Un modelo estadístico innovador para la predicción de fuertes lluvias locales a corto plazo, presentado en una tesis de la UPV/EHU

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Los tanques de tormenta son una pieza imprescindible en las redes de saneamiento de aguas de ciudades como Bilbao, ya que pueden evitar inundaciones en situaciones de fuertes lluvias. Cumplen funciones de almacenamiento: cuando empieza a llover intensamente, retienen principalmente los primeros litros, impidiendo que el agua llegue de golpe a la planta de tratamiento. El problema es que, para poder hacerlos funcionar, es necesario saber con antelación que, efectivamente, va a llover con intensidad. Se calcula que hace falta un margen de seis horas para tenerlo todo preparado. Por esta razón, el físico Alejandro Fernández ha realizado pruebas con un innovador modelo de predicción estadístico, aplicándolo a la red de saneamiento del Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia.

La tesis doctoral presentada en la UPV/EHU se titula Modelo predictivo de precipitación aplicado a la gestión de la red de saneamiento del área metropolitana de Bilbao. Fernández ha estudiado el comportamiento de las variantes correspondientes a las precipitaciones en un perímetro reducido (10 x 15 km, aproximadamente) y con un intervalo de tiempo de entre 3 y 24 horas, y ha investigado hasta qué punto se pueden predecir las lluvias bajo estas condiciones.

La técnica Downscaling

Ha utilizado una técnica llamada downscaling o reducción de escala. Es decir, ha combinado varios métodos de obtención de datos útiles para predicciones a escala europea o mundial, y ha reducido dicha escala, hasta adaptarla a las dimensiones de Bilbao. Por ejemplo, ha tomado como base el reanálisis ERA-40 del Centro Europeo de Predicción a Medio Plazo (ECMWF); se trata de un estudio de los datos atmosféricos recogidos entre 1957 y 2002, y toma en cuenta, entre otros, la temperatura, la presión, la humedad y el viento. Fernández se ha valido también del método dinámico MM5. Éste sirve para obtener datos meteorológicos a tiempo real, así como para realizar simulaciones. Ha empezado el estudio con una escala a nivel mundial, y ha ido reduciendo las mallas hasta centrarse en Bilbao. Finalmente, también se han incluido los métodos estadísticos, junto con el reanálisis de datos y los métodos dinámicos. En este caso, el investigador ha buscado antecedentes, comparando el día de la predicción con días lluviosos anteriores de características parecidas.

Fernández ha realizado pruebas con la intención de validar el modelo, y para ello ha calculado tanto el número de aciertos como el de falsas alarmas. Lo ha comparado con varios métodos de predicciones pluviales no locales, y tal y como ha concluido, los resultados superan los de métodos como la climatología pura o algunos métodos dinámicos. Los resultados están, asimismo, al nivel de modelos más complejos que utilizan radares de tierra y satélites; por ejemplo, el denominado Nimrod. Por lo tanto, el modelo propuesto podría mejorar la gestión de la red de saneamiento de aguas del Gran Bilbao, según afirma la tesis. Sin embargo, también matiza que es necesario un mayor desarrollo de dicho modelo para que la gestión sea totalmente automática, y que por ahora la supervisión humana es imprescindible. Precisamente, Fernández propone proporcionar más datos al modelo para mejorarlo, como los de pluviometría local o aquellos recogidos en tiempo real por el radar de Punta Galea.

Episodios extremos, cada 250 años

Cuando se construye una red de saneamiento de aguas, también se debe tomar en cuenta la frecuencia con la que caen lluvias extremas en esa zona metropolitana. Fernández ha investigado en su tesis cómo predecir dicha frecuencia.

Para calcular la frecuencia, el investigador ha contrastado los métodos estadísticos Gumbel y Pareto. Su objetivo era el siguiente: conocer los umbrales máximos posibles, con un grado de seguridad de al menos el 95 %, de la intensidad de precipitación en las cercanías de Bilbao cada cierto número de años. Para comprobar que el cálculo ya mencionado cumple con un mínimo nivel de confianza, ha utilizado una técnica de simulación por ordenador llamada Bootstrap Resampling.

Según concluye, lluvias como las que asolaron Bilbao en 1983 pueden ocurrir con mayor frecuencia de la que se creía. Hasta ahora se pensaba que hechos así podían ocurrir cada 500 años a lo sumo, pero en realidad podría ocurrir, por término medio, una vez cada 250 años.

Sobre el autor

Alejandro Fernández Ferrero (Barakaldo, 1968) es licenciado en Ciencias Físicas y doctor en Ingeniería Física. Ha realizado la tesis bajo la dirección de Gabriel Ibarra Berastegi y Jon Saenz Agirre, profesores del Departamento de Mecánica de Fluidos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Bilbao y del Departamento de Física Aplicada II de la Facultad de Ciencia y Tecnología de Leioa, respectivamente. Actualmente, Fernández es titulado superior de los Servicios Técnicos del Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia. Ha realizado la tesis en la UPV/EHU y en el citado Consorcio.

Fuente: UPV/EHU

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