias de eventos extraordinarios (los de gran y los de pequeño periodo de retorno) a través de sus cuatro parámetros.

La función TCEV es en realidad una combinación de dos funciones de Gumbel y su función de probabilidad acumulada responde a la siguiente expresión:

donde las variables μ1, σ1, μ2 y σ2, se corresponde con los cuatro parámetros de forma de esta función.

, , ,

(

-

)

-

i j j reg i j j

x

y

µ

s

=

( - )1 ( - 2) - -1 2 -

-( )

·

x x e e TCEV

F

x

e

e

µ µ s s

=

(23)

120 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. Análisis de Componentes Principales y definición de la región homogénea

La aplicación de la técnica de PCA, en las dos opciones de 12 y 18 variables, permitió crear un nuevo conjunto de componentes. De estas, la primera componente fue capaz de explicar el 64.3 y el 52.9 % de la varianza de la muestra original en el caso de las opciones de 12 y 18 variables respectivamente. La segunda componente principal explicó fue capaz de explicar el 15.5 y 18.1% en el mismo orden previo. En el caso del análisis con la opción de 12 variables, sólo 3 fueron suficientes para explicar más del 90% de la varianza de los datos originales, en el caso de la opción de 18 variables hizo falta 5 componentes para sobrepasar este límite del 90% de varianza explicada.

Si observamos la importancia de cada variable empleada en la configuración de la componente principal más importante (figura 7) veremos que prácticamente todos los 12 índices definidos por el proyecto antes comentado y considerados en el análisis tienen un peso similar, no pudiendo descartar prácticamente ninguno excepto el número de días consecutivos sin lluvia, el cual realmente es un indicador poco valioso para definir el régimen de torrencialidad de una región.

Figura 7. Definición de los parámetros considerados en el presente trabajo para la caracterización extremal de la precipitación. Para cada parámetro se incluye su peso correspondiente en la

determinación de la primera componente.

El valor de la nueva componente principal de cada estación fue extrapolado espacialmente y la isolínea de valor cero, que marca la frontera de la región, fue obtenida con una y otra alternativa (figura 8). A la vista del resultado y de la práctica coincidencia de los límites de la región y de las estaciones meteorológicas que quedaban incluidas en la región se procedió a elegir la opción más sencilla, que fue exactamente la que utiliza los 12 índices y que hay ha sido utilizada en estudios previos (Santos et al., 2017).

(24)

Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

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Figura 8. Sección izquierda: límites de la región homogénea considerando 12 (línea azul) o 18 índices (línea roja). Sección derecha: distribución espacial del valor de la primera componente

principal en la zona de estudio.

La definición de los límites de la región permitió identificar un total de 99 estaciones en ubicada en el interior de la misma.

Como se observa, la región parte del golfo de Altea y se adentra siguiendo aproximadamente una línea recta hasta la ciudad de Alcoy. A partir de ese punto la línea sigue aproximadamente las estribaciones de los relieves montañosos más importantes como todo el relieve montañoso situado entre el valle de Cofrentes y las comarcas de la Ribera. Nótese que la presencia de las diferentes sierras ubicadas entre Alcoy y esta zona próxima a Enguera no distorsionan la posición de la frontera de la región. Justamente estas sierras como la sierra Grossa al norte de Ontinyent o la sierra del Benicadell tienen unas alineaciones NE-SO que no interfieren significativamente en el movimiento de los temporales procedentes del NE y que suelen estar asociados a los procesos lluviosos más importantes en la región.

Alcanzada la planicie definida por las comarcas de la Ribera, la Safor y L´Horta la región continúa siendo homogénea y no sufre variaciones hasta alcanzar justamente la ciudad de Valencia.

Una vez definida la región se aplicó el test de discordancia de Hosking y Wallis (1997) con objeto de eliminar las estaciones que pudiesen presentar valores discordantes con respecto a la media. El resultado de la aplicación de este test produjo como resultado la eliminación de 9 de las 99 estaciones ubicadas en la región en un proceso de 4 iteraciones hasta alcanzar un estado en que todas las estaciones consideradas eran concordantes entre sí.

3.2. Ajuste función TCEV y obtención de valores regionalizados de las observaciones R1d

Una vez definida los límites de la región homogénea y las estaciones concordantes, se procedió a transformar las observaciones de estas estaciones homogéneas en una variable regionalizada.

La variable regionalizada fue obtenida mediante la transformación mostrada en la sección 2.5 de este documento, que hace uso de los parámetros de forma de la función de Gumbel ajustados a la muestra de observaciones de cada estación habiendo sido excluidos previamente todas las observaciones atípicas. La definición de atípico se realizó mediante el test de Grubbs. Se obtuvo con este proceso una muestra de 3346 valores considerando el conjunto de estaciones de la región.

La figura 9 muestra la curva de frecuencias acumuladas asociadas al valor regional de la variable de precipitación diaria máxima anual. En esta misma figura 9 se han superpuesto 5 líneas rojas

(25)

122

correspondientes a los cuantiles asociados a los periodos de retorno de 25, 50, 100, 200 y 500 años. Como se puede observar, si el objetivo del estudio es inferir valores extremales asociados a altos periodos de retorno, la configuración actual de la figura 9 es inadecuada ya que la zona de interés se sitúa en una zona marginal del gráfico.

Figura 9. Valores de probabilidad acumulados asociados a la variable regional del índice de precipitación máxima anual para la región homogénea.

Para solucionar este hecho,se procede a realizar la transformación siguiente en el eje de ordenadas:

Mediante esta transformación la figura 9 queda transformada en la figura 10. Se observa en esta nueva figura 10 como la zona de interés asociada a periodos de retorno superiores a 10 años (valor de F(x) superiores a 0.9 y valores de –ln(-ln(Fx))) superiores a 2.25) se expande en comparación a la zona de valores inferiores a los anteriores, que resulta contraída.

Asimismo, mediante esta transformación se consigue que la función de probabilidad de Gumbel aparezca como una recta, y por tanto en caso de que la muestra analizada no siga esta función podrá ser fácilmente identificado. En este caso se observa como claramente se produce un cambio en la tendencia lineal aproximadamente de los valores observados en valores cercanos al periodo de retorno de 50 años (–ln(-ln(Fx))) igual a 3.90). Este hecho pone de manifiesto la presencia de dos familias de eventos extraordinarios, aquellos con periodo de retorno inferior a 50 años y aquellos con periodo de retorno superior a este valor frontera.

Además, esta particular forma de las probabilidades observadas pone de manifiesto el error cometido en caso de emplear la función de Gumbel en esta zona, ya que un ajuste lineal de los datos observados forzosamente dará lugar a valores estimados inferiores a los observados para el caso de periodos de retorno alto, siendo por tanto insuficiente cualquier diseño basado en estos datos hidrológicos.

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 -2 0 2 4 6 8 10 12 F(x ) YREGIONAL (-) Fexp(x) 10 25 50 100 200 500

ln( ln( ( )))

F x

(26)

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123

Figura 10. Valores de probabilidad acumulados transformados mediante doble logaritmo asociados a la variable regional del índice de precipitación máxima anual para la región homogénea. La bondad del empleo de la función TCEV es justamamente su flexibilidad para adaptarse a estas formas no rectas. La figura 11 muestra justamente el ajuste realizado a dicha muestra mediante las dos funciones comentadas de Gumbel y TCEV. El ajuste se realizó mediante los métodos de máxima verosimilitud y mediante minimización de una función objetivo definida como el error cuadrático medio entre las observaciones y las predicciones de la variable transformada. La definición del error cuadrático medio en base a la variable transformada (–ln(-ln(Fx))) y no en base a la probabilidad acumulada directa se realizó con objeto de primar un mejor ajuste en la zona de interés, considerada como la zona asociada a periodos de retorno superiores a 10 años e identificada en las figuras con la zona ubicada por encima de la primera línea roja (valor de 2.25).

Figura 11. Valores de probabilidad acumulados transformados mediante doble logaritmo asociados a la variable regional del índice de precipitación máxima anual para la región homogénea y

funciones de Gumbel y TCEV ajustadas a dicha muestra.

Una vez conseguida la función ajustada, ya se pudo obtener el valor de la variable regional asociad a diferentes periodos de retorno (tabla 3).

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 -2 0 2 4 6 8 10 12 -ln (-ln (F(x )) ) YREGIONAL (-) Fexp(x) 10 25 50 100 200 500 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 -2 0 2 4 6 8 10 12 -ln (-ln (F(x )) ) YREGIONAL (-) Fexp(x) GUMBEL TCEV

(27)

124

Periodo de retorno Valor estimado de la variable regional 10 2.64 25 3.67 50 5.34 100 6.96 200 8.85 500 11.52

Tabla 3. Definición de los parámetros adicionales considerados en el presente trabajo para la caracterización extremal de la precipitación.

2.4 Desregionalización de la variable ajustada y obtención de los mapas de precipitación máxima en 24h asociada a diferentes periodos de retorno

Obtenidos los valores reginales, se llevo a cabo un proceso de desregionalización, en la que a partir de los valores anteriores de valor regional asociado a unos periodos de retorno concretos, se obtuvo el valor de la R1D en cada una de las estaciones de la región asociado a esos mismos periodos de retorno.

La interpolación espacial de los valores de las diferentes estaciones al resto de la región, se realizó igual que ya se realizó con la interpolación de la componente principal dominante, mediante un kriging ordinario ajustando el variograma a una función exponencial.

La figura 12 muestra el mapa de precipitación diaria máxima asociada a un periodo de retorno de 100 años.

Figura 12. Definición de los parámetros adicionales considerados en el presente trabajo para la caracterización extremal de la precipitación.

Obsérvese que pese a que la zona con una misma homogeneidad y mayor valor de la componente principal (sección derecha de la figura 8) se extiende desde la comarca de la Marina Alta hasta prácticamente la ciudad de Cullera, no sucede así con los eventos de precipitación diaria máxima, los cuales están muy claramente concentrados en la comarca de la Marina Alta y en el sur de la comarca de la Safor. Esto es así porque aunque ambas zonas están identificadas con un mismo patrón de comportamiento regional, existe una diferencia de escala entre ambas.

(28)

Bloque I // Revisión de los eventos máximos diarios de precipitación en el dominio climático de la Marina Alta y la Marina Baja (Alicante)

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Los valores de los cuantiles para este periodo de retorno de 100 años se sitúan en el entorno de los 400 mm para el estadístico de precipitación diaria máxima. Estos valores de precipitación diaria máxima decrecen rápidamente cuando nos alejamos tanto hacia el sur como hacia el norte. Puede asimismo observarse como los máximos valores de preciptiación se ubican en la zona perimetral de la región homogénea, justamente donde antes se ha comentado que se sitúan las estribaciones montañosas más importantes y con una mayor influencia en cuanto a la generación de procesos de precipitación con génesis convectiva, tan típicos de la región mediterránea.

4. CONCLUSIONES

Las principales conclusiones de este trabajo se indican a continuación:

• Los eventos de precipitación extrema en el Levante peninsular son una amenaza muy importante, con consecuencias catastróficas tanto economicas como desde el punto de vista de pérdida de vidas humanas. Esta amenza exige un rigor en el estudio y cuantificación de la misma, con objeto de planificar y gestionar adecuadamente los riesgos derivados de esta amenaza.

• El regimen de lluvias extremas, que se produce en el Levante peninsular, presenta dos poblaciones diferentes, cuya distribucion de frecuencias de no superación puede representarse mediante una única distribucion TCEV. Cada rama de la misma representa a cada una de las poblaciones.

• Para el ajuste de una distribucion TCEV, es fundamental disponer de una serie de registros suficientemente larga para que incorpore valores de ambas poblaciones. En la mayoria de las estaciones, las series no incorporan los valores atipicos necesarios para ajustar la segunda rama de la TCEV, por lo que hay que realizar un Ajuste Regional de Frecencias, que permita incorporar en una unica estacion regional todos los atipicos detectados.

• Para realizar el ARF es necesario delimitar previamente una region homogenea, cuya delimitacion se desconoce a priori, por lo que es necesario recurrir a técnicas de clusterización. En este trabajo se ha optado por la aplicación de la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA).

• Delimitada la región homogénea, se realiza un análisis para rechazar aquellas estaciones discordantes debido a errores o efectos locales y se realiza el ajuste de la distribución TCEV de la variable regional que permite calcular los cuantiles locales.

• El cálculo de los cuantiles locales permite realizar el cálculo por métodos hidrometereológicos, de los caudales máximos asociados a cada cuantil de precipitación.

REFERENCIAS

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