Portal tècnic

1. Funcionament de Pluviòmetres i pluvionivòmetres

Els pluviòmetres i pluvionivòmetres són instruments que mesuren la quantitat de precipitació (en forma de pluja o neu respectivament) en intervals de temps constant o variable. El més típic actualment és el pluviòmetre de balancí, que recull la precipitació en un con des d’on passa a un balancí amb dues cassoletes. L’aigua omple una cassoleta (volum equivalent a 0,1 o 0,2 l/m2) i quan és plena, el pes la fa bolcar i comença a omplir-se l’altre (Fig. 2). El pluviòmetre està controlat per una estació remota que acumula el nombre de bolcades cada cert temps (cinc minuts pels pluviòmetres de les conques internes de Catalunya i de la Confederació Hidrogràfica del Xúquer, i quinze minuts per els de l’Ebre). Els pluviòmetres que mesuren la precipitació acumulada són els anomenats totalitzadors, i els que mesuren el nivell que assoleix la precipitació recollida en un receptacle i ho van representant gràficament en una banda de paper, s’anomenen pluviògrafs (Fig.3). Els pluviòmetres oficials han de seguir les normes de l’Organització Mundial de Meteorologia (OMM), per la qual cosa es recomana que tinguin una superfície de recollida de 100 cm2.

Figura 2. Estructura del balancí d’un pluviòmetre exposada a CosmoCaixa (Font: GAMA)

La cota a la què s’emplaci el pluviòmetre determinarà el tipus de sensor que incorpori. A cotes superiors a 600 m s.n.m. s’utilitzen pluvionivòmetres de balancí amb calefacció, necessària per fondre la precipitació solida (neu, calamarsa). Per sota de la mateixa cota s’usen majoritàriament pluviòmetres de balancí tradicionals. Els primers depenen d’un sensor de temperatura per al bon funcionament, de tal manera que per sota de 0°C es connecti la calefacció i poder mesurar la precipitació sòlida en forma d’aigua líquida. A cotes altes també es poden utilitzar sensors ultrasònics de distància per mesurar el gruix de la neu (SMC).

Figura 3. Estació agrometeorològica de l’IRTA a Cabrils. En primer pla es veu un pluviòmetre totalitzador; a la dreta, de color blanc, un pluviòmetre de balancí; al fons a la dreta un pluviògraf, on la banda queda protegida per la carcassa cilíndrica (Font: GAMA)

La qualitat de les observacions pluviomètriques depèn de diversos factors:

a) La freqüència de les mesures
b) La ubicació de l’instrument
c) Les condicions de manteniment (per exemple les obstruccions per fulles afecten greument les mesures).

A més, s’ha de tenir en compte que el vent present durant el registre de les dades, pot afectar la fiabilitat del registre. En funció de l’angle d’incidència de les gotes o flocs de neu respecte a l’obertura de l’instrument, la quantitat d’aigua recollida pot.

Els pluviòmetres poden ser manuals o automàtics. A Europa i als Estats Units, el 70% dels pluviòmetres segueixen sent manuals, no obstant, tots els pluviòmetres de nova instal·lació són automàtics (Llasat et al., 2017) . Actualment, les mesures pluviomètriques solen anar acompanyar-des amb dades d’altres instruments, com les que proporcionen els sensors òptics (disdròmetres, principalment per recerca)) i els radars meteorològics (mesura i identificació de precipitació, tant per recerca com operativament). 

2. El cas d’Espanya

A nivell estatal, a Espanya les xarxes de pluviòmetres automàtiques de més precisió temporal són les xarxes SAIH (Sistema Automàtic d’Informació Hidrològica) dissenyades especialment per a la predicció i seguiment d’avingudes. Aquesta pràctica va adquirir molta rellevància després de les inundacions que van destruir la presa de Tous a l’octubre de 1982. La mesura de la precipitació és competència de l’Agència Estatal de Meteorologia i dels serveis meteorològics autonòmics (en aquest cas, el Servei Meteorològic de Catalunya), però al ser una variable fonamental tant en la gestió de recursos com en la prevenció d’avingudes, les diferents confederacions hidrogràfiques tenen les seves pròpies xarxes de pluviòmetres.

3. El cas de Catalunya

A Catalunya es disposa de la xarxa SAIH de Conques Internes de Catalunya (CIC) i de la corresponent a la part catalana de la Confederació Hidrogràfica de l´Ebre (CHE). D’altra banda, el Servei Meteorològic de Catalunya (SMC) disposa d’una xarxa de 180 estacions meteorològiques automàtiques (XEMA) (Farnell i Rigo, 2020) entre els sensors de les quals es troben els pluviòmetres, ja siguin de balancí o de pesada . La xarxa SAIH de CIC va arribar a comptar amb 126 pluviòmetres amb mesures 5-minutals que es transmetien en temps real al centre de control. Es va tractar d’una xarxa pionera que va ser utilitzada en els primers articles sobre la integració amb imatges de radar (Llasat et al., 2003, 2007; Mariani et al., 2005; Milelli et al., 2006; Rigo i Llasat, 2007, 2004, 2005) com el de juny del 2000 (Llasat et al., 2003; Mariani et al., 2005; Milelli et al., 2006). Actualment, la xarxa SAIH de les CIC compta amb menys de 40 pluviòmetres automàtics que proporcionen mesures d’intensitat 5-minutal. En el cas de la Confederació Hidrogràfica de l’Ebre, aquesta compta amb 347 estacions pluviomètriques que ha anat acumulant al llarg dels darrers 20 anys . La Figura 4 mostra el mapa amb la localització dels pluviòmetres del Servei Meteorològic de Catalunya.

Figura 4. Localització dels pluviòmetres de la xarxa d’estacions meteorològiques del Servei Meteorològic de Catalunya l’any 2010 (Font: SMC).

La llista actualitzada de les estacions meteorològiques operatives es troba disponible de forma pública a la pàgina web de l’SMC: https://www.meteo.cat/observacions/llistat-xema  (consultat el 21/04/2022).

4. Avantatges i desavantatges de la mesura directe de la precipitació

Es dos tipus de pluviòmetres presentats, manual o automàtic, presenten avantatges i inconvenients.
Avantatges:

• En els pluviòmetres manuals (pluviòmetre totalitzador i pluviògraf) el manteniment el fa directament l’observador fent que la resolució de problemes sigui àgil i reduint així buits a les sèries de dades
• Els pluviòmetres manuals són més tradicionals, per la qual cosa, es disposa de sèries temporals més esteses en el temps (imprescindible en tendències climàtiques o per l’obtenció del períodes de retorn de d’esdeveniments meteorològics extrems). De fet, encara que malauradament no és el més habitual, hi ha països que tenen registres pluviomètrics que cobreixen múltiples dècades o fins i tot diversos segles. En el cas de Barcelona, per exemple, es disposa de d’una sèrie de precipitació mensual des del 1786.
• Els pluviòmetres automàtics, usualment de balancí, processen les dades de forma automàtica i tenen una resolució temporal més alta i fiable (Llasat et al., 2017)

Inconvenients:

• Els informes històrics proporcionats pels pluviòmetres manuals, sovint tenen una resolució temporal pobre. Les mesures se solien prendre una vegada al dia, i existien diferències en la manera de registrar aquesta temporalitat. Hi ha una manca de consistència en les dades que solen procedir d’aquest tipus d’instruments.
• Des del punt de vista de la resolució espacial, cal tenir en compte que l’instrument ofereix una mesura molt localitzada de la precipitació. La dada no és representativa de tota l’àrea d’estudi, ja que les pluges poden donar-se de forma no homogènia des del punt de vista espacial.
• Des del punt de vista temporal, les sèries de dades pluviomètriques sovint presenten discontinuïtats. Aquest desavantatge no és exclusiu dels pluviòmetres sinó de qualsevol instrument de mesurament in situ que estigui exposat a les inclemències del temps, com són els anemòmetres, higròmetres, etc.
• També cal considerar que en els pluviòmetres col·locats a cotes altes, hi ha el problema de la congelació i durant el procés de descongelació es perd gran quantitat d’aigua per evaporació o sublimació, fet que dona càlculs subestimats (Llasat et al., 2017).

Referències

• Llasat, M. C., Rigo, T. iBarriendos, M.: The “Montserrat-2000” flash-flood event: A comparison with the floods that have occurred in the Northeastern Iberian Peninsula since the 14th century, International Journal of Climatology, 23(4), 453–469, doi:10.1002/joc.888, 2003.
• Llasat, M. C., Ceperuelo, M. i Rigo, T.: Rainfall regionalization on the basis of the precipitation convective features using a raingauge network and weather radar observations, Atmospheric Research, 83(2), 415–426, doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2005.08.014, 2007.
• Llasat, M. C., Llasat-Botija, M. i López, L.: A press database on natural risks and its application in the study of floods in Northeastern Spain, Natural Hazards and Earth System Science, 9(6), 2049–2061, doi:10.5194/nhess-9-2049-2009, 2009.
• Llasat, M. C., Rigo, T. i Villegas, J. J.: Techniques and instruments to aid in the monitoring of floodevents. Handbook on floodrisk. Floods 1. Risk Knowledge, in Handbook on floodrisk, edited by F. Vinet., p. 364, Elsevier press Ltd., London., 2017.
• Llasat, M. C.: Gestión del Riesgo de Inundación. Contribución al libro publicado por Dykinson a raíz de las III Jornadas Internacionales sobre riesgos naturales, sociedad y derecho, Granada 14-15 Diciembre 2017., 2018.
• Mariani, S., Casaioli, M., Accadia, C., Llasat, M. C., Pasi, F., Davolio, S., Elementi, M., Ficca, G. i Romero, R.: A limited area model intercomparison on the “Montserrat-2000” flash-flood event using statistical and deterministic methods, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 5(4), 565–581, doi:10.5194/nhess-5-565-2005, 2005.
• Milelli, M., Llasat, M. i Ducrocq, V.: The cases of June 2000, November 2002 and September 2002 as examples of Mediterranean floods, Natural Hazards and Earth System Science, 6, doi:10.5194/nhess-6-271-2006, 2006.
• Rigo, T. i Llasat, M. C.: Radar analysis of the life cycle of Mesoscale Convective Systems during the 10 June 2000 event, Natural Hazards and Earth System Science, 5(6), 959–970, doi:10.5194/nhess-5-959-2005, 2005.
• Rigo, T. i Llasat, M. C.: A methodology for the classification of convective structures using meteorological radar: Application to heavy rainfall events on the Mediterranean coast of the Iberian Peninsula, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 4(1), 59–68, doi:10.5194/nhess-4-59-2004, 2004.
• Rigo, T. i Llasat, M.: Analysis of mesoscale convective systems in Catalonia using meteorological radar for the period 1996-2000, Atmospheric Research – ATMOS RES, 83, doi:10.1016/j.atmosres.2005.10.016, 2007.
• Mariani, S., Casaioli, M., Accadia, C., Llasat, M. C., Pasi, F., Davolio, S., Elementi, M., Ficca, G. i Romero, R.: A limited area model intercomparison on the “Montserrat-2000” flash-flood event using statistical and deterministic methods, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 5(4), 565–581, doi:10.5194/nhess-5-565-2005, 2005
• Farnell, C. i Rigo, T.: The lightning jump algorithm for nowcasting convective rainfall in Catalonia, Atmosphere, 11(4), doi:10.3390/ATMOS11040397, 2020

Les eines per a l’estimació indirecta de la precipitació són aquelles que no mesuren directament la quantitat d’aigua, sinó que, l’estima a partir de d’altres paràmetres obtinguts amb teledetecció. com són el radar meteorològic i els instruments portats a bord de satèl·lits. Es pot realitzar de dues maneres diferents (Fig. 5) :

• Teledetecció Passiva: els sensors no envien una senyal als objectes observats (com els núvols) sinó que mesuren la quantitat d’energia (radiació solar, radiació còsmica de fons…) que reflecteixen o emeten els objectes d’estudi en múltiples bandes espectrals. Un exemple de teledetecció passiva per l’estimació de la precipitació són els sensors d’ona llarga que hi ha en els satèl·lits i que permeten estimar la temperatura del cos emissor.
• Teledetecció Activa: els propis dispositius emeten una senyal (generalment ones electromagnètiques) i mesuren la quantitat de la senyal que els retorna  i el temps que triga. La majoria dels dispositius actius treballen en radiació d’ona curta, com els radars.

Figura 5. Conceptes de teledetecció que mostren la diferència entre la teledetecció activa (esquerra) i passiva ( dreta). Font: gpm.nasa.gov

1. El radar meteorològic. Definició i funcionament

Les dades de radar són avui dia essencials per a la vigilància i la predicció meteorològica (Gutiérrez Núñez et al., 2015). Aquests instruments emeten radiació electromagnètica i mesuren la reflectivitat rebuda a diferents nivells de l’atmosfera, entenent-se per reflectivitat la fracció de la radiació electromagnètica del radar reflectida per un objecte , en aquest cas, les partícules (líquides o sòlides) dels núvols o la precipitació (Llasat et al., 2017).

La Figura 6 mostra el funcionament d’un radar, que es compon d’un sistema emissor i receptor de microones i un sistema d’apuntament. El sistema emissor (antena) gira contínuament emetent impulsos electromagnètics milers de vegades per segon. Quan aquests impulsos xoquen amb algun objecte retornen al sistema receptor com a ressons; és la denominada reflectivitat. El radar proporciona informació sobre les característiques d’aquests ressons (posició, intensitat i moviment). La mesura radar és pot donar en PPI (Plan Position Indicator) o CAPPI (Constant Altitude PPI). En el primer cas la imatge de reflectivitats es confecciona a partir dels ecos que ha trobat l’ona electromagnètica que s’ha emès amb un angle específic. En el segon, donat que a cada volta dins d’un cicle d’observació ha augmentat l’angle del raig que marca la direcció de l’ona electromagnètica, es construeix la imatge amb tots els ecos que estan a la mateixa altitud (1 km, 2km…). La Figura 7 mostra una imatge radar corresponent al CAPPI 1 (1 km).

Figura 6. Esquema del funcionament d’un radar (Font: Servei Meteorològic de Catalunya)

Figura 7. Imatge composada del producte CAPPI a 1 km d’alçada de la xarxa de radars de l’SMC (Font: GAMA-SMC)

La reflectivitat es transforma en quantitat de precipitació de manera automàtica a partir d’algoritmes que tenen present la relació Z/R, on Z és la reflectivitat i R la intensitat de precipitació. Prèviament és necessari corregir els ecos que no corresponen a precipitació així com altres possibles errors. El factor de reflectivitat, Z, depèn del nombre i mida de les partícules reflectants, en el nostre cas, gotes de pluja i es descriu per la fórmula:

on D és el diàmetre de les gotes i N(D) el nombre de gotes d’aquell diàmetre Sovint s’utilitza una fórmula empírica simplificada, ajustant els paràmetres en campanyes experimentals mitjançant disdròmetres. La relació empírica més utilitzada a latituds mitjanes és la de Marshall-Palmer (1948) (https://glossary.ametsoc.org/wiki/Marshall-palmer_relation, accedit el 27 d’abril de 2022), que descriu la relació entre la reflectivitat i el radi de les gotes:

Per calibrar les imatges radar s’utilitzen dades dels pluviòmetres situats en  la zona (Llasat et al., 2017). A més, aquestes validacions permeten generar un camp de precipitació combinat, que considerant tècniques geo-estadístiques, inclou la informació espacial del radar i l’observació real del pluviòmetre (del Moral et al., 2017; Trapero et al., 2009).

Hem de tenir en compte que no es pot establir una relació directa entre la reflectivitat mesurada per l’instrument (mitjana de la senyal rebuda per un cert volum a una altura determinada, que depèn de la distància al radar) i el contingut aquós de l’atmosfera, ja que la reflectivitat és diferent per a cada tipus de precipitació, fins i tot dins un mateix núvol. El mateix passa amb la intensitat de la precipitació. Vist que la reflectivitat s’estima a partir del sumatori del diàmetre de les gotes elevat a la sisena potència (mostrada anteriorment), es dona molt més pes a les gotes grans que a les petites, per la qual cosa la distribució de mides de les gotes d’aigua juga un paper fonamental en la mesura (Gutiérrez Núñez et al., 2015). A conseqüència d’això la relació de Marshall-Palmer no sempre és la millor, motiu pel quan s’han desenvolupat  nombroses equacions i metodologies per la transformació Z/R. De fet, no és correcte aplicar-ho a les pluges intenses que provoquen inundacions a Catalunya, i que són d’origen convectiu. Tanmateix, la calibració posterior amb les dades dels pluviòmetres, ho pot millorar.

A més, atès que l’eco que rep el radar no és només el de les partícules d’aigua sinó també de qualsevol altre objecte que s’encreui en el recorregut del seu feix, les muntanyes i els camps electromagnètics poden afectar el senyal. La Figura 8 mostra els errors en la detecció del radar degut a fenòmens externs.

Figura 8. Pictograma representant simbòlicament errors de detecció del radar a causa de fenòmens externs, (1) atenuació, (2) ocultació, (3) propagació anòmala, (4) banda brillant, (5) ecos falsos; i com es complementen dos radars diferents (Font: Servei Meteorològic de Catalunya, 2013)

Gracies a l’alta resolució temporal i espacial que proporcionen, els radars s’utilitzen per estimar la precipitació a temps passat, en el temps present i en l’hora immediatament posterior (nowcasting), creant camps de precipitació a partir d’algorismes que tracten les dades de reflectivitat captades en els diferents nivells i les combinen amb dades pluviomètriques si n’hi ha de disponibles (Fig. 9)

Figura 9. Estimació horària de la quantitat de precipitació (QPE) i camp de precipitació a partir de dades radar i les dades de les estacions automàtiques de l’SMC. (Font: T. Rigo, SMC).

2. El radar com a eina de nowcasting

Com s’ha comentat, una de les aplicacions que té el radar en la meteorologia és el nowcasting, la predicció meteorològica en les properes hores. L’alta resolució temporal del radar permet el seguiment en viu de sistemes de precipitació. Fent una anàlisi de l’evolució d’un sistema de pluja en el seu passat immediat, se’n pot predir l’evolució en el futur. En l’àmbit científic, anomenem ‘tracking’ el procés de seguiment de tempestes i extrapolant aquesta informació podem obtenir les posicions futures d’un sistema de precipitació. Aquests procediments de tracking i nowcasting també ens donen informació del temps de vida de la cèl·lula de tempesta.

La Figura 10 mostra un exemple de tracking. Representa la identificació d’una cèl·lula convectiva i el seu seguiment (punts blaus, numerats des de la primera identificació fins l’instant actual) i nowcasting de la seva posició en els pròxims 30 minuts (punts grocs) i pròxims 60 minuts (punts vermells).

Figura 10. Exemple de tracking del centre de masses d’una cel·la convectiva (en blau enumerades segons l’instant de temps al que corresponen) i nowcasting (punts vermells posicions en els pròxims 5-30 min, en groc 35-60 m minuts) d’una tempesta. (Font: GAMA).

3. La xarxa de radars a Espanya (AEMET)

L’Agència Estatal de METeorologia (AEMET) disposa des dels anys 90, d´un sistema d´observació radar (SOR) que consta de 15 sistemes regionals (SRR) i un sistema nacional (SNR). Cada SRR es composa d’una estació radar (equip radar meteorològic, unitat de control local i sistemes auxiliars necessaris) i un centre regional (CRR). Els sensors dels radars AEMET operen a la banda C (entre 5,6 i 5,65 GHz) i estan dotats de capacitat Doppler. El CRR és on té lloc la transformació dels productes radar base (reflectivitat, velocitat radial i turbulència a cada punt del volum d’atmosfera a l’abast del radar) en productes radar regional, que són els que es distribueixen per a la seva explotació. El SNR concentra els productes de totes les SRR i genera productes agregats entre ells, igual que mosaics nacionals. Les dades de la SQR s’introdueixen en els models meteorològics d’AEMET per incorporar-les a les tasques de vigilància i predicció de fenòmens meteorològics adversos, igual que per generar les estimacions de precipitació d’alta resolució que s’utilitzen en hidrologia (http://www.aemet.es/es/idi/observacion/teledeteccion , accedit el 27 d’abril 2022) A més dels productes derivats del SQR, AEMET rep els productes radar de Portugal, els quals s’utilitzen a la composició de mosaics de la península Ibèrica. Les dades radar espanyoles també s’intercanvien a nivell europeu per a programes de desenvolupament i per a la creació de productes d’àmbit continental. La Figura 11 mostra una de les estacions radar de la xarxa d’AEMET.

Figura 11. Instal·lacions de l’estació radar de Pico Mijas a Màlaga (Font AEMET.es)

4. La xarxa de radars a Catalunya (SMC)

A Catalunya hi ha cinc radars meteorològics. El primer s’emplaça a Barcelona i pertany a la xarxa d’AEMET. Els altres quatre formen part de la xarxa de radars del Servei Meteorològic de Catalunya (SMC), la XRAD. Els primers estudis que integren dades SAIH (FITXA 02) i radar es van realitzar amb el radar d’AEMET (Llasat et al., 2003, 2007; Rigo i Llasat, 2007, 2004; Sánchez-Diezma, 2001; Sempere Torres et al., 2000). En les dècades posteriors, s’utilitzen en la seva majoria les dades de la XRAD (del Moral et al., 2017, 2020; Rigo et al., 2019; Esbrí et al., 2021).

Els radars de SMC són tots del tipus Doppler, de baixa potència, amb una polimetria horitzontal o simple i operen en banda C, a 5.6 GHz (Rigo et al., 2010).

La Figura 12 mostra la ubicació dels 4 radars de la xarxa XRAD de l’SMC. Queden ombrejades en gris les zones de cobertura dels diferents radars i en negres aquelles zones cegues dins l’àrea de cobertura (majoritàriament, coma conseqüència de l’orografia.

Figura 12. Localització dels quatre radars que componen la XRAD, xarxa de radars de l’SMC, cobertura espacial (ombreig gris) de cadascun d’ells i zones cegues (en negre) per a un Angle de 0.6°. (Font: del Moral et al., 2020)

La Taula 1 mostra les característiques principals dels radars de la xarxa XRAD. La Figura 13 mostra el radar de la Panadella, protegit per la cúpula rodona que es veu des de fora i que es coneix com “radon”.

Figura 13. Interior del radar de la Panadella (Font: GAMA)

Taula 1. Nom de les localitzacions dels radars, abreviacions, any d’instal·lació, altitud Sobre el Nivell del Mar (SNM), localització (latitud i longitud), rangs, angles d’elevació operacional i nombre total d’elevacions de la XRAD (Font: del Moral et al., 2020).

5. Predicció amb radars meteorològics.

a. Avantatges i desavantatges

Avantatges:

• Gran resolució espacial (500 m – 3 km) i temporal (5 – 15 min) (Maddox et al., 2002, Huuskonen et al., 2014). Els productes de la XRAD tenen una resolució espacial d’1 km i temporal de 6 min.
• Permet fer consultar dades en temps real o utilitzar-les per realitzar animacions de productes més elaborats per situacions passades o casos d’estudi.
• Permet fer previsions a curt i mitjà termini, així com estudiar l’evolució de tempestes i el seu moviment (del Moral et al., 2018).

Desavantatges: 

El desavantatge més directe és el no ser una mesura directa de la precipitació, ja que sols és una estimació. La mesura de reflectivitat que obté l’instrument ha de ser processada abans de convertir-se en precipitació. Qualsevol objecte que es trobi en la direcció del feix del radar, bloqueja o atenua parcialment la seva senyal, generant falsos ecos (ecos no meteorològics, Llasat et al., 2017). Aquests, es deuen principalment a xocs del feix amb el terra o el mar (propagació anòmala), objectes de bloqueig (molins de vent, avions, ocells, etc.) o interferències d’emissions externes (Wifi). Això motiva una la línia de recerca sobre la correcció de possibles errors que desvirtuïn l’estimació de la precipitació (Altube et al., 2015, 2017; Argemí et al., 2014; Berenguer et al. , 2006).

Altres limitacions i fonts d’error provocades per estimacions radar  es poden trobar a Gutiérrez Núñez et al. (2015). Algunes de les mes rellevants són:

• Atenuació addicional, deguda a neu o calamarsa.
• Bloqueig parcial o total del feix radar per l’orografia o altres obstacles.
• Zones cegues per saturació d’ecos intensos ja siguin provinents del terra (nivells baixos), per la progressiva elevació que adquireix el feix del radar amb el rang, o la ocultació de precipitació en nivells baixos.
• Dispersió del feix per pedra.
• Subestimació de la reflectivitat degut a la presència de gel sec (gairebé 7 dBZ) o sobrestimació per la fusió i coalescència dels flocs de neu (banda brillant).
• No tots els tipus de precipitació s’ajusten a la relació de Marshall i Palmer (neu, gel, ruixats, etc.).
• Errors derivats d’una gran distància entre el radar i la precipitació descrita
• Gotes d’aigua que no arriben al terra per evaporació o moviments verticals de l’aire.

Figura 14. Interferència EM (eco lineal) i ressons de mar associats a una entrada de Tramuntana que produeix onatge combinat amb propagació anòmala associada a les condicions estivals. Radar Puig d’Arques (Girona). Font: T. Rigo (SMC)

Figura 15. Camp de precipitació acumulat radar amb efectes del bloqueig topogràfic del feix radar (línies que surten del radar) i efectes de camps d’aerogeneradors (taques vermelloses). Radar de la Panadella (centre de Catalunya). Font: T. Rigo (SMC)

b. Aplicacions

Gracies a les avantatges que suposa el radar com a eina d’estimació de la precipitació, hi trobem les següents aplicacions principals:

• Seguiment de condicions meteorològiques que donen lloc a inundacions sobtades (flash-flood events), el tipus d’inundació més freqüent a Catalunya (Doviak i Zrnic, 2006; Llasat Botija et al. , 2016; Rigo et al., 2013).
• Caracterització de sistemes de precipitació i estima de les quantitats de precipitació que desencadenen inundacions en punts determinats (Foresti et al., 2019; Rigo i Llasat, 2016)
• Analitsi i predicció de calamarsa (Rigo et al., 2019).
• Indispensable per garantir la seguretat en l’aviació (Moisselin, 2017)
• Alimentació de models hidrològics (Atencia et al., 2011).
• Mesura de la velocitat amb la que un objecte s’acosta o allunya del radar (component tangencial, amb un radar tipus Doppler). Si es combinen dos o més radars Doppler (dual-doppler) també es pot obtenir la component radial de la velocitat (velocitat en 3D).
• Predicció de sistemes de precipitació amb moviment anòmal amb xarxes dual-Doppler(del Moral et al., 2020). El moviment anòmal fa referencia a que el sistema de precipitació resta estacionari en un punt, o be dos sistemes s’ajunten i segueixen avançant com un de sol, o un sistema es separa en dos.

Referències

• Altube, P., Bech, J., Argemí, O. i Rigo, T.: Quality Control of Antenna Alignment and Receiver Calibration Using the Sun: Adaptation to Midrange Weather Radar Observations at Low Elevation Angles, Americal Meteorological Society, 32(5), 927–942, doi:https://doi.org/10.1175/JTECH-D-14-00116.1, 2015.
• Altube, P., Bech, J., Argemí, O., Rigo, T., Helmus, N. P., Collis, S. i Helmus, J.: Correction of Dual-PRF Doppler Velocity Outliers in the Presence of Aliasing, Americal Meteorological Society, 34(7), 1529–1543, doi:https://doi.org/10.1175/JTECH-D-16-0065.1, 2017.
• Argemí, O., Altube, P., Rigo, T., Ortiga, X., Pineda, N. i Bech, J.: Towards the improvement of monitoring and data quality assessment in the weather radar network of the Meteorological Service of Catalonia (SMC), in 8th European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology (ERAD). Garmisch-Partenkirchen, Germany, Garmisch-Partenkirchen., 2014.
• Atencia, A., Mediero, L., Llasat, M. C. i Garrote, L.: Effect of radar rainfall time resolution on the predictive capability of a distributed hydrologic model, Hydrology and Earth System Sciences, 15(12), 3809–3827, doi:10.5194/hess-15-3809-2011, 2011.
• Berenguer, M., Sempere-Torres, D., Corral, C. i Sánchez-Diezma, R.: A fuzzy logic technique for identifying nonprecipitating echoes in radar scans, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 23(9), 1157–1180, doi:10.1175/JTECH1914.1, 2006.
• Doviak, R. i Zrnic, D.: Doppler Radar and Weather Observations. Dover Publications., 2006
• Esbrí, L.; Rigo, T.; Llasat, M.C.; Aznar, B. Identifying Storm Hotspots and the Most Unsettled Areas in Barcelona by Analysing Significant Rainfall Episodes from 2013 to 2018. Water 2021, 13, 1730. https://doi.org/10.3390/w13131730
• Foresti, L., Sideris, I. v., Nerini, D., Beusch, L. i Germann, U.: Using a 10-Year Radar Archive for Nowcasting Precipitation Growth and Decay: A Probabilistic Machine Learning Approach, Americal Meteorological Society, 34(5), 1547–1569, doi:https://doi.org/10.1175/WAF-D-18-0206.1, 2019.
• Gutiérrez Núñez, J. M., Guerrero Peralta, I. i Momblona Montiel, D.: Radar meteorológico y red de rayos, AEMET., 2015.
• Huuskonen, A., Saltikoff, E. i Holleman, I.: The operational weather radar network in Europe. Bulletin of the American Meteorological Societ, Americal Meteorological Society, 95(6), 897–907, 2014 
• Llasat Botija, M. del C., Corominas, J., García Sellés, C., Quintana Seguí, P. i Turco, M.: Towards an integrated index on hydrometeorological risk in coastal Mediterranean Regions., Tercer informe sobre el canvi climàtic a Catalunya, 137–160 [online] Available from: http://cads.gencat.cat/web/.content/Documents/Publicacions/tercer-informe-sobre-canvi-climatic-catalunya/2part/06-Riscos-dorigen-climatic.pdf, 2016.
• Llasat, M. C., Rigo, T. i Barriendos, M.: The “Montserrat-2000” flash-flood event: A comparison with the floods that have occurred in the Northeastern Iberian Peninsula since the 14th century, International Journal of Climatology, 23(4), 453–469, doi:10.1002/joc.888, 2003.
• Llasat, M. C., Ceperuelo, M. i Rigo, T.: Rainfall regionalization on the basis of the precipitation convective features using a raingauge network and weather radar observations, Atmospheric Research, 83(2), 415–426, doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2005.08.014, 2007.
• Llasat, M. C., Rigo, T. i Villegas, J. J.: Techniques and instruments to aid in the monitoring of floodevents. Handbook on floodrisk. Floods 1. Risk Knowledge, in Handbook on floodrisk, edited by F. Vinet., p. 364, Elsevier press Ltd., London., 2017.
• Maddox, R. A., Zhang, J., Gourley, J. J. i Howard, K. W.: Weather radar coverage over the contiguous United States. Weather and forecasting, Americal Meteorological Society, 17(4), 927–934, 2002.
• Moisselin, J.-M.: Nowcasting thunderstorms for aeronautical end-users, in Proceedings of the 2017 WMO Aeronautical Meteorology Scientific Conference, WMO, Tolouse. [online] Available from: https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=20341 (Accessed 5 November 2020), 2017.
• del Moral, A., Carmen Llasat, M. i Rigo, T.: Identification of anomalous motion of thunder storms using daily rainfall fields, Atmospheric Research, 185, 92–100, 2017.
• del Moral, A., Rigo, T. i Llasat, M. C.: A radar-based centroid tracking algorithm for severe weather surveillance: identifying split/merge processes in convective systems, Atmospheric Research, 213, 110–120, doi:10.1016/j.atmosres.2018.05.030, 2018.
• del Moral, A., del Carmen Llasat, M. i Rigo, T.: Connecting flash flood events with radar-derived convective storm characteristics on the northwestern Mediterranean coast: knowing the present for better future scenarios adaptation, Atmospheric Research, 238(104863), 2020.
• Rigo, T. i Llasat, M. C.: A methodology for the classification of convective structures using meteorological radar: Application to heavy rainfall events on the Mediterranean coast of the Iberian Peninsula, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 4(1), 59–68, doi:10.5194/nhess-4-59-2004, 2004.
• Rigo, T. i Llasat, M.: Analysis of mesoscale convective systems in Catalonia using meteorological radar for the period 1996-2000, Atmospheric Research – ATMOS RES, 83, doi:10.1016/j.atmosres.2005.10.016, 2007.
• Rigo, T., Pineda, N., Bech, J., 2010. Analysis of warm season thunderstorms using an object- oriented tracking method based on radar and total lightning data. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2010, Vol. 10, p. 1881-1893.
• Rigo, T., Serra, A. i Berenguer Ferrer, M.: Integració de dades de radar i pluviòmetre per a la predicció meteorològica d’avingudes. A: Gestió de les inundacions. “Gestió de les inundacions,” pp. 1–6. [online] Available from: http://hdl.handle.net/2117/20947, 2013.
• Rigo, T. i Llasat, M. C.: Forecasting hailfall using parameters for convective cells identified by radar, Atmospheric Research, 169, Part, 366–376, doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2015.10.021, 2016.
• Rigo, T., Berenguer, M. i del Carmen Llasat, M.: An improved analysis of mesoscale convective systems in the western Mediterranean using weather radar, Atmospheric Research, 227, 147–156, doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.05.001, 2019.
• Sánchez-Diezma, R.: Optimización de la medida de lluvia por radar meteorológico para su aplicación hidrológica. [online] Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=246563, 2001.
• Sempere Torres, D., Corral Alexandri, C., Berenguer, M., Sánchez-Diezma Guijarro, R. i Dolz Ripollès, J.: El episodio pluviométrico del 10 de junio en Cataluña. Un primer estudio hidrometeorológico  , Ingeniería del agua, Vol. 7, Nú, doi:10.4995/ia.2000.2838, 2000.
• Trapero, L., Bech, J., Rigo, T., Pineda, N. i Forcadell, D.: Uncertainty of precipitation estimates in convective events by the Meteorological Service of Catalonia radar network, Atmospheric Research, 93(1–3), 408–418 [online] Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169809509000374?via%3Dihub, 2009.

Com es comenta a l’apartat anterior sobre la mesura indirecta de la precipitació, els instruments de teledetecció passiva són aquells que permeten obtenir informació a partir de la radiació electromagnètica emesa per la font que s’està estudiant, ja siguin els núvols, la terra o qualsevol altre. Un exemple d’aquests són la major part dels instruments que es troben a bord dels satèl·lits espacials.

1.    Els Satèl·lits. Qui els opera?

L’estimació de la variable que es vulgui mesurar a partir de sensors instal·lats en satèl·lits es fa combinant les senyals rebudes en diferents longituds d’ona a partir de la radiació electromagnètica emesa per la font estudiada. Per exemple, la cobertura dels núvols es pot estimar a partir de la temperatura del seu cim, que està relacionada amb la radiació que arriba al sensor que hi ha en el satèl·lit en ona llarga. En el cas de la precipitació, les estimacions es calculen calibrant els sensors a partir de climatologies de precipitació. Aquesta estimació dependrà del tipus de sensors instal·lats i del tipus de satèl·lit (òrbita polar o geoestacionària).

La Unió Europea disposa de dues agències intergovernamentals dedicades a Observacions Terrestres: L’Agència Espacial Europea (ESA) i l’Organització Europea per a l’Exploració de Satèl·lits Meteorològics (EUMETSAT). La primera desenvolupa i opera múltiples missions de satèl·lits, incloent les del programa Copernicus (en col·laboració amb l’ESA). La segona es centra en generar dades de temps i clima als Serveis Meteorològics dels països Membres, Estats Cooperants a Europa i altres usuaris internacionals (ESA, 2018).

Fora de la Unió Europea cal destacar la NASA (National Aeronautics and Space Administration) dels Estats Units. Aquesta organització ha llançat més de 40 missions estretament relacionades amb temes a l’àmbit de l’atmosfera, el clima, els oceans i el temps sever (https://www.nasa.gov/content/earth-missions-list ).

2.    Tipus de satèl·lits segons la seva orbita

L’aplicació dels sensors a bord de satèl·lits depèn en gran mesura de si el satèl·lit es troba en òrbita polar o és geoestacionari i de les longituds d’ona a les que  opera l’instrument.

a.   Satèl·lits en òrbita polar

La majoria dels satèl·lits meteorològics en òrbites baixes (uns 1000 km d’altitud o menys) estan posicionats en òrbita polar, la qual té una inclinació molt propera a 90 graus, per la qual cosa donen molt bona cobertura dels pols. Aquests satèl·lits són heliosíncrons, es a dir, giren a l’entorn de la Terra i mantenen un angle constant al llarg de l’any entre el pla de l’òrbita i l’eix Terra-Sol. Per aquest motiu, quan completen una volta completa a la Terra, tornen a passar pels mateixos llocs a la mateixa hora. Tots els satèl·lits de les missions Sentinel (projecte Copernicus de l’ESA), tenen aquest tipus d’òrbita. La Figura 16 mostra un exemple de l’escaneig que s’obté amb aquest tipus de satèl·lits.

Figura 16. Estratègia d’escaneig dels satèl·lits en òrbita polar. (Font: Marcos Martín, 2018)

Un altre exemple de satèl·lits polars en actiu és el Sistema Conjunt de Satèl·lits polars de la NOAA i NASA (SPSS).

b.   Satèl·lits en òrbita geoestacionària

L’òrbita geoestacionària és una òrbita circular, amb inclinació 0 graus, és a dir, es localitza prop de l’Equador i gira en el sentit de rotació de la Terra a una alçada de 35.790 km. Permet que les mesures preses seran sempre sobre les mateixes regions de la Terra. En aquest cas el satèl·lit es situa sobre l’Equador i sempre està en la mateixa localització respecte el Terra. Per aquest motiu es troba molt més alt que un satèl·lit polar i per tant, dona la informació amb menys resolució espacial La Figura 17 mostra un exemple de l’estratègia d’escaneig. (Marcos Martín, 2018).

Figura 17. Estratègia d’escaneig dels satèl·lits estacionaris. Font: (Marcos Martín, 2018)

Els instruments que solen portar aquests satèl·lits solen estar dissenyats per mesurar  principalment la radiació en les zones de l’espectre electromagnètic del visible (VIS), Infrarroig (IR) i vapor d’aigua (WV).  . La resolució espacial de les dades és més gran a l’Equador i disminueix a mesura que augmenta la latitud cap als pols.

Un exemple d’aquest tipus de satèl·lit és el Meteosat de tercera generació de l’ESA (Marcos Martín, 2018; Goodman et al., 2013) o la sèrie GOES-R de la NOAA (Chamberlin et al., 2009).

3.    Aplicacions meteorològiques de la informació satel·lital:

Durant els últims anys, les innovacions tecnològiques en els satèl·lits han permès una notable millora en la resolució, tant espacial com temporal, de les estimacions de precipitació (Llasat et al., 2017). Per poder fer-ho, a més dels canals VIS, IR, WV, s’utilitza també la radiació en microones, i, en alguns casos com el de la missió GPM (Global Precipitation Mission), s’utilitza també un radar instal·lat en el satèl·lit. El seu interès rau en poder conèixer la precipitació en llocs on no hi han pluviòmetres ni radars, com els oceans o la selva. A més, la possibilitat de detectar els llamps per satèl·lit ha aportat una millora notable en la predicció d’inundacions sobtades, gràcies a que la informació de llamps s’utilitza per monitoritzar i predir a curt termini la precipitació convectiva (Price et al., 2011). Però sobre tot, pel que més s’utilitza l’observació des dels satèl·lits és per fer el seguiment i predicció de núvols, pel que es fan servir satèl·lits geoestacionaris. En canvi, per determinar les zones inundades es fan servir satèl·lits polars, amb més resolució espacial.

4.    Avantatges i desavantatges

Avantatges:

• Respecte d’altres eines d’estimació o mesura de la precipitació, els satèl·lits permeten obtenir productes a una escala i d’una cobertura inigualables per cap altra eina d’observació de La Terra. Els sensors a bord de satèl·lits proporcionen dades a totes les escales espacials, tant local com nacional, regional i fins i tot global, essent l’única font d’informació de molts paràmetres . Hi ha situacions on les dades de satèl·lit són les úniques disponibles que ens permeten conèixer o reconstruir el que ha passat o està passant en alguns indrets del món. En són exemple zones com l’oceà, països amb poca capacitat instrumental (Àfrica i Àsia), o grans àrees despoblades, on és inviable realitzar el manteniment d’instruments per obtenir observacions in situ, com el centre d’Austràlia.
• Les dades obtingudes de la Terra són una valuosa font d’informació accessible tant per a la comunitat científica com a la presa de decisions socioeconòmiques, mediambientals i polítiques en general. En molts dels casos (projectes dins del marc de la Unió Europea i alguns d’altres) l’accés a les dades és gratuït.
• Es genera una gran varietat de les dades, ja que els instruments a bord de satèl·lits són molt variats i proporcionen múltiples paràmetres geofísics mesurats de forma regular des de diferents òrbites gràcies als diferents programes i missions que donen cobertura a tota la Terra. Alguns instruments ofereixen mesures de radiació observada mentre que altres emeten senyals a sensors remots (teledetecció activa).
• Els sensors carregats pels satèl·lits operen en múltiples parts de l’espectre electromagnètic, dels quals les més simples són les càmeres òptiques que veuen al visible i poden incloure sensors infrarojos, arribant a instruments de microones amb capacitat de donar informació de tota mena de temps de dia i de nit.
• Els satèl·lits polars són ideals per portar instruments de mesura en el visible o l’infraroig, ja que s’escanegen els mateixos punts de la terra a la mateixa hora solar local del dia, i per tant, en condicions d’il·luminació comparables (Marcos Martín, 2018).
• Els satèl·lits polars operen en orbites baixes, obtenint una millor resolució espacial i fent-los aptes per portar instruments de teledetecció activa (Marcos Martín, 2018)
• Els satèl·lits geoestacionaris, ofereixen una gran resolució temporal, només condicionada per la velocitat d’escaneig, permetent mostrar l’evolució i el moviment de sistemes ennuvolats amb un alt nivell de detall.

Resumint, l’ampli ventall de dades, el rang de resolució i extensió d’àrea coberta pels instruments a bord de satèl·lits és una avantatge indiscutible i ha suposat un abans i un després en el coneixement de la Terra.

Desavantatges:

• La informació procedent dels satèl·lits és indirecta, és a dir, es necessita aplicar lleis físiques i algorismes matemàtics per transformar la informació dels instruments en variables concretes. Per exemple, a partir de la radiància rebuda és possible estimar la temperatura amb la llei de Plank, però per fer-ho cal conèixer les propietats radiatives de l’objecte emissor com l’emissivitat, que pot variar al llarg de l’any, i assumir una sèrie d’hipòtesis per obtenir finalment la temperatura. A més, la màxima resolució espacial és la de la mida del píxel, per la qual cosa si utilitzem dades d’estacions meteorològiques per calibrar els productes, estarem comparant dades corresponents a una àrea amb dades puntuals.
• En cas que hi hagi núvols, part de la radiació és absorbida per aquests i segons la longitud d’ona amb què es treballi, no es podrà detectar el que hi hagi per sota d’aquests.
• Els problemes relacionats amb la pròpia mesura, com poden ser els errors de paral·laxi.
• La proximitat a la Terra dels satèl·lits polars comporta una baixa resolució temporal, al situar-se en òrbites a uns 900 km d’alçada, inverteixen uns 100 minuts a fer la volta a la Terra. Triguen 24h a tornar a passar pel mateix lloc.
• Els satèl·lits geoestacionaris, tenen una baixa resolució espacial en latituds altes per la deformació del píxel causada per l’esfericitat de la Terra.

En general si comparem les estimacions de precipitació realitzades per radar i les realitzades per satèl·lit, les últimes són menys precises i de menor resolució. És per això que havent-hi dades radars disponibles, les dades satel·litàries se solen usar com un complement a aquestes, o per cobrir zones o períodes de temps per als quals la cobertura radar o pluviomètrica és insuficient (Llasat et al., 2017).

5.    Programes internacionals que donen cobertura a Europa

c.   Programa Meteosat (Europa)

Des del 1977, l’ESA (Agència Espacial Europea) opera la sèrie de satèl·lits Meteosat, que lideren la monitorització del temps i el clima des de l’espai operant sobre Europa, Àfrica i l’Oceà Índic. Els Meteosat de primera generació van suposar un avenç quant a la visió dels sistemes meteorològics a gran escala proporcionant informació sobre humitat a la troposfera alta i sobre la circulació a escala sinòptica gràcies al fet que una de les bandes de l’IR estava situada en una regió de absorció de vapor d’aigua de l’espectre (Marcos Martín, 2018). El MSG (Meteosat de Segona Generació) ha suposat una millora no només a les prediccions del temps sinó també a l’alerta de temps sever, limitant les pèrdues econòmiques i humanes, generant benefici en indústries com el transport, l’agricultura i el sector energètic (EUMETSAT.int). Actualment (Juny 2022) els satèl·lits Meteosat en òrbita són els de segona generació (MSG) tot i que el projecte Meteosat de Tercera Generació (MTG) ja s’ha començat i s’espera que a finals del 2022 es comencin a posar en orbita els nous satèl·lits (esa.int). Els MTG capturaran imatges de molt alta resolució temporal (cada 20 o 10 minuts, i fins i tot a cada minut sota petició), permetent identificar i monitoritzar les condicions de nuvolositat i atmosfèriques pràcticament de manera continuada (Goodman et al., 2013).

Les imatges de Meteosat estan disponibles en línia a través del Data Center i EUMETCast Satellite. Per accedir a les imatges SEVIRI en temps real i a les dades offline i altres productes cal estar registrat a l’EOP (Earth Observartion Portal, eoportal.eumetsat.int/). Estar registrat en aquest portal permet la subscripció als serveis següents:

• EUMETCast – Sistema de disseminació de dades en temps real de Meteosat, Metop, Jason i Copernicus Sentinel-3, a més d’una gran varietat de productes de tercers.
• DATA CENTER – ofereix dades històriques de Meteosat, Metop, Jason i Copernicus Sentinel-3 a través de peticions en línia.
• Copernicus Online Data Access (CODA) – dóna dades de productes atmosfèrics i marins de Sentinel-3
• DIRECT DISSEMINATION – per rebre dades directament dels satèl·lits

EUMETSAT proporciona múltiples mòduls de suport, entre ells l’H-SAF que són aplicacions específiques. Concretament hi ha un SAF d’hidrología (Satellite Application Facility on Support to Operational Hydrology and Water Management), que genera productes de precipitació, d’humitat del sòl i de neu per donar suport operacional a la hidrologia i a la gestió de l’aigua (més informació al web http://hsaf.meteoam.it).

Figura 18. Exemple de mapa global disponible a la pàgina EUMETSAT, sota l’aplicació H SAF (Font: http://hsaf.meteoam.it )

d.   Programa Copernicus

Actualment, la Comissió Europea lidera el programa Copernicus amb la col·laboració de l’ESA. Aquest programa es coneixia com a GMES (Global Monitoring for Environment and Security) fins al 2012. Un dels propòsits d’aquest programa és contribuir a l’alerta primerenca i la prevenció de crisis. Copernicus consta de 6 parells de satèl·lits Sentinel d’observació terrestres, el primer llançat el 2014. Una de les categories dels serveis temàtics on s’enfoca és l’observació atmosfèrica.

Figura 19. Satèl·lits Sentinel del programa Copernucis (Font: ESA)

Aquests satèl·lits proporcionen un conjunt únic d’observacions de la Terra que és distribuït per l’ESA entre els diferents usuaris per a diferents serveis temàtics (esa.int):

• Gestió del sòl
• Medi marí
• Atmosfera
• Resposta en situacions d’emergència
• Seguretat i canvi climàtic

La Taula 2 mostra algunes de les característiques i els camps generals d’aplicacions dels productes dels satèl·lits Sentinel que es troben orbitant actualment (Gregorio Pascual Santamaría, Gema Yáñez Sánchez, 2019).

Taula 2 Tipus d’imatge i camps d’aplicació dels satèl·lits del programa Copernicus que es troben en òrbita a la data de la creació d’aquest document.

Els Sentinel-4 i Sentinel-5 no s’inclouen a la taula ja que no són satèl·lits com a tal. Són instruments que es munten en altres tipus de satèl·lits (MTG-S i MetOp-SG respectivament) i que complementen els Sentinel 1, 2 i 3 (sentinel.esa.int, accedit el 03/05/2022).

e.   Programa JPSS

La missió Joint Polar Satelite System (JPSS) de la NOAA i la NASA (https://www.jpss.noaa.gov ), genera productes d’observacions sobre les condicions terrestres de l’atmosfera, els oceans i la Terra. S’hi inclouen la temperatura de l’oceà i la de la superfície terrestre, la vegetació, els núvols, la precipitació, la neu i la cobertura de gel, laidentificació i localització d’incendis, la temperatura de l’atmosfera, la quantitat de vapor d’aigua i la quantitat d’ozó. La informació generada resulta essencial per la predicció del temps advers, com per exemple huracans, tornados i nevades, igual que en l’avaluació de riscos i perills mediambientals, com sequeres, incendis, baixa qualitat d’aire, i aigües costaneres contaminades puguin causar danys al litoral.

Aquesta missió es composa d’un conjunt de 6 satèl·lits que porten a bord diferents  instruments per obtenir les dades. El primer d’aquests, es va posar en òrbita el 2011 i

l’últim està previst que estigui en operatiu a partir del 2031. Trobareu més informació sobre la missió a la web oficial de la NOAA.

f.  Programa EOS

El Sistema d’Observació de la Terra (EOS en anglès, Earth Observation System) és un programa de l’agència americana NASA (https://eospso.nasa.gov) que es composa de dos satèl·lits principals:

• Missió Terra, 1999- : satèl·lit que observa la superfície completa de la Terra cada dos dies. L’objectiu general de la missió era el de donar resposta a la pregunta: “Com està canviant la Terra i quines són les conseqüències de la vida al nostre planeta?” Amb aquest propòsit, Terra va ser el primer satèl·lit que va observar com interaccionen els diferents sistemes que en formen part, permetent als científics documentar aquestes relacions i analitzar-ne el funcionament. Les dades de MODIS i MISR, dos dels instruments a bord del satèl·lit Terra, ofereixen informació del vapor d’aigua, vents i moviments dels núvols que es fan servir per seguir vectors de moviment atmosfèric i millorar les prediccions meteorològiques. Els productes de Terra tenen múltiples aplicacions a la vida diària com en qualitat de l’aire, erupcions volcàniques, incendis, predicció meteorològica i agricultura entre d’altres. En tema d’inundacions, les imatges de Terra han assistit en gestió d’emergències, ajudanta la mitigació dels efectes de les inundacions a través de la millora en la logística de desplegament de materials d’ajuda. (https://terra.nasa.gov )
• Missió Aqua, 2002- : aquest satèl·lit realitza una volta completa al planeta cada dos dies. Els seus sensors aporten gran quantitat d’informació sobre el cicle de l’aigua, incloent-hi evaporació dels oceans, vapor d’aigua a l’atmosfera, núvols, precipitació, humitat del sòl, cobertura de gel marí, cobertura de gel a terra i cobertura de neu a terra i sobre el gel. Addicionalment també mesura fluxos d’energia radiativa, aerosols, cobertura vegetal a terra, fitoplàncton i matèria orgànica dissolta als oceans i temperatura de l’aire, la terra i l’aigua. (https://aqua.nasa.gov)
• Missió TRMM (Missió per a la Mesura de la pluja Tropical), 1997- 2015: com el seu nom indica té l’objectiu principal de descriure precipitació entre les latituds 35° N i 35° S (https://trmm.gsfc.nasa.gov ). Ha proporcionat 17 anys de dades, contribuït significativament a la informació sobre ciclons tropicals, sistemes convectius, la relació de les tempestes amb els raigs i al desenvolupament de models de clima i temps. Les dades proporcionades per aquesta missió han donat suport a aplicacions operacionals com el monitoratge d’inundacions i pronòstics del temps.
• Missió GPM (Missió per a la Precipitació Global, en espanyol), 2014- : va ser motivada per TRMM i es dedica a l’estudi de la precipitació a escala mundial (Marcos Martín, 2018), però amb múltiples millores respecte la seva predecessora. A més, la cobertura espacial passar a ser més extensa, de 65° de latitud N a 65° de latitud S, permetent seguir la generació de tempestes al tròpic i la seva propagació cap a latituds mitjanes i altes. Es compon per una constel·lació de satèl·lits, augmentant la resolució temporal de les dades obtingudes, que passen de ser cada 3 hores cada 30 minuts. La Figura 20 mostra un exemple de com es pot veure un huracà utilitzant dades radar des de satèl·lit així com el canal de l’IR (https://gpm.nasa.gov/missions/GPM, https://www.nasa.gov/mission_pages/GPM/main/index.html)

Figura 20. Vista en 3 dimensions de l’Huracà Gonzalo a l’octubre 2014 (Illes Bermudes) obtinguda a partir d’imatges del radar de freqüència dual a bord de GPM. (Font: NASA SVS.)

6.    Plataformes online d’accés a dades satel·litàries

En el cas dels satèl·lits, hi ha nombroses plataformes en línia per a l’obtenció d’imatges (processament, anàlisi, comparació…):

• EarthExplorer de USGS (United State Geological Survey) (https://earthexplorer.usgs.gov)
• LandViewer d’EOS (Earth Observing System) (https://eos.com/landviewer/?tool-timelapse )
• Sentinel Hub (https://www.sentinel-hub.com )
• Copernicus Open Access Hub (https://scihub.copernicus.eu )

A més d’aquestes plataformes online de descàrrega d’imatges, també hi ha llocs web on accedir a productes que ofereixen informació específica d’inundacions a escala global com és el NRT Global Flood Mapping de NASA (https://floodmap.modaps.eosdis.nasa.gov/proddesc.php ). Aquest web utilitza imatges dels sensors MODIS a bord dels satèl·lits Terra i Aqua per generar mapes d´inundacions amb una resolució espacial de 250 m (les inundacions més petites quedaran excloses del mapa). Hi ha altres productes de millor resolució, però no donen cobertura global diària.

Podem incloure també l’eina de Google Earth Engine (https://earthengine.google.com ), ja que permet la integració d’imatges de diferents satèl·lits a diferents escales espacials i temporals. Aquesta plataforma conté sèries de dades de Lansdsat de més de 40 anys, de Sentinel-1, Sentinel-2, MODIS (cobertura global dues vegades al dia en 36 bandes), i altres imatges no satel·litàries d’elevació, cobertura terrestre, dades climàtiques i topografia. A més de les dades en si, la plataforma també conté una llibreria de funcions aplicables a les dades per visualitzar-les i analitzar-les. Igualment permet importar les teves pròpies bases de dades (de manera pública o privada) o carregar dades en format ràster o vectorial. El resultat és l’habilitat de monitoritzar, mesurar i visualitzar canvis al llarg del temps creant vídeos.

Figura 21. Comparació de mapes d’inundació d’aiguamolls amb Google Engine. a) Imatges del NAIP (setembre de 2015) i dades LiDAR b) imatges multitemporals del NAIP (2009-2017) i dades LiDAR c) Història mensual d’aigua (setembre de 2015) derivades de dades del Landsat d) Conjunt de dades geoespacials del Inventari Nacional d’Aiguamolls (NWI) derivats de fotografies aèries adquirides als 80. (Font: Wu et al., 2019)

Referències

• Chamberlin P.C., Woods T. N., Eparvier F. G., i Jones A. R.: Next generation x-ray sensor (XRS) for the NOAA GOES-R satellite series, Proc. SPIE 7438, Solar Physics and Space Weather Instrumentation III, 743802 (26 August 2009); https://doi.org/10.1117/12.826807
• Goodman, S. J., Blakeslee, R. J., Koshak, W. J., Mach, D., Bailey, J., Buechler, D., Carey, L., Schultz, C., Bateman, M., McCaul, E. i Stano, G.: The GOES-R Geostationary Lightning Mapper (GLM), Atmospheric Research, 125–126, 34–49, doi:https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2013.01.006, 2013.
• Santamaría G. P., Yáñez G.,: El Programa Copernicus: La Utilización De La Imágenes Espaciales En Los Programas De Protección Civil, Revista digital Reducción del riesgo de desastres, 28002 [online] Available from: http://www.proteccioncivil.es/revistadigital/revistaNoticia.php?n=81, 2019.
• Llasat, M. C., Rigo, T. i Villegas, J. J.: Techniques and instruments to aid in the monitoring of floodevents. Handbook on floodrisk. Floods 1. Risk Knowledge, in Handbook on floodrisk, edited by F. Vinet., p. 364, Elsevier press Ltd., London., 2017.
• Marcos Martín, C.: Satélites meteorológicos, in Física del caos en la predicción meteorológica, pp. 83–102., 2018
• Price, C., Yair, Y., Mugnai, A., Lagouvardos, K., Llasat, M. C., Michaelides, S., Dayan, U., Dietrich, S., di Paola, F. D., Galanti, E., Garrote, L., Harats, N., Katsanos, D., Kohn, M., Kotroni, V., Llasat-Botija, M., Lynn, B., Mediero, L., Morin, E., Nicolaides, K., Rozalis, S., Savvidou, K. i Ziv, B.: Using Lightning Data to Better Understand and Predict Flash Floods in the Mediterranean, Surveys in Geophysics, 32(6), 733–751, doi:10.1007/s10712-011-9146-y, 2011
• Wu, Q., Lane, C. R., Li, X., Zhao, K., Zhou, Y., Clinton, N., DeVries, B., Golden, H. E. i Lang, M. W.: Integrating LiDAR data and multi-temporal aerial imagery to map wetland inundation dynamics using Google Earth Engine, Remote Sensing of Environment, 228(September 2018), 1–13, doi:10.1016/j.rse.2019.04.015, 2019.

1.      Estacions d’aforament

Les estacions d’aforament es troben a la llera dels rius i s’hi realitzen estimacions sistemàtiques del cabal a partir de mesures del nivell de l’aigua i la relació que hi ha amb el cabal en la secció del riu on es troba (corba de despesa). Per mantenir aquesta corba calibrada d’acord amb les possibles variacions que experimenta el llit del riu amb el temps, cal fer aforaments directes de forma periòdica. El més comú és trobar estacions d’aforament amb escales, encara que també hi ha elements tecnològics més complexos en la detecció del nivell de l’aigua. Les estacions d’aforament clàssiques disposen, a més de l’escala, d’un sistema de mesura del nivell tipus boia-contrapès, un limnígraf, un codificador i un transmissor de dades en temps real (http://chebro.es  ). En general, avui dia les estacions d’aforament compten amb els elements tecnològics següents (Llasat et al., 2017):

• Sistemes de detecció del nivell de l’aigua:
  • Intrusius, que entren en contacte amb l’aigua de la llera del riu. En són exemples els sistemes pneumàtics, de pressió hidrostàtica, de codificat angular amb boies de contrapès, etc.
  • No intrusius, no estan submergits i per tan, són més fàcils de mantenir, no es deterioren per sediments o altres materials que puguin baixar per la llera. Mesuren per ultrasons, radar o làser.
• Sistemes de gestió de dades:
  • Equips de registre automàtic: Registre de dades, PLC (Power Line Communication)
  • Equips de comunicació: peer-to-peer, ràdio, router, etc.
• Sistemes d’alimentació i protecció elèctrica:
  • Connexió a la font d’energia. Xarxes elèctriques, energia fotovoltaica, etc
  • Rectificadors de tensió
  • Bateries

A continuació s’expliquen tres conceptes necessaris quan parlem de mesures en hidrologia:

Estació d’aforament – L’estació d’aforament (EA) com a tal té associada una obra civil de mesura a riu. Però a efectes pràctics de cara al públic general és un “aforo”.

Figura 22. Estació d’aforament a Baztan. (Font: GAMA)

Marc de control – Aforament: el marc de control és una EA que no disposa d’una obra civil específica al riu per a la mesura. Poden disposar de mesures intrusives o no intrusives, depenent de la seva ubicació. A efectes pràctics també és un “aforo”

Figura 23. Marc de Control – Aforo a Ull de Molins (Conques Internes de Catalunya). (Font: GAMA)

Ambdues infraestructures disposen de corba de cabals associada, sistema de comunicació i registres històrics.

Punt actiu: és un punt que només disposa d’una escala limnimètrica. Són punts històrics que no disposen de registres històrics i que pertanyen a una xarxa secundària de baixa criticitat, ja que els punts importants (que també disposen d’escala) estan integrats a les infraestructures de riu comentades anteriorment.

Figura 24. Punt actiu (Conques Internes de Catalunya). (Font: GAMA)

2.      Altimetria radar per satèl·lit

Com a sistema no intrusiu, que no forma part d’estacions d’aforament, cal fer menció a l’altimetria radar per satèl·lit. Resulta molt útil en mesures de nivell de l’aigua en llocs de difícil accés, ja sigui per motius físics, polítics o altres causes (Chawla et al., 2020; Hernández et al., 2008). Aquesta metodologia es va començar a popularitzar el 1969, amb l’experiment Skylab S-193 de la NASA (Brown, 1977) i avui forma part d’una disciplina emergent anomenada hidrologia espacial. Les dades aportades per satèl·lits constitueixen un suport sense precedents a la millora de la gestió dels recursos hídrics, omplint els buit quan no es disposa de dades de camp en determinades àrees o per determinats períodes de temps. Això contribueix a la mitigació dels impactes per perills hidrològics (Sheffield et al., 2018). Tot i així, les dades de radar a terra donen encara avui millors resultats pel que si se’n disposa el seu ús és preferible.

Referències

• Brown, G.: Skylab S-193 radar experiment analysis and results. NASA report NASA CR, 2763, 1977.
• Chawla, I., Karthikeyan, L. i Mishra, A. K.: A review of remote sensing applications for water security: Quantity, quality, and extremes, Journal of Hydrology, 585(March), 124826, doi:10.1016/j.jhydrol.2020.124826, 2020.
• Hernández, J. G. L., Calle, E. A. D. i Duque Nivia, G.: Avances más recientes sobre la aplicación de la altimetría radar por satélite en hidrología. Caso de la cuenca amazónica, 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference, 28(3), 2008.
• Llasat, M. C., Rigo, T. i Villegas, J. J.: Techniques and instruments to aid in the monitoring of floodevents. Handbook on floodrisk. Floods 1. Risk Knowledge, in Handbook on floodrisk, edited by F. Vinet., p. 364, Elsevier press Ltd., London., 2017.
• Sheffield, J., Wood, E. F., Pan, M., Beck, H., Coccia, G., Serrat-Capdevila, A., & Verbist, K. (2018). Satellite remote sensing for water resources management: Potential for supporting sustainable development in data-poor regions. Water Resources Research, 54, 9724–9758. https://doi.org/10.1029/2017WR022437

1.  Xarxes de detecció de llamps

Les xarxes de detecció de raigs consisteixen en una sèrie de sensors que detecten descàrregues elèctriques reflectint l’activitat elèctrica a l’atmosfera mitjançant procediments de teledetecció. La informació sobre l’activitat elèctrica és important de cara a les inundacions per millorar l’estimació de la precipitació convectiva i del pronòstic ja que l’activitat elèctrica està estretament relacionada amb situacions convectives intenses que poden donar lloc a fenòmens meteorològics extrems i/o adversos com són les pluges torrencials (Gutiérrez Núñez et al., 2015). Quant a les inundacions, les xarxes de raigs es fan servir principalment en tasques de vigilància del temps i nowcasting.

Tipus de xarxes de detecció de llamps:

Les xarxes de detecció de raigs poden ser:

• Terrestres: les mes tradicionals, consisteixen en xarxes d’observació d’ones de ràdio generades pels raigs, des de les de freqüència baixa (LF) fins a les de freqüència molt alta (VHF).
• Mòbils (a bord d’aeronaus): proporcionen una estructura en 3D molt detallada dels flaixos dels raigs, però que cobreix una àrea molt petita
• Espacials/satèl·lits: els sensors portats per aeronaus usen la freqüència i atenuació del senyal per estimar la distància. En canvi, els sensors a bord de satèl·lits mesuren les emissions electromagnètiques en la part superior dels núvols (https://www.meted.ucar.edu )

A nivell europeu, hi ha una Xarxa Europea de detecció de raigs que es compon d’una part terrestre i una altra de satèl·lit.

2.  Exemples de xarxes de satèl·lit operatives

a.  Geoestationary Lightning Mapper (GLM)

GLM és el primer sensor de llamps instal·lat sobre un satèl·lit geoestacionari. Va ser llançat al novembre de 2016 per la NASA a bord del GOES-16. Consisteix en una càmera de gran envergadura que detecta la brillantor a la part superior dels núvols tant de dia com de nit i recull informació com la freqüència, la localització i l’extensió de les descàrregues. Els productes que ofereix dins de la detecció de raigs són: esdeveniments, grups i flaixos. Aquesta informació és utilitzada com a suport en el pronòstic del desenvolupament de tempestes severes entre molts altres fenòmens d’alt impacte mediambiental, incloent tempestes de calamarsa, tornados, nevades, focs i inundacions sobtades. La figura 25  il·lustra els llamps sobre Amèrica en dos instants de temps diferents.

Figura 25. Producte generat a partir de dades del GLM del 28 de desembre 2017 sobre el continent americà. (Font:www.meted.ucar.edu )

Avantatges:

• Té un gran abast, tot el disc terrestre des de 54°N a 54°S, cobrint zones com el mar, on no tenim dades radar.
• Detecta raigs núvol-núvol i núvol-terra, però no els distingeix.
• Detecta >70% dels flaixos (mitjana en 24 h), >90% de nit
• Gran freqüència d’actualització (cada minut)

Desavantatges:

• Variacions en el rendiment diürn, funcionen millor de nit
• L’efectivitat disminueix en determinades circumstàncies, com una cisalla alta (canvis forts en la direcció i velocitat del vent) o una CAPE (energia convectiva potencial disponible) baixa.
• No distingeix els raigs núvol-núvols d’aquells núvol-terra

b. World Wide Lightning Location Network (WWLLN)

És una xarxa global internacional de detecció de llamps, en la qual Espanya hi participa a través de la Universitat de València, que té accés gratuït a les dades aportades per les altres 53 institucions participants. El projecte reuneix un total de 70 sensors que recullen dades al voltant del planeta. Es calcula que aquesta xarxa detecta aproximadament el 30% dels raigs del planeta. Per detectar-ne el 100% es necessitarien uns 500 sensors. Les dades es poden aconseguir setmanalment o mensualment prèvia subscripció (https://wwlln.net/, Maig 2022).

c.  El projecte EXAEDRE

Exploiting new Atmospheric Electricity Data for Research and the Environment (EXAEDRE) va ser un projecte internacional dut a terme entre 2016 i 2019 que es va dedicar a l’estudi dels llamps. El seu objectiu principal era consolidar activitats de recerca sobre exploració operacional i simulacions numèriques de l’electricitat atmosfèrica començades en el projecte HyMeX (Hydrological cycle in the Mediterranean EXperiment). Es pretenia descriure l’activitat elèctrica de les tempestes des d’un punt de vista multidisciplinar, mitjançant eines de modelització i instruments d’avantguarda. Entre els objectius del projecte es trobava avaluar com pot beneficiar la informació de raigs a la predicció immediata i a la millora de la predicció numèrica del temps. Finalment, EXAEDRE pretenia preparar l’explotació de les futures observacions òptiques de llamps del programa Meteosat de Tercera Generació. La idea era proveir la comunitat amb inputs per al desenvolupament de mesures d’adaptació i estratègies que assegurin la seguretat a llarga escala, igual que oferir informació clau en la presa de decisions als ens a càrrec de la gestió de les emergències (https://hymex.org/exaedre/ darrera consulta, 3 juny 2022).

Les dades utilitzades a EXAEDRE procedien tant d’estacions terrestres, com de sensors a bord d’avions, dades satel·litàries i dades de radar. L’octubre del 2018 va tenir lloc en el marc del projecte una campanya aèria en què es va equipar un avió amb sensors per a la presa de dades de composició i distribució de partícules als núvols durant una tempesta. A més d’aquestes dades del laboratori aeri, el projecte va analitzar  altres dades operacionals i bases de dades preexistents. El volum de dades era tan gran que el setembre del 2019 encara no s’havia aconseguit analitzar tots. Tot i això s’havia arribat a diverses conclusions:

• El nombre d’hidrometeors dels núvols augmenta amb el desenvolupament de la tempesta, alhora que els raigs es fan més duradors i viatgen distàncies més llargues.
• Els grànuls de neu són més nombrosos al nucli de convecció i estan clarament associats amb el desenvolupament del camp elèctric. El seu monitoratge hauria de millorar les prediccions de tempestes i llamps.

d. Red de detecció de llamps d’AEMET (REDRA)

A nivell espanyol, l’Agencia Estatal de Meteorologia (AEMET) disposa de la REDRA, composta de tres subsistemes de detecció de les descàrregues elèctriques (http://www.aemet.es/es/idi/observacion/teledeteccion , accedit el 5 de maig de 2022):

• SDD, el control d’equips. Consta de 14 sensors a la Península més 5 als arxipèlags espanyols (Fig. 26)
• SCAL: anàlisi i localització de les mesures. Determina les característiques físiques de les dades que rep després de localitzar a l’espai i en el temps les descàrregues rebudes. Des del mateix també es controlen i configuren els equips detectors.
• Explotació de les dades” (AEMET.es).

Figura 26. Equip detector de descàrregues elèctriques d’AEMET (Font: AEMET.es)

A més de les dades recollides a nivell nacional, AEMET disposa de les dades dels països veïns (Portugal, França, Itàlia i el Marroc), gràcies a col·laboracions internacionals (Fig. 27). Això fa que es millori la localització de les descàrregues elèctriques, ja que afegint la informació dels flancs s’enriqueix la configuració geomètrica de les descàrregues (Gutiérrez Núñez et al., 2015). En total, la Seu Central de l’AEMET inclou en els seus sistemes de càlcul dades de 34 detectors (AEMET.es, maig 2022).

Figura 27. Mapa de la distribució dels detectors de raigs rebuts a AEMET. Coloració per països: xarxa espanyola en blau, portuguesa en groc i francesa en rosa. Font: AEMET 2011

e.  La Xarxa de Detecció de Descàrregues Elèctriques (XDDE) de l’SMC

A més de les dades AEMET, Catalunya compta amb la seva pròpia xarxa de llamps del Servei Meteorològic de Catalunya (SMC). Aquesta es composa de 4 detectors Vaisala LS-8000 que operen des del 2004. Els sensors es distribueixen de forma estratègica per obtenir una bona cobertura de tot el territori Català (Farnell i Rigo, 2020).

Figura 28. Localització de les estacions de detecció de raigs de l’SMC

Ambdues xarxes, la de l’AEMET i la de l’SMC, utilitzen sensors tant de baixa freqüència (Low Frequency, LF) i com d’alta freqüència (Very High Frequency, VHF), detectant descàrregues tant núvol-terra com núvol-núvol (Farnell i Rigo, 2020).

Com diferents estudis demostren, Catalunya és una de les zones de la península amb més activitat elèctrica. En la Figura 29 mostra la densitat de llamps (número de descàrregues per km²) detectats per la xarxa de llamps d’AEMET durant el període 2008-2017. Noteu la coloració vermellosa a la secció NE de la península, cobrint gran part de Catalunya.

Figura 29. Densitat de raigs registrada per la xarxa de llamps d’AEMET durant el període 2008-2017. Font: AEMETblog.es

3.  Avantatges i desavantatges dels diferents sistemes de detecció de descàrregues elèctriques

Avantatges:

• Els sistemes terrestres:
  • Analitzen sempre una mateixa regió, cosa que permet fer climatologies, comparacions d’episodis, etc.
  • Segons la tecnologia utilitzada es pot tenir una observació precisa de les descàrregues
  • Faciliten la predicció de tempestes molt actives.
• A bord d’aeronaus:
  • S’utilitzen per projectes concrets i per tant permet que es focalitzin en tempestes particulars, obtenint resultats molt precisos amb una gran resolució,
• A bord de satèl·lits:
  • Cobreixen una gran extensió de terreny
  • Aporten dades de zones que no són accessibles per equips terrestres (grans zones d’Àfrica o oceans).

Desavantatges:

• Els sistemes terrestres
  • Gran dependència del nombre de sensors de la xarxa
  • La precisió dins del núvol no és gaire elevada
  • La localització és més o menys precisa segons el sistema que s’utilitzi.
• A bord d’aeronaus:
  • La seva disponibilitat temporal i limitada fa que no siguin aptes per a treballs operatius o climatologies
  • Disponibilitat en zones geogràfiques petites.
• A bord de satèl·lits:
  • Retard temporal de diversos minuts en l’obtenció de les dades, per la qual cosa per a aplicacions com la navegació aèria tenen certes limitacions.
  • La precisió és molt menor que la de les xarxes terrestres.
  • Al tractar-se de sistemes òptics la seva fiabilitat varia en funció de l’hora del dia.
  • Les descàrregues núvol-terra a vegades no es detecte

Referències

• Farnell, C. i Rigo, T.: The lightning jump algorithm for nowcasting convective rainfall in Catalonia, Atmosphere, 11(4), doi:10.3390/ATMOS11040397, 2020.
• Gutiérrez Núñez, J. M., Guerrero Peralta, I. i Momblona Montiel, D.: Radar meteorológico y red de rayos, AEMET., 2015.

Per fer un pronòstic del temps futur, cal conèixer amb detall l’estat de l’atmosfera en el present. Per això es disposa d’observacions a escala mundial, principalment de temperatura, pressió, humitat, velocitat i direcció del vent, tant a prop del terra com en alçada, ja que el que interessa es poder reproduir el millor possible l’estat de l’atmosfera en els primers 10 km. La informació de núvols, precipitació, llamps, i d’altres fenòmens atmosfèrics s’utilitzen per millorar els models meteorològics. Hi ha dos tipus bàsics de models: els numèrics i els probabilístics. 

1.  Models meteorològics numèrics

a.  Funcionament

L’atmosfera és un fluid i com a tal, obeeix les equacions fonamentals de la termodinàmica i de la dinàmica de fluids. Els models numèrics parteixen d’aquestes equacions per obtenir les condicions atmosfèriques futures. La figura 30 mostra l’esquema que segueix un model atmosfèric de predicció (Forecast Model). El terme Dinàmica (Dynamics) fa referència a les equacions que hem comentat abans, i que es refereixen al moviment de l’aire, l’intercanvi de calor, etc. Hem de pensar que a més dels processos que hi ha dins de l’atmosfera, aquesta interacciona amb la superfície continental i marítima, i per tant, també és necessari representar matemàticament aquestes interaccions. Algunes formen part de la dinàmica del model (Dynamics), però d’altres són difícils de modelitzar matemàticament i s’inclouen com paràmetres (Parametrizations). Per exemple, si estem modelitzant tot l’hemisferi Nord, els moviments verticals que donen lloc als Cumulonimbus i que són molt localitzats, s’inclouen en el model com una parametrització (un valor donat) i no es simulen. Les observacions (Observations) donen les condicions inicials del model. Per exemple, les observacions de les 00 h em permeten córrer un model que em doni la precipitació acumulada entre les 00h i les 3h, entre les 3h i les 6h, etc. Avui en dia les prediccions es poden anar “corregint” sobre la marxa introduint les observacions sobre la marxa (Data assimilation). Per exemple, si el model indica que no ha de ploure però està plovent, l’assimilació de les observacions radar, per exemple, ajuda a corregir-ho. Les equacions que el model ha de resoldre són complexes i requereixen nombrosos càlculs. A més, per poder representar l’atmosfera es crea una malla tridimensional, i les equacions s’apliquen a cada un dels nodes de la malla, que a més poden interactuar entre ells. Per aquest motiu la predicció numèrica requereix un potencial de càlcul enorme, motiu pel qual es treballa amb grans ordinadors.

Figura 30. Estructura general dels components que formen part dels models numèrics de predicció. Font: (López Álvarez, 2004)

A més de les dades atmosfèriques que descriuen l’atmosfera en un moment determinat en el temps (condicions inicials), el model també s’alimenta amb informació sobre la topografia de l’àrea a modelitzar i altres condicions de contorn.

Els models poden ser:

• Globals: s’utilitzen principalment per a prediccions a mitjà termini, estacionals i climàtiques. Normalment les sortides del model (temperatura, pressió, …) es donen per tot l’hemisferi (el Nord en el nostre cas) i serveixen per alimentar els models que agafen regions més petites. Exemples: el Global Forecast System (GFS) d’Estats Units, 
• D’àrea limitada (LAM, en anglès): s’aniuen als models globals, es a dir, utilitzen les dades que aquests generen per cada punt de la malla com condicions de contorn (dades atmosfèriques als límits del domini d’estudi) i també poden utilitzar-los com condicions inicials. Un exemple és el WRF (World Research and Forecast Model), un model de lliure disposició que es corre tant operativament com per recerca.

La Figura 31 mostra les malles de tres models. La primera, representada pels punts negres és per un model global i la seva resolució (distància de punt a punt) pot ser de 1⁰ de latitud x 1⁰ de longitud. Els punts vermells representen un model d’àrea limitada, en aquest cas per donar el pronòstic del temps sobre el Regne Unit. En aquest cas la resolució por arribar a uns 20 km i es parla de model de mesoescala. Els punts vermells també representen un model d’àrea limitada però amb menys resolució, que pot ser útil tant per niuar un model de mesoscala pel Regne Unit o per Catalunya. Aquest és el cas del model WRF que corre diàriament el Servei Meteorològic de Catalunya i dona, entre d’altres, el pronòstic de precipitació. Aquest model s’aniua al model produït pel Centre Europeu de Predicció a Mig Termini (ECMWF per les seves sigles en anglès o CEPPM per les sigles en castellà).

Figura 31. Malles utilitzades per models de diferent resolució. Font: Met-Office

La figura 32 mostra com es veuria l’orografia de Catalunya utilitzant un model de resolució. Quan s’utilitza la resolució de 15 km x 15 km el model no veu la serralada Litoral i molts episodis de pluja a la costa poden no ser previstos.

Figura 32. Orografia de Catalunya segons una resolució de 200mx200m (esquerra) i 15kmx15km (dreta).

b. El cas d’Espanya

AEMET utilitza múltiples aplicacions de programari per a la predicció meteorològica. Entre aquestes, cal destacar les estacions de treball meteorològiques, l’editor gràfic de predicció per a la generació automàtica de productes i els models numèrics de predicció del temps. Les principals aplicacions paral·leles que s’executen de manera operacional a AEMET són el model numèric de mesoscala HARMONIE-AROME i el model CEPPM (http://www.aemet.es/es/idi/tic/aplicaciones_meteorologicas, accedit Maig 2022). Són les seves sortides les que es mostren actualment al web de prediccions públiques d’AEMET (https://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/modelosnumericos/ceppm_areas_hem# , accedit Maig 2022).

Fins al 2017 i durant 20 anys, el model de predicció meteorològica d’AEMET va ser el HIRLAM. El 2017 es va començar la transició als models HARMONIE_AROME i CEPPM (Martín León, 2017)

• HARMONIE-AROME: és un model de mesoescala, no hidrostàtic (es a dir, pot simular moviments verticals), que permet simular la convecció i els seus efectes associats. Aquest model utilitza com a condicions de contorn les sortides del model HRES-IFS del CEPPM i té una resolució horitzontal de 25 km i un abast màxim de 48 hores (http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/modelosnumericos/ceppm/ajuda). Les variables de sortida en superfície són cada 6 hores i són: precipitació acumulada, pressió, temperatura, nuvolositat, velocitat i direcció del vent. Les variables de sortida per a les superfícies isobàriques de 850 hPa i 500 hPa són temperatura i geopotencial en un mateix gràfic per a cada alçada. Per a la superfície isobàrica de 300 hPa (aproximadament 9 km): vent i geopotencial. La figura 33 mostra una sortida del camp de pluja per l’Espanya peninsular i Balears utilitzant el model HARMONIE-AROME. (http://www.aemet.es/es/noticias/2017/07/modelo_harmonie-arome ).

Figura 33. Exemple de predicció de la precipitació realitzada pel model HARMONIE-AROME d’AEMET a dia 02/11/2020, per al 03/11/2020 en el context del visor d’AEMET. (Font: http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/modelosnumericos/harmonie_arome#, accredit Maig 2022)

El model AROME va ser desenvolupat per Météo-France i també s’utilitza per la recerca. La figura 34 mostra la simulació del camp de pluja en la regió de Liguria (Itàlia) el dia 4 de novembre de 2011, en el que es van produir greus inundacions a la ciutat de Gènova.

Figura 34. Camp de pluja del model AROME per les inundacions del 4 de novembre de 2011 a Gènova (Font: Hally et al., 2015).

• HRES-IFS: High Resolution Integrated Forecast System és un model global hidrostàtic del Centre Europeu de Predicció a Termini Mitjà (CEPPM) que té una resolució de 0,1 graus en latitud i longitud (aproximadament 10 km), i un abast de 10 dies o 240 hores. El model té diversos components, AEMET utilitza l’atmosfèrica, amb un domini que cobreix el vessant atlàntic de la Península Ibèrica. A la web d’AEMET, es poden visualitzar les variables de temperatura (C), vent (km/h), pressió (hPa), geopotencial (m), nuvolositat (%), precipitació acumulada (mm) i precipitació en sis hores (mm). AEMET post-processa el model europeu i genera la predicció a mitjà termini (3-5 dies), com mostra la Figura 35. (http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/modelosnumericos/ceppm/ayuda , accedit Maig 2022).

Figura 35. Exemple de predicció de la precipitació realitzada pel model CEPPM a dia 02/11/2020, per al 09/11/2020 en el context del visor d’AEMET. (Font: http://www.aemet.es/)

• SREPS: Sistema Global de Predicció per Conjunts, es a dir, es fan previsions amb diferents models i amb diferents condicions inicials. Té una resolució espacial de 25 km i es compon de 25 membres, basats en la integració de 5 models numèrics en àrees limitades diferents. Aquests 5 models estan forçats per les sortides de 5 models globals més de predicció. La Fig. 36 mostra els 25 membres del sistema SREPS d’AEMET. Les variables disponibles a la web de prediccions d’AEMET són, en el cas de l’Atlàntic nord: temperatura, vent, pressió, geopotencial, nuvolositat i precipitació. En el cas de l’àrea global es pot triar entre la pressió i el geopotencial. L´abast temporal és de 10 dies. Cada fila correspon a un model d’àrea limitada diferent, i cada columna correspon a un model global diferent (https://www.aemet.es/es/idi/prediccion/prediccion_probabilistica)

Figura 36. Exemple de predicció de precipitació generat per cadascun dels 25 membres del SREPS usat per AEMET (Font: http://www.aemet.es/es/idi/prediccion/prediccio_probabilistica, accedit maig 2022)

AEMET, a més, desenvolupa i aplica tècniques d’adaptació estadística a les sortides dels models per millorar el pronòstic de les variables atmosfèriques en superfície. Per exemple, el mapa de la figura 37 mostra la probabilitat de precipitació a les diferents capitals de província.  També ha desenvolupat models estadístics i dinàmics per fer predicció probabilística. De cara a la població, el resultat pràctic que s’obté de les prediccions generades pels models numèrics i estadístics presentats anteriorment veu la llum a la web d’AEMET http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion/espana (accedit maig 2022) .

Figura 37. Predicció general per a Espanya mostrada en tant per cent de probabilitat de pluja oferta pel visor del web AEMET. (Font: AEMET)

c.  El cas de Catalunya

En el cas de Catalunya, a més dels models meteorològics utilitzats per AEMET hi ha els que apliquen al Servei Meteorològic de Catalunya (SMC): WRF a 3km, WRF a 9km, WRF a 27km (Fig. 38), GFS, BOLAM i MOLOCH.

Dos cops al dia es corren simulacions amb models d’àrea limitades: el WRF, el BOLAM i el MOLOCH. També dues vegades al dia es generen simulacions amb WRF centrades a la Mediterrània Occidental (amb una resolució o pas de malla de 16 i 4 km) per alimentar el model d’onatge SWAN. Paral·lelament, el WRF a 3 km es corre a 12h vista per tenir prediccions de major qualitat a curt termini.

Figura 38. Cobertura geogràfica i orogràfica del model WRF als 3 dominis utilitzats en la configuració operativa de l’SMC (Font: meteo.cat/divulgació).

Les condicions inicials d’aquests models tenen en compte dades de satèl·lits, de radar, de radiosondeig i d’estacions de superfície.

El model oceanogràfic emprat pel SMC, igual que el d’AEMET, és el SWAM (Fig. 39), el qual és executat dues vegades al dia per obtenir el pronòstic numèric de la Mediterrània Occidental. El model es corre en dos dominis, el primer cobreix tota la Mediterrània Occidental (pas de malla de 11 km), i a partir d’aquest, s’extreuen les condicions de contorn per a un model de més resolució que engloba només Catalunya (pas de malla de 3 km).

Figura 39. Dominis de 11 i 3 km del SWAN de l’SMC. (Font: meteo.cat/divulgació).

L’entrada de dades de vent que necessita el SWAM per inicialitzar-se, s’obté de dues simulacions de WRF. A partir dels resultats d’aquest model es generen els gràfics de vent, període de les onades i alçada d’onada significativa que es distribueixen a la web de SMC (https://www.meteo.cat/wpweb/divulgacio/la-prediccio -meteorologica/models-numerics/, accedit maig 2022).

2.  Models probabilístics

Com el seu nom indica, els models probabilístics de predicció proporciona probabilitats d’ocurrència i superació de certs llindars meteorològics.

a.  Funcionament

Els models que subministren sortides probabilístiques solen ser models estadístics que s’alimenten de sortides dels models numèrics anteriorment esmentats. Un exemple de sortida probabilística donada per un model de predicció estadístic es pot veure a la Figura 40. En aquest cas, es tracta d’un sistema de predicció per anàlegs, és a dir, es parteix de la predicció d’uns determinats camps meteorològics (com la pressió en superfície i el geopotencial a 700 hPa) per al dia X, després es busquen tots els dies anteriors amb un camp  similar a partir de certs criteris matemàtics (per exemple el cap de geopotencial a 700 hPa) i s’analitza la pluja que es va donar durant aquells dies. A partir d’aquí es crea una estadística de la pluja que es podria registrar el dia X+i per comparativa amb el passat. El resultat és un mapa de probabilitat de pluja. La mateixa metodologia es pot aplicar per determinar la pluja un dia D del passat.

Figura 40. Probabilitat de superació del llindar de 0.5mm en 24 hores per a un dia determinat a l’Espanya Peninsular i les Balears a partir de l’aplicació d’un mètode estadístic (Font: INM-Ministeri de Medi Ambient).

Com ja hem vist abans, altres tipus de models que poden subministrar sortides probabilístiques són el que s’ha anomenat Sistemes de Predicció per Conjunts, que es basen a córrer diversos models deterministes com s’ha mostrat a l’apartat anterior HRES-IFS i SREPS del CEPPM.

b. Avantatges i desavantatges

Els avantatges que ofereix l’ús de models en la predicció meteorològica és inqüestionable. Avui dia és inimaginable fer el pronòstic del temps sense l’ús de models. Les dades de models són de vital importància en la prevenció i seguiment de fenòmens atmosfèrics i, per tant, en la protecció de la població davant de situacions meteorològiques que puguin posar-la en perill. A més, avui dia s’utilitzen els models meteorològics en àmbits tan dispars com l’aviació, la navegació, la psicologia i les finances.

No obstant no hem d’oblidar que els models no simulen la realitat de manera exacta, no poden donar una resposta absoluta, i per tant, tenen múltiples desavantatges en aquest sentit. Els resultats són solucions aproximades, l’exactitud de les quals depèn de molts factors com la qualitat de les dades d’entrada, la resolució espai temporal dels mateixos, l’experiència del modelador amb l’eina en qüestió, el coneixement de l’àrea d’estudi, una bona calibració i validació dels models, etc.  El pronòstic de precipitacions intenses encara pot presentar una important manca d’exactitud, sobre tot a Catalunya. La raó es basa en la complexitat dels processos que intervenen en la generació d’aquestes precipitacions, i al fet de que la simulació de la convecció encara presenta enormes dificultats. Es per això que es fa necessari complementar amb les observacions del radar meteorològic.

A continuació, es nomenen els aspectes que solen explicar les fallades dels models (López Álvarez, 2004):

• L’estat inicial del model, que no és prou precís.
• La resolució escassa per descriure el fenomen meteorològic apropiat.
• La manca de parametrització d’alguns processos físics importants.
• La descripció insuficient d’alguna variable important a la capa límit

Per aprendre més sobre la predicció meteorológica podeu consultar García-Díez et al (n.d.) i García-Moya (2003).

Referències

• García-Díez, M., Cofiño, A. S., Fernández, J., Gutiérrez, J. M., IFCA i UC: Predicción Meteorológica Local: Métodos Dinámicos y Estadísticos | Santander Meteorology Group, [online] Available from: https://www.meteo.unican.es/projects/localForecast (Accessed 9 November 2020), n.d.
• García-Moya, J. A.: Los modelos numéricos de predicción del tiempo, Puerto de la Cruz. [online] Available from: http://www.ecmwf.int (Accessed 8 November 2020), 2003.
• Hally, A., Caumont, O., Garrote, L., Richard, E., Weerts, A., Delogu, F., Fiori, E., Rebora, N., Parodi, A., Mihalović, A., Ivković, M., Dekić, L., van Verseveld, W., Nuissier, O., Ducrocq, V., D’Agostino, D., Galizia, A., Danovaro, E. i Clematis, A.: Hydrometeorological multi-model ensemble simulations of the 4 November 2011 flash flood event in Genoa, Italy, in the framework of the DRIHM project, Natural Hazards and Earth System Sciences, 15(3), 537–555, doi:10.5194/nhess-15-537-2015, 2015.
• López Álvarez, L. A.: La predicción del tiempo a partir de modelos numéricos, Revsita del Aficionado a la Meteorología, n. 22, 2004.
• Martín León, F.: Mapas sinópticos del modelo CEPPM: nuevo producto en la web de AEMET, Revista de Aficionados a la Meteorología [online] Available from: https://www.tiempo.com/ram/351462/mapas-sinopticos-del-modelo-ceppm-nuevo-producto-la-web-aemet/, 2017.

L’estimació del cabal és imprescindible a l’hora de gestionar els recursos hídrics de manera sostenible. Els models hidrològics descriuen el procés de transformació pluja-escorrentia. A partir d’estimacions de la precipitació i gracies a un bon model hidrològic, es podrà estimar el cabal d’aigua d’un riu, que, en situacions extremes, pot donar lloc a inundacions gairebé immediates. Es per aquest motiu que els models hidrològics són una eina vital en l’alerta primerenca de inundacions sobtades.

1.      Tipus de models hidrològics

Hi ha diferents tipus de models hidrològics. Els més clàssics tracten la conca com una unitat, amb una pluja mitjana d’entrada i un cabal de sortida estimat a partir de la dinàmica global del sistema. Aquests són els anomenem models globals o agregats. Aquests models tenen poca base física, ja que ignoren la infiltració de l’aigua a les lleres permeables dels rius. Hi ha models agregats amb base física que si tenen en compte el cicle hidrològic (evaporació i escorrentia), encara que quan el nombre de paràmetres involucrats és molt gran la descripció que aquests models fan dels sistemes és massa simplificada per la qual cosa el resultat no és massa diferent d’altres models agregats més simples.

D’altra banda, tenim els models distribuïts que incorporen la component espacial de les variables, reproduint més fidelment els processos dins de la conca. Els models distribuïts amb base física descriuen els processos hidrològics amb un alt nivell de detall i a escala fina (resolució de 100-500m), integrant les sortides dels diferents processos de cada cel·la amb les veïnes. Aquests models requereixen una gran quantitat d’informació i en general, el calibratge d’un gran nombre de paràmetres.

Finalment, tenim els models semi distribuïts, que són a mig camí entre els anteriors. La conca es divideix en subunitats menors, més homogènies dins d’on s’aplica un model global. Dins dels diferents tipus de models destaca el TopModel (Corral et al., 2002). Sense base física hi ha els models de caixa negra, que extreuen la informació de les entrades i les sortides del sistema adaptant l’estructura del model a aquestes dades. Actualment hi ha una línia de treball basada en les xarxes neuronals artificials, en què l’aprenentatge augmenta amb la quantitat de dades utilitzades, permetent múltiples entrades (pluja, temperatura, humitat, cabal…) (Jimeno Sáez et al., 2018). Pel que fa als resultats d’aquest tipus de models, hi ha casos en que són bons, però encara queda un llarg camí per veure’n la capacitat al complet.

Els models hidrològics no s’han de confondre amb els models hidràulics, que es fan servir per calcular la cota de làmina d’aigua a les zones inundables. Els models hidràulics de règim permanent es fan servir amb profusió en el disseny d’actuacions en planes inundables. Tot i això, la seva utilització en temps real està limitada a la consulta de la zona inundada per al cabal de circulació que s’hagi mesurat o estimat mitjançant els models de resposta de conca, ja que aquest treball es pot fer amb anterioritat a la presentació de la tempesta. Els models de règim variable permeten tenir en compte els efectes de la laminació a la llera sobre la propagació de l’ona de crescuda i els efectes del recés sobre la relació calats-cabals.

Figura 41. Esquema de divisió d’una conca, basada a la Conca del Besòs. Conceptualització de la xarxa de drenatge en subconques (esquerra) i en subunitats artificials (dreta), on les fletxes indiquen cap on anirien els fluxes. (Font: CRAHI, UPC.)

2.      Transformació pluja-cabal

Per representar la distribució temporal de la pluja, es recorre als gràfics coneguts com a hietogrames, en què en abscisses se situen els intervals de temps en ordenades els respectius valors de pluja acumulada a cada interval (mm) o intensitat de pluja (mm/h). Per estimar la pluja en un àrea determinada o en la conca, poden distingir-se els mètodes següents, alguns dels quals resolen de vegades directament el problema de la distribució i càlcul areal (Aldana, 2004):

• Traçat manual de les isohietes.
• Mitges aritmètiques o ponderades.
• Polígons de Thiessen i polígons de Thiessen modificats.
• Mètodes d’interpolació.
• Mètodes d’elements finits.
• Mètodes de desenvolupaments en sèrie.
• Anàlisi de tendència superficial o mètode d’ajust per mínims
• Mètodes derivats de la geoestadística (kriging o krigeats).
• Mètodes amb suport en informació distribuïda (radar meteorològic)

Un cop coneguda la distribució temporal i espacial de pluges, s’ha d’analitzar quin volum d’aquesta pluja es transformarà en flux de aigua als rius d’una conca. Part del flux que s’observa pot tenir altres procedències (desglaç, aqüífers que drenen al riu…) per la qual cosa també cal distingir aquestes fonts de les directament derivades de la

pluja. A aquesta fracció efectiva de la pluja areal bruta en una conca (precipitació en forma de pluja integrada en una àrea receptora) és la que s’anomena pluja neta o pluja efectiva. Inclou aquella precipitació que no s’infiltra, s’evapora o no queda retinguda a la superfície. Les pèrdues poden ser per intercepció, emmagatzematge i infiltració

En el procés d’intercepció, part de la precipitació és captada per la vegetació del terreny; en el d’emmagatzematge certs volums d’aigua són retinguts a la superfície (en depressions del terreny); en el d’infiltració, el flux travessa la superfície i ocupa total o parcialment els buits del terreny. A més, en alguns casos han de ser considerades les pèrdues per evaporació, que pot ser especialment important en embassaments de gran superfície, i per evapotranspiració, que serà funció de l’abundància de masses vegetals (Aldana, 2004).

El flux d’aigua que s’observa en una llera es mesura en unitats de volum per unitat de temps (m³/s), i la distribució d’aquests volums en el temps es representa en uns gràfics anomenats hidrogrames, en les ordenades dels quals s’indiquen els cabals en funció del temps que es representa a les abscisses. El cabal és una magnitud associada a una secció de llera i expressa el volum que la travessa per unitat de temps. 

En el càlcul hidrològic de crescudes es necessari conèixer detalladament l’orografia de la conca (alçada, pendent), la distribució hidrogràfica, el tipus de sòl i de cobertura. Algunes d’aquestes variables, com el tipus de sòl, s’introdueixen en els models com paràmetres, amb valors diferents segons la seva categoria.  Les figures 42 i 43 mostren un exemple de la representació en cel·les d’una conca on cada una es caracteritza per la seva pendent i la seva distància al riu, per introduir-la desprès en un model hidrològic distribuït.

Figura 42. Caracterització d’una conca en cel·les en funció de la distancia al riu, per ser utilitzada dins del model hidrològic distribuït, RIBS (Font: Garrote, 2004)

Figura 43. Caracterització d’una conca en cel·les en funció de la pendent, per ser utilitzada dins del model hidrològic distribuït, RIBS (Font: Garrote, 2004)

3.      Models hidrològics distribuïts

Els models distribuïts utilitzen una gran varietat d’equacions per descriure el comportament de la resposta hidrològica, des de versions conceptuals simplificades a models físicament basats que utilitzen directament les equacions diferencials en derivades parcials que descriuen els processos. Per utilitzar-los en temps real, aquests models han de reproduir, amb la major exactitud possible, la situació que en aquest moment precís esdevé a la conca. Per aquest motiu, cal centrar l’atenció en diverses circumstàncies que poden explicar desviacions significatives amb relació al comportament mitjà de la conca, i que es comenten a continuació (Garrote, 2019).

a.      Estat inicial

En els models de temps real, l’estat inicial d’humitat condiciona de manera determinant la resposta de la conca, i cal fer la millor estimació possible a partir de les dades que solen estar disponibles, com la mesura de la precipitació antecedent o les dades climàtiques dels darrers dies.

b.     Variabilitat de la pluja a la conca

La distribució espacial de la pluja a la conca pot afectar de manera significativa la resposta de la conca. Els mètodes convencionals d’interpolació, com el mètode dels polígons de Thiessen o el de les isoietes, poden no ser adequats per a l’anàlisi en temps real, ja que l’estructura espai-temporal de la precipitació és més complexa. Cal recórrer a mètodes d’interpolació més avançats o a sistemes de mesura de la pluja que, com el radar, proporcionin una descripció més exacta de la seva distribució espacial a la conca.

c.      Actualització dels paràmetres

El joc de paràmetres que resulta del calibratge del model representa adequadament el comportament mitjà de la conca. No obstant això, en una anàlisi en temps real, els resultats obtinguts amb el joc de valors mitjans dels paràmetres del model poden presentar discrepàncies en relació amb les observacions que es van fent, i és convenient modificar els valors dels paràmetres per poder ajustar els pronòstics del model a les observacions.

d.     Incorporació de les observacions

Els models hidrològics estan concebuts per simular un episodi íntegrament, i els resultats en el calibratge es valoren tenint en compte el comportament del model per al conjunt de l’episodi. Tota la pluja registrada és dada, i tots els cabals simulats són resultats, que es contrasten amb les observacions. Quan s’opera a temps real, només interessa una petita finestra de l’episodi, centrada en el futur immediat. Són dades els valors observats fins a aquest instant: pluges i cabals, i són incògnita les pluges i cabals futurs, que han de ser estimades mitjançant la simulació.

Referències

• Aldana, A.L.: EDIMACHI: Un entorn de desenvolupament i utilització de models de previsió de crescudes en temps real. Monografía de la colección sèrie azul del CEDEX. 2004
• Corral, C., Berenguer, M., Sempere-Torres, D. and Escaler, I.: Evaluation of a conceptual distributed rainfall-runoff model in the Besòs catchment in catalunya using radar information, in European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology, pp. 409–415., 2002.
• Garrote, L.: The RIBS model in the DRIHM e-Science environment”. DRIHM Summer School. (http://www.drihm.eu/index.php/documents/drihm-summer-school-2014, darrera consulta, 7 juny 2022), 2014
• Garrote, L.: Hidrometeorología computacional para la caracterización y gestión del riesgo de inundación. Congreso Nacional del Agua 2019: innovación y sostenibilidad. Gestión del riesgo de inundación. Madrid, 2019.
• Jimeno Sáez, P., Senent Aparicio, J. and Pulido Velázquez, D.: Simulación de procesos hidrológicos utilizando técnicas de machine learning y modelos hidrológicos, 17 July. [online] Available from: http://repositorio.ucam.edu/handle/10952/3381 (Accessed 6 November 2020), 2018. 

Avui dia l’ús d’imatges de satèl·lit  esdevé pràcticament imprescindible en qüestions com la gestió del medi ambient i del medi urbà, prediccions meteorològiques, seguiment de desastres naturals, gestió del risc i un llarg etcètera que contribueixen a protegir el medi ambient i garantir la seguretat ciutadana. Pel que fa als desastres naturals, la teledetecció juga un paper crucial tant a la fase de prevenció per la mitigació dels seus efectes com en els de predicció i resposta durant l’emergència, i l’anàlisi dels impactes. Pel que fa a la primera, la teledetecció contribueix al disseny de models de risc, ajuda a cartografiar els perills i a l’anàlisi de vulnerabilitat, entre d’altres. En la fase de predicció, les imatges de satèl·lit s’utilitzen en els models de predicció del temps, l’alerta primerenca, el seguiment de situacions de perill, el monitoratge de la vegetació, la predicció de la direcció de propagació dels incendis, etc.  Finalment ajuden també a determinar l’abast del desastre, com la zona inundada o la devastada per un huracà. Alguns exemples de l’aplicació de la teledetecció a la fase de resposta són la utilització d’imatges per a la identificació de rutes d’evacuació, la cartografia de l’emergència i l’avaluació de l’impacte (Lewis, 2009). Dins dels desastres naturals, les inundacions són el perill més estès al món i afecta la gestió de l’aigua, la protecció ambiental, les activitats econòmiques, les alteracions hidromorfològiques, els serveis dels ecosistemes i la salut i seguretat humana (Conde i de Mata Muñoz , 2019). A continuació, es descriuen una sèrie d’aplicacions de la teledetecció (imatges aèries i productes de sensors carregat a bord de satèl·lits) a l’observació de zones inundades i altres desastres naturals.

1.      Imatges Aéreas

L’Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) ofereix un servei Web Map (WMS, https://www.icgc.cat/es/Descargas/Imagenes-aereas-y-de-satelite, accedit maig 2022) de fotografia aèria amb diferents nivells d’actualització i resolució. Entre els productes que ofereix es troben:

• L’ortofoto convencional: consisteix en un mosaic continu de fotografies aèries, d’elevada qualitat i precisió, amb una mida de píxel que pot ser de 25 cm, 50 cm i 250 cm, que cobreix Catalunya en dates diferents (Fig. 44). Aquestes ortofotos es poden utilitzar en línia amb aplicacions mitjançant mapes, cartografia ràster WMS/WMTS, etc.

Figura 44. Exemple d’ortofoto convencial oferta per l’ICGC

• Fotos aèries actuals i antigues: cal sol·licitar-les mitjançant un correu electrònic al Centre d’Atenció a l’usuari de l’ICGC. N’hi ha de disponibles per descarregar d’una Cartoteca digital que disposa de múltiples col·leccions històriques disponibles en línia (Fig. 45)

Figura 45. Exemples de Fotos aèries ofertes per l’ICGC

A més dels productes esmentats, l’ICGC ofereix un geoservei per assistir a la inspecció d’afectacions relacionades amb les inundacions. Com que és un servei relacionat amb la gestió de l’emergència, les seves característiques varien en funció de les de la crescuda en qüestió. Les capes generades en els diferents esdeveniments es troben disponibles a petició. La figura 46 mostra un exemple d’ortofoto realitzada desprès dels aiguats que l’octubre de 2019 van produir el desbordament del riu Francolí al seu pas per l’Espluga.

Figura 46. Exemple d’Ortofoto oferta pel Cartogràfic i Geològic de Catalunya, creada a petició, mostrant l’Espluga de Francolí el 29/10/2019.

2.      Satèl·lit

Actualment hi ha nombroses imatges de sensors portats per satèl·lits meteorològics. Per a l’anàlisi d’inundacions, les imatges més rellevants a la nostra latitud són les de Landsat-8 i les de Sentinel. Per al primer, les bandes rellevants en tant que cobertura d’aigua són de la 2 a la 7, IR (Infraroig) i color. Per al segon les bandes més rellevants són les RGB (Red Green Blue) que són imatges a 10 m i les de l’IR  a 20 m. Els Sentinel són satèl·lits llançats per l’Agencia Espacial Europea (ESA) per l’estudi del Terra, mentre que els satèl·lits Landsat es van començar a llençar fa més temps per la Agencia Espacial d’Estats Units (NASA). El programa que agrupa els Sentinel es conegut com Copernicus i depèn de l’ESA. Copernicus és el programa d’observació de la Terra més ambiciós fins ara, que proporciona informació precisa, oportuna i de fàcil accés per millorar la gestió del medi ambient, comprendre i mitigar els efectes del canvi climàtic i garantir la seguretat civil (https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus, darrera consulta, 5 de juny de 2022).  La Comissió Europea ha dut a terme múltiples projectes de recerca relacionats amb inundacions esdevingudes els darrers anys. Pots trobar-ne més informació al web: https://ec.europa.eu/environment/water/flood_risk/links.htm  (consultat maig 2022).

Els Sentinel de Copernicus

Cada missió Sentinel es basa en una constel·lació de dos satèl·lits per complir els requisits de revisió i cobertura, proporcionant conjunts de dades rigoroses per als serveis de Copernicus. Aquestes missions porten una sèrie de tecnologies, com ara radars i instruments d’imatge multiespectral per al monitoratge terrestre, oceànic i atmosfèric. Hi ha 6 missions Copernicus, de les quals tres poden tenir aplicació sobre les inundacions (Fig. 47).

Figura 47. La família de satèl·lits Sentinel del projecte Copernicus, ESA. (Font: https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/The_Sentinel_missions)

• Sentinel-1: Les imatges de radar d’obertura sintètica Grund Range Detected (GRD) de Sentinel-1, després d’un cert processament, permeten diferenciar els sòls humits i la cobertura d’aigua. A Espanya, per exemple, s’han utilitzat les seves imatges per a la creació de mapes d’inundació en temps real amb l’objectiu de la mitigació del risc de les inundacions extraordinàries del curs mitjà del riu Ebre a l’abril del 2018 (Conde i de Mata Muñoz, 2019). La Figura 48 mostra una orto foto del Delta de l’Ebre amb una màscara de cobertura dels sòls humits i cobertura d’aigua generada mitjançant el calibratge i la rectificació orto de la imatge de radar. L’ombra blava indica les zones humides i/o inundades abans del temporal de setembre del 2019. L’ombra celeste mostra masses d’aigua conseqüència de les inundacions provocades pel temporal (ICGC). En aquest estudi es demostra clarament la utilitat dels productes de Sentinel-1 com a dades d’entrada i en el calibratge i la validació de models hidrològics que tenen la finalitat de millorar mapes de risc d’inundacions, molt útils en els esforços de mitigació del risc de inundacions (Conde i de Mata Muñoz, 2019).

Figura 48. Orto foto del Delta de l’Ebre mostrant cobertura d’aigua i sòl humit detectats per radar del Sentinel-1 abans (blau) i després (21/01/2019) (celeste) del temporal de setembre 2019. Les línies vermelles indiquen delimitació dels municipis principals. Font: ICGC

• Sentinel-2: Genera productes que permeten visualitzar clarament la cobertura d’aigua. Les 13 bandes de la Cambra Multiespectral d’alta resolució (MEI) permeten visualitzar detalls que són invisibles en colors reals. Un exemple d’aquesta aplicació es mostra a la Fig. 49.

Figura 49. Imatges (2019-09-13, Sentinel-2A L2A, Costum script) preses per Sentinel-2 durant les inundacions de l’est d’Espanya al Setembre 2019 (Font: @CopernicusEMS, 14 Sep 2019).

Les ortoimatges Sentinel-2 modificades per l’ICGC permeten disposar d’un mosaic continu, amb resolució de 10 m i que cobreix tot Catalunya amb freqüència mensual (Fig. 50). Són del tipus RGB (Red Green Blue) i IRC (InfraRoig Proper) i estan disponibles en els formats d’imatges georeferenciades GeoTIFF de 8 i de 16 bits.

Figura 50. Exemple d’Ortoimatge Sentinel-2 oferta per l’ICGC

• Sentinel 3: Entre d’altres instruments, disposa d’un Altímetre Radar d’Obertura Sintètica (SRAL), les dades del qual tenen una aplicació interessant en l’estudi de les inundacions procedents del mar. L’altimetria feta per satèl·lit és l’eina més important per al monitoratge de la dinàmica de l’oceà i font de dades imprescindibles per als models de predicció d’esdeveniments atmosfera-oceà com El Niño i els monsons. Aquesta altimetria ofereix alçada d’onada i velocitat del vent en temps quasi-real (de 3 a 48 hores), els quals, s’utilitzen com a dades d’entrada en models de predicció del temps i ajuden a millorar-ne els resultats. En el cas dels huracans i les tempestes, l’altimetria ajuda a identificar els focus de calor que fan que aquests fenòmens s’intensifiquin. L’anomalia de l’alçada de la superfície del mar es fa servir com una dada “proxi” dels corrents càlids que els proveeixen d’energia (Rosmorduc et al. 2006).La pujada del nivell del mar pot provocar des d’erosió costanera i inundacions recurrents fins a inundació permanent. L’altímetre del sentinel-3 és capaç de rastrejar els canvis al nivell del mar, permetent la monitorització del nivell mitjà del mar, de les variacions que aquest experimenta en el temps i dels patrons geogràfics. Es disposa de sèries de dades contínues de més de 15 anys, que permeten començar a observar tendències i utilitzar aquesta informació per contribuir a mitigar-ne els efectes. La figura 51 mostra el Sentinel-3 a la sala blanca del Thales Alenia Space de Cannes, França, que lidera el consorci d’unes 100 empreses que han dissenyat i construït els dos satèl·lits Sentinel-3, en col·laboració amb l’ESA, la Comissió Europea, Eumetsat i l’agència espacial francesa del CNES.

Figura 51. Posta a punt de un dels satèl.lits Sentinel 3 (Font:  https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Copernicus/Sentinel-3/Satellite_constellation)

Programa Landsat

A dia d’avui, la sèrie de dades més llarga sobre la superfície terrestre (ininterrompuda) és la generada pel programa Landsat, de la NASA i la USGS (United States Geological Survey), que va començar el 1972 i segueix recollint dades en l’actualitat (Fig. 52). La resolució espacial de les dades és de 30 m i té 185 km d’amplada d’escombrada, permetent una cobertura global a totes les estacions de l’any. Entre les múltiples aplicacions dels productes Landsat, hi ha la cartografia d’inundacions, la caracterització de zones inundables, la monitorització de l’erosió costanera i les inundacions del litoral contribuint com una eina molt útil en la gestió dels usos del sòl, l’avaluació de danys causats per desastres naturals i el desenvolupament de programes de control d’inundacions.

Figura 52 Cronograma dels llançaments del programa Landsat des de 1972 fins a 2030. (Font: Landsat.gsfc.nasa.gov, accedit maig 2022)

Les dades Landsat són gratuïtes des de diverses pàgines d’USGS després de registrar-se a l’EROS https://landsat.gsfc.nasa.gov/data/where-to-get-data/

EROS – GMP:

Per la seva banda, la Missió GPM (més detalls a la FITXA04) té una aplicació important en la gestió de les emergències en cas d’inundacions. Els productes de precipitació d’aquesta, s’utilitzen en la inicialització de models hidrològics i ajuden a entendre la relació entre els patrons de precipitació i fluxos hidrològics. Aquesta informació es fa servir a la detecció d’inundacions i pels sistemes d’alerta. (https://gpm.nasa.gov/applications/disasters, accedit maig 2022 ). La figura 53 mostra una imatge nocturna obtinguda a partir de la GPM, de l’huracà Ida sobre el sud-est d’Estats Units, en la que es veu la concentració de llum en les grans ciutats. Aquest huracà, que va tocar terra el 26 d’agost de 2021, va ser un huracà de categoria 4, mortal i destructiu que es va convertir en el segon huracà més intens i nociu que es va registrar a l’estat de Louisiana als Estats Units, només darrere de l’huracà Katrina de 2005.

Figura 53. Imatge nocturna de l’huracà Ida proveïda per la Missió Global de Precipitació (GPM) (Font: https://www.nasa.gov/mission_pages/GPM/images/index.html)

Tècnica Hydro-estimator i mòduls SAF:

A nivell internacional, un exemple de l’aplicabilitat dels satèl·lits en la gestió d’inundacions és la NOAA/NESDIS (National Oceanic and Atmospheric Administration/National Environmental Satellite, Data and Information Service). Realitzen una estimació operacional de la intensitat de precipitació a partir de satèl·lits a temps real a nivell global i aplicada al control d’inundacions sobtades a través de la tècnica Hydro-Estimator (HE), que desenvolupen ells mateixos. Aquesta tècnica utilitza dades d’IR (Infraroig) del satèl·lit GOES-13 i els resultats de models de predicció meteorològica ETA (Hobouchian et al., 2017). Les estimacions de precipitació d’Europa, l’Àfrica i l’oest d’Àsia es fan amb el satèl·lit METEOSAT i les de l’est d’Àsia amb el MTSAT. Amb aquestes dades es generen agregats globals de precipitació cada 30 minuts. Els productes HE contenen precipitació instantània, i precipitació acumulada cada hora, cada 6 i 24 hores i acumulacions de múltiples dades (NOAA, s. f.).

A la seva vegada EUMETSAT ha desenvolupat vuit mòduls específics que contenen  dades operatives i productes de programari, cadascun per a una comunitat d’usuaris i una àrea d’aplicacions diferent, el que es conegut com SAF (Satellite Application Facilities). D’aquest hi ha tres que poden ser els més interessants per l’estudi d’inundacions: el NWP SAF, centrat en la predicció numèrica del temps; el NWC SAF, sobre predicció a molt curt termini i nowcasting; i el H SAF, per la hidrologia operacional i la gestió de recursos hídrics (https://www.eumetsat.int/about-us/satellite-application-facilities-safs).

Referències

• Conde, F. C. i de Mata Muñoz, M.: Flood monitoring based on the study of Sentinel-1 SAR images: The Ebro River case study, Water (Switzerland), 11(12), 1–25, doi:10.3390/w11122454, 2019.
• Hobouchian, M., García Skabar, Y., Barrera, D., Vila, D. i Salio, P.: Validation of satellite precipitation estimate with hydro-estimator technique, Meteorologica, 42, 19–37, 2017.
• Lewis, S.: Teledetección para desastres : hechos y cifras, Sci Dev Net [online] Available from: https://www.scidev.net/america-latina/ciencias-de-la-tierra/especial/teledetecci-n-para-desastres-hechos-y-cifras.html?__cf_chl_jschl_tk__=be5fd5961239557c6d0c9c657ff9c61db2cab596-1593510299-0-AUV2BjqE4NW9CJ9DbRkoP2OgvITEjgvcN6dc3AxNxitgiOUwV0xQLWbq7ckeUR, 2009.
• Rosmorduc, V., Benveniste, J., Picot, N., Dorandeu, J., Earith, D., Lauret, O., i Sicard, P.: Basic Radar Altimetry Toolbox and radar Altimetry Tutorial: A New Set of Tools for All Altimetry Users. ESA Special Publication, 614, 142, 2006.

La informació “proxy” comprèn aquelles fonts d’informació que permeten obtenir, de manera indirecta, dades sobre els episodis d’inundació. Hi ha diversos tipus com la premsa, escrits o altres documents històrics ubicats en arxius o plaques i senyals commemoratives en el territori. També es pot incloure aquí informació conservada en la natura, com es el cas dels arbres (estudiada a través de la dendrocronologia) o els sediments (útil per l’estudi de paleoinundacions). Es per això que és necessari comptar amb experts de diferents disciplines.

1. La premsa

La premsa constitueix una eina fonamental en la reconstrucció de desastres naturals, especialment dels que tenen un impacte directe a la societat, com és el cas de les inundacions. En molts casos, a l’hora de reconstruir un episodi o de completar, per exemple, un mapa d’inundacions, la utilització de la premsa escrita i, més recentment, les publicacions a les xarxes socials, poden aportar informació de l’esdeveniment que no va quedar registrada de cap altra manera.

Cal tenir en compte que aquest tipus d’informació pot ser esbiaixada (percepció subjectiva, context social o polític, etc.), però si no se’n disposa d’una altra, la informació disponible als mitjans cobra un gran valor, especialment a l’hora de crear mapes de risc.

El més comú és fer servir la premsa bé com una font d’informació de dades proxy, per obtenir informació indirecta sobre la freqüència i la magnitud del risc o bé des del punt de vista socioeconòmic (Llasat et al, 2009a). La premsa es fa servir, també, com un indicador de la percepció social del risc. En relació a l’exactitud de les dades publicades a la premsa, pel cas concret de Catalunya, hi ha una anàlisi publicada a Llasat et al. (2009b) que prova la validesa de la premsa com a indicador indirecte de l’evolució del risc, donant una correlació relativament bona entre el nombre d’inundacions i sequeres identificades en premsa i el nombre d’episodis registrat durant el període d’estudi de l’anàlisi esmentada. La figura 54 mostra un exemple d’una noticia sobre les inundacions que van afectar Girona l’octubre de 1962.

Figura 54. Fragment d’una notícia del dia 13 d’octubre de 1962 a La Vanguardia

2. Arxius i documents històrics

A nivell europeu, les dades històriques d’inundacions són una font d’informació fonamental a l’hora d’avaluar i cartografiar riscos d’inundacions i en la planificació de zones susceptibles de patir-les (Benito i Thorndycraft, 2004). Els documents històrics, a més, tenen un gran potencial en la reconstrucció d’inundacions excepcionals esdevingudes a Europa en els darrers 1.000 anys (Barriendos et al, 2003). Amb fonts de dades de qualitat es poden reconstruir sèries de dades completes que es complementen amb estudis paleoclimàtics per explorar la freqüència dels esdeveniments.

També es poden analitzar dades hidrològiques amb tècniques hidrogràfiques junt amb mapes antics, dibuixos, documents públics i qualsevol altra font que pugui aportar informació. Convertir informació històrica sobre els nivells de l’aigua en valors quantitatius de cabal requereix molta informació complementària com les configuracions del llit del riu, factors humans com l’existència d’infraestructures o els usos del sòl. Tenint tots aquests paràmetres en compte es tria la sèrie de dades històriques més realista i se’n procedeix al calibratge amb dades instrumentals de camp (Barriendos et al, 2003).

3. Plaques i senyals commemoratives

Es tracta de plaques que fan referència a inundacions històriques i són de dos tipus:

• Les que marquen la zona afectada, indicant l’alçada de l’aigua
• Les plaques que mencionen l’episodi d’inundacions.

Figura 55. Placa commemorativa de l’episodi del 23 de setembre de 1874 indicant el nivell de l’aigua assolit a Agramunt en aquesta data (Font: GAMA).

En el cas de Catalunya, es poden trobar dades d’esdeveniments històrics a les fitxes produïdes per l’Agència Catalana de l’Aigua de les marques de l’aigua al territori, que es troben publicades a la pàgina web http://aca-web.gencat.cat (Fitxes informatives de les marques de l’aigua al territori). Aquí es mostra un exemple d’aquestes fitxes, en concret la de les riuades del Riu Cardener l’octubre de 1907 (Fig. 56). En el portal històric d’aquesta web hi ha més informació sobre episodis històrics amb marques i plaques commemoratives. La figura 55 mostra una placa situada a Agramunt que recorda les inundacions del setembre de 1874.

Figura 56. Exemple de fitxa informativa generada per l’ACA d’una marca d’inundacions històriques al territori.

Aquestes fitxes contenen informació molt útil a l’hora de caracteritzar esdeveniments passats, com ara la descripció de l’episodi, mapa de la ubicació, fotografies de la localització i l’entorn amb les corresponents acotacions mètriques indicant el nivell de l’aigua, un plànol de la secció inundada en qüestió i, si s’escau, la localització de plaques i altres elements rellevants per a la descripció de l’esdeveniment.

Referències

• Barriendos, M., Coeur, D., Lang, M., Llasat, M. C., Naulet, R., Lemaitre, F. i Barrera, A.: Stationarity analysis of historical flood series in France and Spain (14th-20th centuries), Natural Hazards and Earth System Science, 3(6), 583–592, doi:10.5194/nhess-3-583-2003, 2003.
• Benito, G. i Thorndycraft, V. R.: Systematic, Palaeoflood and Historical Data for the Improvement of Flood Risk Estimation. Methodological Guidelines, CSIC – Centro de Ciencias Medioambientales., 2004.
• Llasat, M. C., Llasat-Botija, M. i López, L.: A press database on natural risks and its application in the study of floods in Northeastern Spain, Natural Hazards and Earth System Science, 9(6), 2049–2061, doi:10.5194/nhess-9-2049-2009, 2009a.
• Llasat, M.C., M. Llasat-Botija, M. Barnolas, L. López, and V. Altava-Ortiz: An analysis of the evolution of hydrometeorological extremes in newspapers: the case of Catalonia, 1982-2006. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 9, 1201-1212, www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/9/1201/2009/, 2009b.

1.      Classificació i caracterització de les inundacions

Les inundacions es poden classificar en les següents categories segons les característiques de la precipitació i el tipus de conques que es vegin afectades (Llasat, 2009; Llasat et al., 2016):

• Inundacions de petits torrents i conques. Usualment es tracta d’inundacions sobtades (en anglès, “flash-floods) produïdes per pluges molt intenses i locals en rieres i torrents. Un exemple són les inundacions que a l’estiu es solen produir a alguna de les rieres del Maresme. Com són sobtades el temps de resposta de la població per salvaguardar-se és pràcticament zero, motiu pel qual si hi ha un avís es recomanable apartar-se de les zones inundables, i, en cap cas, creuar la riera, torrent o carrer pel qual baixi l’avinguda. Donat que estan associades a pluges molt locals la predicció del lloc i intensitat de la pluja sols es pot fer a molt curt termini. El radar meteorològic és una bona eina per fer la predicció i seguiment d’aquests episodis.
• Inundacions de conques mitjanes. Normalment a Catalunya també es tracta d’inundacions sobtades, si bé hi ha un major marge de temps per actuar i evacuar la població que es troba en una zona d’alt risc d’inundació que es preveu que serà afectada. Solen ser degudes a pluges fortes esteses per la conca, donant inundacions sobtades en els torrents i afluents del riu principal. Si les pluges intenses es mantenen durant unes hores poden donar lloc a inundacions catastròfiques. Un exemple van ser les inundacions del Besós de 1962, o les del Llobregat de l’any 1971. En aquest cas la previsió de pluges fortes es pot fer amb més antelació, però encara es difícil encertar en la quantitat que es recollirà.
• Inundacions en conques grans (inundacions fluvials). En aquest cas es necessari que es donin pluges continuades sobre la conca durant dies, a fi de que augmenti el cabal del riu de forma considerable. En general es tracta de pluges d’intensitat moderada, però en alguns punts de la conca és possible que plogui molt fort i fins i tot que hi hagin inundacions sobtades en alguns punts. Es parla d’inundació fluvial per donar a entendre en que la avinguda es pot anar propagant al llarg del riu inundant zones on, fins i tot, no plou. Les anteriors, si bé poden afectar a rius i per tant ser considerades com fluvials, solen conèixer com inundacions per pluja. En aquest cas la predicció es pot fer a dies vista i es poden prendre mesures de protecció com la col·locació de sacs per impedir que el desbordament inundi determinats llocs. Tanmateix també poden ser molt greus perquè afecten grans extensions i el temps en que les cases i els bens queden total o parcialment submergits pot ser molt elevat.
• Inundacions urbanes. En les ciutats pot ocórrer que torrents, rieres, i fins i tot petits rius, estiguin soterrats. En aquest casos el fet de que hi hagi inundacions està molt relacionat amb les xarxes de drenatge i el sistema d’evacuació d’aigües pluvials. Barcelona es un bon exemple de gestió d’aigües pluvials, ja que disposa d’un sistema de tancs per retenir l’aigua de pluja i un sistema automàtic per controlar el pas d’aigües subterrànies. Això no resta de que hi ha un sistema d’avís que funciona les 24h i un equip que fa el pronòstic i seguiment dels possibles aiguats. Malgrat això, encara hi han alguns problemes a la ciutat quan plou fort. Inundacions superficials. La terminologia anglesa “water surface floods” fa referencia a totes aquelles inundacions que no es produeixen per desbordament de rius, rieres o torrents, com per exemple, inundacions de baixos i soterranis, o inundacions en zones agrícoles. Principalment són degudes a pluja i la seva previsió depèn també del tipus d’episodi pluviomètric que les produeixi.

Aquestes variables també definiran la predictibilitat, les mesures de prevenció, la manera de gestionar l’emergència i les vies de recuperació més adequades (Llasat, 2018). La Taula 3 resumeix algunes de les característiques més importants de les inundacions en funció de la seva naturalesa. En aquesta taula s’introdueix un altre classificació que té en compte els impactes (Barrera et al, 2006; Llasat, 2009):

Inundació ordinària o petita: Augment de cabal que pot produir danys menors a les instal·lacions hidràuliques com ara molins, canals de reg o passarel·les sobre el riu. En zona urbana poden inundar-se baixos i soterranis a conseqüència de la pluja, així com carrers, però sense danys greus. Es possible que de trobar-se aparcats vehicles a les rieres quan es produeix l’avinguda siguin arrossegats per l’aigua. La figura 57 mostra els efectes d’una avinguda ordinària a la riera de Gualba al seu pas per Gualba de Dalt, que s’ha emportat la passarel·la.

Figura 57. Efectes d’una avinguda ordinària a la riera de Gualba el 15 d’agost del 2018 (font: GAMA)

Inundació extraordinària o intermèdia: El cabal del riu és suficient per desbordar la llera habitual i l’aigua és present als carrers, camps agrícoles, etc. Es produeixen danys greus a les instal·lacions hidràuliques adjacents o al riu, com molins, recs, preses o les passarel·les, amb destrucció parcial. Si es produeixen amb rieres poden tenir molta força arrossegant materials sòlids, vehicles, mobiliari urbà o persones i animals. Pot afectar també a les comunicacions i xarxes viaries com es veu a la figura 58 on l’aigua ha inundat la via del tren al Maresme.

Figura 58. Inundació de la via del tren al Maresme el 19 d’octubre de 2018

Inundació catastròfica o gran riuada: Com en el cas extraordinari cas, el riu desborda de la seva llera habitual. La diferència rau en la força o capacitat del desbordament per causar danys greus o destrucció completa d’infraestructures properes al riu o lluny

del mateix (ponts, preses, dics, murs, molins, cases, sistemes de drenatge, canals de reg, conreus, trams de carreteres, etc.). Sempre afecten a les comunicacions i xarxes viaries, i en moltes ocasions als subministres dels serveis bàsics. La figura 59 mostra la destrucció completa d’unes bodegues que es trobaven al costat del riu Francolí a l’Espluga, a conseqüència de les inundacions catastròfiques de l’octubre del 2019.

Figura 59. Efectes de l’avinguda catastròfica del riu Francolí el 23 d’octubre de 2019. (Font: GAMA)

Independentment de tots els factors detallats en aquesta Taula, l’impacte de les inundacions depèn en gran mesura de la vulnerabilitat de la població que s’hi exposa. Aspectes com la qualitat dels plans d’emergència de protecció civil, la naturalesa dels habitatges de la zona afectada o l’hora del dia a la que es desenvolupa l’esdeveniment tenen una gran influència en l’abast de les conseqüències de les inundacions (Llasat et al., 2016). Això queda palès a Kreibich et al. (2017) on s’estudien vuit parelles d’esdeveniments d’inundació que han afectat una mateixa zona però en diferents moments. L’estudi mostra que quan un esdeveniment catastròfic es repeteix en una zona determinada, el segon esdeveniment produeix danys significativament menors que el primer si s’han pres mesures que permetin disminuir la vulnerabilitat i exposició de la zona i els seus habitants. Això no és degut a la virulència de l’esdeveniment, sinó a l’adaptació de la societat al risc d’inundacions, fent-la menys vulnerable a través d’accions com l’increment en la consciencia social, la millora de les mesures de preparació i resposta a l’emergència i la millora de les infraestructures de protecció

Taula 3. Característiques més importants de les inundacions en funció de la pluja i els possibles impactes (Font: Llasat, 2018).

Referències

• Barrera, A., M.C. Llasat i M. Barriendos, 2006: Estimation of the extreme flash flood evolution in Barcelona county from 1351 to 2005. Natural Hazards and Earth System Sciences, 6, 505-518.
• Kreibich, H., Vorogushyn, S., Apel, H., Chinh, D. T., Gain, A. K., Dung, N. V., Schröter, K., Merz, B., di Baldassarre, G., Mård, J., Aerts, J. C. J. H., Ward, P. J., Aronica, G. T., Arnbjerg-Nielsen, K., Bouwer, L. M., Slager, K., Bubeck, P., Thieken, A. H., Caloiero, T., Cortès, M., Llasat, M. C., Giampá, V., Petrucci, O., Kuhlicke, C., Kundzewicz, Z. W., Matczak, P., Mazzoleni, M. i Molinari, D.: Adaptation to flood risk: Results of international paired flood event studies, Earth’s Future, doi:10.1002/eft2.232, 2017.
• Llasat, M.C.: Chapter 18: Storms and floods. In The Physical Geography of the Mediterranean basin. Edited by Jamie Woodward. Published by Oxford University Press, ISBN: 978-0-19-926803-0,pp. 504-531, 2009. 
• Llasat, M. C., Marcos, R., Llasat-Botija, M., Gilabert, J., Turco, M. i Quintana-Seguí, P.: Flash flood evolution in North-Western Mediterranean, Atmospheric Research, 149, 230–243, doi:10.1016/j.atmosres.2014.05.024, 2014.
• Llasat, M.C., R. Marcos, M. Turco, J. Gilabert i M. Llasat-Botija: Trends in flash flood events versus convective precipitation in the mediterranean region: the case of Catalonia. Journal of Hydrology, 541, 24-37, 2016, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.05.040 0022-1694
• Llasat, M. C.: Gestión del Riesgo de Inundación. Contribución al libro publicado por Dykinson a raíz de las III Jornadas Internacionales sobre riesgos naturales, sociedad y derecho, Granada 14-15 Diciembre 2017., 2018.

La Organització de Nacions Unides defineix un sistema d’alerta primerenca com el conjunt de capacitats necessàries per generar i difondre informació d’alerta que sigui oportuna i significativa, per tal de permetre que les persones, les comunitats i les organitzacions amenaçades per una amenaça es preparin i actuïn de forma apropiada i amb prou temps de anticipació per reduir la possibilitat de que es produeixin pèrdues o danys (https://www.unisdr.org/files/7817_UNISDRTerminologySpanish.pdf). També es pot considerar com una mesura d’adaptació al canvi climàtic que utilitza sistemes de comunicació integrats per ajudar les comunitats a preparar-se per als perills relacionats amb el clima. Si el sistema d’alerta primerenca està dissenyat correctament,  ajudarà a salvar vides, llocs de treball, terres i infraestructures i contribuirà a la sostenibilitat a llarg termini. Són una eina indispensable per salvar vides, disminuir impactes dels riscos hidrometeorològics i fer una bona planificació.

1.      Sistemes d’avisos meteorològics a Europa

a.      Meteoalarm

A nivell europeu, el sistema d’avisos meteorològics és Meteoalarm, una iniciativa de la xarxa que agrupa els serveis meteorològics nacionals europeus que formen part d’EUMETNET. A Espanya és AEMET (L’Agència Estatal de Meteorologia) l’agència integrada en aquesta xarxa europea, ocupant-se a nivell estatal de la precisió i vigilància de les condicions atmosfèrica (Olmeda Gordo, 2018).

b.      Directiva Europea 2018/1972. Quin paper té dins la cadena d’avisos?

La Directiva Europea 2018/1972 estableix el codi europeu de les comunicacions electròniques. A nivell europeu, hi ha una directiva (2018/1972) del Parlament Europeu i del Consell que obliga a llançar un sistema d’alertes massives d’emergències als mòbils de la ciutadania potencialment exposada a un perill. Dins d’Europa el sistema ja opera a Holanda i Bèlgica i fora d’Europa a països com el Japó, els Estats Units, Canadà i Austràlia. En aquests missatges de text Protecció Civil avisa els ciutadans de la situació i els explica com reaccionar.

c.       Emergency Managment System (EMS)

Forma part del programa internacional de Copernicus  i és un servei d’informació geoespacial, puntual i precisa, obtinguda a partir de la combinació de dades de satèl·lit i dades in situ. Actualment, és l’únic servei d’alerta primerenca que proporciona informació de productes derivats de satèl·lit de forma ràpida als gestors d’emergències i agents humanitaris a nivell mundial. L’EMS només el poden activar usuaris autoritzats (Membres de la UE en punts focals nacionals i països del programa Copernicus), així com els serveis de la Comissió Europea i el Servei Europeu d’Acció Exterior (SEAE). L’EMS ofereix diverses eines que es descriuen a continuació.

I.      Cartografia ràpida

Està dissenyada per a emergències que requereixen resposta immediata just després del desastre. Aquest servei proporciona productes cartogràfics estandarditzats. Alguns exemples són els següents (emergency.copernicus.eu):

• Producte de referència, per determinar la situació abans de l’esdeveniment
• Producte de primera estimació, per identificar i avaluar les ubicacions més afectades
• Producte de delineació per avaluar l’extensió geogràfica de l’esdeveniment
• Producte de classificació, per avaluar la intensitat i l’abast del dany resultant de l’esdeveniment

Un exemple d’activació d’aquest servei a Catalunya es mostra a la Figura 60, en el mapa que mostra la cartografia ràpida per analitzar les possibles inundacions de caràcter extraordinari a la conca del Segre. El mapa reporta sobretot àrees afectades a les conques del Segre, Francolí i Llobregat.

Figura 60. Rapid Mapping (eina de Copernicus). Mostra l’extensió de les possibles zones en risc d’inundacions a la conca del Segre (octubre 2019). (Font: emergency.copernicus.eu, activació EMSR397)

II.      Mapeig de risc i recuperació.

No està directament relacionada amb la resposta immediata, ja que s’aplica a les fases de prevenció, preparació, reducció del risc de desastres i recuperació. Ofereix tres categories diferents: mapes de referència, mapes de situació previs al desastre i mapes de situació posterior al desastre. A la pàgina web emergency.copernicus.eu es troba publicada la llista completa d’activacions a nivell mundial, amb els productes corresponents produïts per a cada emergència.

d.      European Flood Awareness System (EFAS)

És un sistema d’alerta primerenca dins de l’EMS dedicat al seguiment i previsió d’inundacions d’una manera operativa. Alerta de les inundacions produïdes a les grans conques fluvials europees, i proporciona informació complementària a les autoritats nacionals i regionals pertinents (https://www.efas.eu/, accedit maig 2022). Alguns dels productes produïts per EFAS són: la probabilitat de crescudes de mitjà abast, els indicadors de crescudes sobtades, i les prediccions d’impacte.

Les prediccions en temps real fetes per l’EFAS només són accessibles als socis dels projecte (https://emergency.copernicus.eu/index.html). Dins d’Espanya, participen en el projecte com a socis:

• Les diferents confederacions hidrogràfiques dels rius principals: Duero, Ebro, Guadalquivir, Guadiana, Segura, Jucar, Miño-Sil, Tajo, la CH del Cantàbric.
• Protecció Civil
• El govern d’Andalusia
• El MITECO.
• L’ACA (Catalunya)
• Protecció civil de la Generalitat (Catalunya)

Figura 61. Pantalla del EFAS ensenyant el mapa i la llegenda amb les diferents capes disponibles per l’usuari (Font: https://www.efas.eu/efas_frontend/#/home, accedit maig 2022)

e.       Global Flood Awarenes System (GloFAS)

És un Sistema Global d’Alerta d’Inundacions desenvolupat per la Comissió Europea i el Centre Europeu de Predicció a Mitjà Termini (ECMWF). Aquest sistema de predicció i monitorització hidrològica global independent d’administracions i fronteres polítiques. Consisteix en un acoblament de diverses prediccions meteorològiques amb un model hidrològic. Es fa a nivell continental, però es realitza un escalat a nivell de països amb informació sobre les condicions del riu aigües amunt. Dona simultàniament un resum de la situació a nivell continental i global. GloFAS proporciona prediccions diàries d’inundacions des del 2011 i des del 2017 també ofereix les perspectives mensuals de flux estacional. Esdevé un dels Serveis de Gestió de l’Emergència de Copernicus operacional l’any 2018. (https://www.globalfloods.eu , accedit maig 2022)

2.      Sistemes d’avisos meteorològics a Espanya

A Espanya, el projecte de la Llei General de Telecomunicacions, que segueix la directiva Europea 2018/1972 es va aprovar el 16 de Novembre de 2021 (https://www.lamoncloa.gob.es/consejodeministros/Paginas/enlaces/161121-enlace_telecomunicaciones.aspx). No obstant, el real decret que regula els sistemes d’alertes públiques mitjançant serveis mòbils de comunicacions electròniques en cas de  catàstrofes o emergències imminents, encara es troba fase de prova (https://portal.mineco.gob.es/es-es/ministerio/participacionpublica/audienciapublica/espacioparticipacion/Paginas/sistema-alertas-publicas.aspx). Mentrestant, hi ha ciutats que han pres iniciatives similars de manera independent, com és el cas de Pamplona. Els ciutadans poden donar-se d’alta per rebre avisos SMS des de Protecció Civil en cas de risc d’inundacions del riu Arga al seu pas per la ciutat (web Policia Municipal de Pamplona, ​​s. f.).

En l’actualitat, en coherència amb el marc europeu de Meteoalarm existeix Meteoalerta, Pla Nacional de Predicció i Vigilància de Fenòmens Meteorològics Adversos. Els fenòmens per als quals emet avisos són: pluja, nevades, vents, tempestes, temperatures màximes i mínimes, fenòmens costaners (vent, altura d’onatge i mar de fons), pols en suspensió, allaus, galernes (Cantabria i nord de Galícia), rissagues, boires, desgel, onades de calor, onades de fred i tempestes tropicals (Olmeda Gordo, 2018).

El producte bàsic del pla Meteoalerta és l’avís de fenomen meteorològic advers, preferint-se el format CAP (Common Alerting Protocol). Aquest és un model obert i únic per a tots els tipus de missatges d’avís i tots els mitjans de comunicació. L’objectiu de Meteoalerta és facilitar la informació més detallada i actualitzada possible sobre els fenòmens atmosfèrics adversos que puguin afectar Espanya fins a un termini màxim de 72 hores, així com mantenir una informació continuada de la seva evolució una vegada que han iniciat el seu desenvolupament. També hi ha els butlletins d’avís de fenòmens observats i/o previstos,  en els que s’especifica el grau de probabilitat d’ocurrència del fenomen (entre 10% i 40%, entre 40% i 70%, i més gran del 70%). Per als fenòmens observats, assenyalen l’evolució més probable quantificant la probabilitat de aquesta evolució (Olmeda Gordo, 2018).

A més de difondre els avisos als butlletins, també es difonen directament des d’AEMET al públic per la web oficial d’AEMET, les seves xarxes socials (fonamentalment Twitter) i mecanismes de subscripció per a diferents demarcacions geogràfiques. La informació també queda disponible per a la seva reutilització al sistema AEMET OpenData (Olmeda Gordo, 2018).

AEMET compta amb un Grup de Predicció i vigilància de situacions de perill exclusiu per a la zona mediterrània que compta amb tots els serveis d’AEMET, però enfocat al litoral mediterrani. La seu es troba a Barcelona.

A més dels avisos també es pot consultar la predicció meteorològica per províncies i municipis (http://www.aemet.es/es/eltiempo/prediccion), que dona prediccions en forma de mapa i textos amb avisos i detall de temperatures mínimes i màximes, així com de probabilitat de precipitació

3.      Sistemes d’avisos meteorològics a Catalunya

Algunes comunitats autònomes (Catalunya, el País Basc i Galícia) disposen, a més del servei meteorològic estatal, d’un servei meteorològic propi. Els llindars de precipitació dels sistemes d’avisos per risc d’inundació, s’estableixen per zona o província i en funció de la precipitació acumulada d’una hora. En el cas de Catalunya, hi ha disparitats importants en l’emissió d’avisos per precipitació entre els criteris de AEMET i els de l’SMC, tant pel que fa als intervals de temps d’acumulació de pluja com per a les quantitats acumulades i el nivell d’avís associat a les mateixes.

L’SMC utilitza dos criteris d’alerta per la precipitació: l’alerta per acumulació de precipitació i l’alerta per intensitat de precipitació. Combinant aquests llindars i la probabilitat d’ocurrència de l’esdeveniment, l’SMC assigna el grau de perill, un número de 0 a 6 acompanyat dels colors que mostrats a la darrera columna de la Taula 5.

Taula 4. Llindars d’alerta de precipitació (en mm) del Servei Meteoròlogic de Catalunya

Taula 5. Llindars d’alerta de les precipitacions (en mm) d’AEMET per als grups de comunitats autònomes de Z1 (Catalunya, el País Valencià i les Canàries) i Z2 (les altres, Ceuta i Melilla). La darrera columna indica el grau de perill per a Catalunya segons l’SMC. (Font: Llasat et al., 2014).

En el cas de Catalunya l’avís de pluja és transmès pel Servei Meteorològic de Catalunya (SMC) a la Direcció General de Protecció Civil (Departament d’Interior de la Generalitat de Catalunya), que a més solen utilitzar les d’AEMET i altres fonts per augmentar la seguretat. L’SMC també publica els seus avisos a la seva pàgina web i l’envien al CECAT (Centre de coordinació d’Emergències de Catalunya) i a l’ACA (Agència Catalana de l’Aigua) que s’encarreguen del seguiment fluvial. L’SMC emet un avís de SMP (Situació Meteorològica de Perill) quan es preveu que se superaran uns llindars específics en les 36 hores següents o si s’observa algun llindar superat, assignant els graus de perill corresponents.

4.      El paper de las xarxes socials

L’ús de les xarxes socials durant i després de desastres naturals ha esdevingut una eina per donar suport als esforços de resposta (millorant la disseminació de la informació durant l’esdeveniment) i recuperació (ajudant a identificar necessitats després del desastre). A Muniz-Rodriguez et al., (2020) es van analitzar 3 bases de dades i 44 articles de recerca sobre la investigació de les xarxes socials durant desastres naturals i es van identificar les plataformes de xarxes socials com a eines de transmissió gràcies a les publicacions als perfils de les agències de salut pública. A les dades estudiades les xarxes socials es van utilitzar per identificar àrees que necessiten socors gràcies a la localització automàtica. D’altra banda, també es va confirmar que calen més investigacions per controlar la desinformació i els fils publicats a les xarxes (Muniz-Rodriguez et al., 2020). El 2019, investigadors italians i espanyols van desenvolupar, amb el finançament de Joint Research Centre de la Comissió Europea, un programari anomenat Social Media for Flood Risk (SMFR en anglès) que analitza publicacions d’inundacions i impactes publicats a les xarxes socials i integra aquesta informació a l’EFAS (European Flood Alert System, floodanddisaster.com, accedit maig 2022). El propòsit d’aquesta eina és contribuir a l’entesa del que passa a zones inundades i identificar així els punts que necessiten atenció més immediata en temps real. Quan l’EFAS identifica les zones en perill el sistema SMFR recopila tuïts dels usuaris de les àrees que s’espera que siguin afectades El programa analitza publicacions en anglès, alemany, espanyol i francès, on apareixen una sèrie de paraules clau predeterminades relacionades amb les inundacions i les tradueix utilitzant intel·ligència artificial. La combinació de predicció de simulacions hidrològiques i el seguiment immediat de l’esdeveniment a través de les xarxes sense necessitat de traduir manualment la informació permet escurçar la resposta a la crisi (Lorini et al., 2019).

Referències

• https://www.un.org/es/climate-change/climate-solutions/early-warning-systems
• http://emergency.copernicus.eu
• https://www.efas.eu/
• https://www.globalfloods.eu
• Lorini, V., Castillo, C., Dottori, F., Kalas, M., Nappo, D. i Salamon, P.: Integrating Social Media into a Pan-European Flood Awareness System: A Multilingual Approach, in Integrating Social Media into a Pan-European Flood Awareness System. [online] Available from: https://chato.cl/papers/lorini_2019_social_media_multilingual_flood.pdf, 2019.
• Muniz-Rodriguez, K., Ofori, S. K., Bayliss, L. C. i Schwind, J. S.: Social Media Use in Emergency Response to Natural Disasters: A Systematic Review With a Public Health Perspective, Disaster Medicine and Public Health Preparedness, 14(1), doi:https://doi.org/10.1017/dmp.2020.3, 2020.
• Olmeda Gordo, M. D.: Plan Nacional de Predicción y Vigilancia de Fenómenos Meteorológicos Adversos. [online] Available from: https://www.aemet.es/documentos/es/eltiempo/prediccion/avisos/plan_meteoalerta/plan_meteoalerta.pdf, 2018.

La Protecció Civil tal com es coneix actualment s’estableix el 1980 amb la creació de la Direcció General de Protecció Civil, depenent del Ministeri d’Interior. Abans d’aquesta data s’havien creat algunes estructures però sense els objectius o l’operativitat de la protecció civil actual. Seria el cas de la Prefectura Nacional de Defensa Passiva creada el 1941 amb l’objectiu de protegir la població de possibles atacs aeris. El 1982 es dona a conèixer l’existència de la protecció civil entre la població amb motiu de la celebració del campionat mundial de futbol. Segons la llei espanyola sobre Protecció Civil, la protecció civil és un servei públic que s’orienta a l’estudi i la prevenció de les situacions de greu risc col·lectiu, catàstrofe extraordinària o calamitat pública en què pugui perillar de forma massiva la vida i la integritat de les persones, la pròpia protecció d’aquestes, els seus béns i del medi ambient.

1.      Competències:

El Sistema Nacional de Protecció Civil estableix les competències entre les diferents administracions públiques. Segons l’administració de què depengui, la Protecció Civil pot ser:

• Nacional: La Direcció General de Protecció Civil i Emergències del Ministeri d’Interior és l’organisme responsable de la coordinació i el desenvolupament d’aquestes activitats. Té una direcció central a Madrid i direccions a les diferents províncies (Unitats de Protecció Civil en Delegacions i subdelegacions del Govern). Tot o part de l’autoritat pot estar delegada a l’autoritat competent de la comunitat autònoma. La Comissió Nacional de Protecció Civil és responsable de l’homologació dels plans de les comunitats autònomes en matèria de risc d’inundacions. A més te l’Escola Nacional de Protecció Civil. La fotografia de la figura 62 mostra tots els cossos que poden participar en una emergència.

Figura 62. Cossos que intervenen en una situació d’emergència. (Font: https://www.proteccioncivil.es/coordinacion/snpc)

• Regional o autonòmica: Depèn del govern autònom de cada regió, en cas que tingui competències en matèria de Protecció Civil. La transferència de responsabilitats del govern es fa a mesura que els organismes regionals elaboren, aproven i homologuen els plans d’emergència de protecció civil corresponents. L’autoritat en la protecció civil de la comunitat autònoma és designada pel pla corresponent. En la Comissió Regional de Protecció Civil es representen totes les administracions de les diferents comunitats autònomes.
• Local: Sempre que l’emergència sigui d’àmbit municipal, l’alcalde és el responsable de la coordinació de les actuacions de protecció civil. Els plans municipals han de ser aprovats pel consell municipal reunit en assemblea plenària en una primera fase i posteriorment homologats per la Comissió Regional de Protecció Civil. Els municipis de més de 20.000 habitants estan obligats a tindre el seu propi pla de protecció civil.

La Norma Bàsica de Protecció Civil diferencia els plans territorials dels plans especials. Els Plans Generals són aquells que fan front a emergències de caràcter general i en cada àmbit territorial (comunitat autònoma, municipi, etc.). Els plans especials són aquells relacionats amb riscos que requereixen una metodologia específica, per exemple, les inundacions. Els plans especials s’elaboren segons les directrius bàsiques de cada risc. En el marc dels plans especials, es troben els plans bàsics, són els referits a situacions bèl·liques o d’emergència nuclear. En aquests darrers la competència és de l’Estat.

2.      Legislació:

El sistema nacional de protecció civil espanyol ve regulat principalment per aquestes disposicions:

• Llei 2/1985, sobre protecció civil, de 21 de gener. El sistema nacional de protecció civil es basa en aquesta llei.
• Reial Decret 407/1992, de 24 d’abril, que aprova la Norma bàsica de Protecció Civil.
• Reial decret 1378/1985, d’1 d’agost, pel qual s’aproven les mesures provisionals per a l’actuació en situacions d’emergència en els casos de risc greu, catàstrofe o calamitat pública
• Llei orgànica 2/1986, de 13 de març, de forces i cossos de seguretat
• Llei orgànica 5/2005, de 17 de novembre, de la defensa nacional
• Reial decret 1468/2008, de 5 de setembre, pel qual es modifica el Reial decret 393/2007, de 23 de març, pel qual s’aprova la Norma Bàsica d’Autoprotecció dels centres, els establiments i les dependències dedicats a activitats que puguin donar origen a situacions d’emergència: Reial decret 393/2007
• Llei 17/2015, del 9 de juliol, actual Llei del Sistema Nacional de Protecció Civil. La Llei 2015 actual de protecció civil reconeix el dret a la informació i a la participació de la població.

3.      Directriu bàsica de planificació de protecció civil enfront el risc d’inundacions:

Els plans especials, com seria el cas d’inundacions, s’han d’elaborar d’acord amb les directrius bàsiques, elaborades per l’Estat. L’antecedent a la Directriu d’Inundacions va ser el Decret 2508/1975 de previsió de danys per avingudes, on les Comissaries d’Aigua delimitaven zones per a l’avinguda dels 500 anys. En aquestes zones calia autorització per a construccions o plantacions.

Mitjançant la Resolució de 31 de gener de 1995 de la Secretaria d’Estat d’Interior, es va aprovar la Directriu Bàsica de Planificació de Protecció Civil davant del Risc d’Inundacions. Segons la Directriu es distingeixen els tipus d’inundacions següents:

• Inundacions per precipitacions in situ
• Inundacions per escolament, avinguda o desbordament de lleres, provocada o potenciada per:
• Desglaç o fusió de neu.
• Obstrucció de lleres naturals o artificials.
• Invasió de lleres o aterraments
• Acció de les marees.
• Inundacions per trencament o incorrecta operació d’obres d’infraestructura hidràulica.

4.      Pla estatal de protecció civil davant el risc d’inundacions

El Pla Estatal de Protecció Civil davant el risc d’inundacions es va aprovar mitjançant l’Acord del Consell de Ministres de 29 de juliol de 2011 publicat a la resolució de 2 d’agost de 2011, de la Secretaria d’Interior. Aquest Pla es va elaborar d’acord amb la Norma Bàsica (RD 407/92) i amb la Directriu Bàsica davant el risc d’inundacions (BOE 14.02.95) i es va redactar d’acord amb el R.D. 903/2010, d’avaluació del risc d’inundacions (transposa la Directiva 2007/60/CE).

El Pla Estatal defineix i estableix l’organització i els procediments d’actuació que han de seguir els serveis de l’Estat i, si escau, altres entitats públiques i privades, davant les inundacions que puguin produir-se. Comprèn la política de prevenció (Article 10 i Article 11) i distingeix les fases d’emergència següents:

• Pre-emergència: s’activa quan “hi ha informació sobre la possibilitat d’ocurrència d’esdeveniments capaços de donar lloc a inundacions, tant per desbordament com per precipitacions in situ”. S’alerta a les autoritats i serveis implicats i s’informa la població”.
• Emergència: S’inicia “quan la inundació és imminent o ja ha començat, es perllonga durant tot el procés fins que hagin estat posades en pràctica totes les mesures de protecció i restablerta tots els serveis bàsics. Es distingeixen quatre situacions:
  • 0: les informacions permeten preveure la imminència d’inundacions
  • 1: Inundacions en zones localitzades l’atenció de les quals s’assegura amb mitjans i recursos disponibles a aquestes zones
  • 2: La inundació supera la capacitat d’atenció dels mitjans a la zona i les prediccions auguren una extensió o agreujament
  • 3: Emergències que, havent considerat que està en joc l’interès nacional, siguin declarades pel/per la Ministre/a d’Interior”
• Normalització. Aquesta fase es prolonga fins a restablir les condicions mínimes per al retorn a la normalitat

La Comissió tècnica d’emergències per inundacions (CTEI) constituïda per la Comissió Nacional de Protecció Civil fa l’anàlisi d’inundacions històriques, la identificació de zones amenaçades i l’elaboració d’accions més adequades per corregir o reduir els danys ocasionats per les inundacions.

5.      Plans de Protecció Civil a Catalunya

La figura 63 mostra els diferents plans de Protecció Civil de Catalunya. El pla genèric és el PROCICAT (http://ierd.es/wp-content/uploads/2014/06/PTE-Catalunya.pdf) i l’específic d’inundacions és l’INUNCAT (https://interior.gencat.cat/ca/arees_dactuacio/proteccio_civil/plans_de_proteccio_civil/plans_de_proteccio_civil_a_catalunya/plans-especials/inuncat/). Aquest pla inclou tant una part preventiva que considera el risc d’inundacions a Catalunya, com una part sobre l’actuació en cas d’avís i d’emergència, com els consells d’autoprotecció.

Figura 63. Diferents plans d’emergència de Protecció Civil de Catalunya. (Font: http://ierd.es/wp-content/uploads/2014/06/PTE-Catalunya.pdf)

Referències:

• Llasat, M. C., Cortès, M., Llasat-Botija, M., Díaz, A. i Montoro, M. J.: HOPE Entregable 1: Estado del arte, proyecto I+D+I “Retos Investigación” financiado por el Ministerio de Economia y Competitividad (CGL2014- 52571-R) Público. [online] Available from: https://hopeprojectweb.files.wordpress.com/2016/12/20170616entregable1_estat_art_end.pdf, 2016.
• http://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-2020-16349
• http://www.proteccioncivil.es/
• http://www.boe.es/buscar/doc.php?id=BOE-A-1995-3865
• http://www.boe.es/boe/dias/2011/09/01/pdfs/BOE-A-2011-14277.pdf
• https://www.miteco.gob.es/es/agua/temas/gestion-de-los-riesgos-de-inundacion/