El Valle Central de California, una de las regiones agrícolas más críticas del país y hogar de más de 1.3 millones de personas, es propenso a inundaciones. Sin embargo, cartografiar la extensión de las inundaciones invernales ha sido un desafío para los expertos, ya que las nubes pueden dificultar la visión satelital.
por el Instituto de Investigación del Desierto
Los esfuerzos recientes para mejorar el mapeo de inundaciones por satélite se han incorporado a un nuevo estudio que ofrece información sobre dónde ocurren las inundaciones invernales e informa cómo se pueden usar las aguas de las inundaciones para reponer los acuíferos agotados.
La investigación, publicada en el Journal of Flood Risk Management , examinó 20 años de imágenes satelitales para identificar la extensión y la ubicación de las inundaciones invernales en la región.
Se encontró que los meses de pleno invierno, de diciembre a febrero, tenían la mayor probabilidad de inundaciones, en particular cuando los ríos atmosféricos traían fuertes lluvias cuando los suelos ya estaban saturados.
El estudio también identificó áreas donde las aguas de las inundaciones no logran filtrarse a través de los suelos y ofrece sugerencias para utilizar el agua para reponer los acuíferos subterráneos que se están agotando rápidamente.
Al examinar los datos de reclamaciones de seguros y las superposiciones de inundaciones y edificios, los investigadores también descubrieron que la exposición a inundaciones era mayor, en términos de valor, para los edificios fuera de los límites de inundación oficialmente designados. Los hallazgos del estudio pueden visualizarse en tres mapas interactivos.
«Sabemos que los ríos atmosféricos y las precipitaciones invernales son grandes impulsores de inundaciones, y podemos verlo en los registros de caudal de los arroyos», dijo Christine Albano, ecohidróloga del DRI y autora principal del estudio.
Pero realmente no teníamos datos sobre cómo se dispersa esa agua en el paisaje a lo largo del registro histórico, porque los inviernos nublados dificultan la visión de las imágenes Landsat, que solo se capturan una o dos veces al mes. Al usar imágenes diarias de MODIS, aumentamos las probabilidades de capturar un vistazo de la superficie terrestre.
Esto llena un vacío importante en nuestra comprensión, ya que el invierno es la época de mayor riesgo de inundaciones y cuando el exceso de agua está más disponible para la recarga de aguas subterráneas ; por lo tanto, es esencial que sepamos dónde hay agua en esta época del año.
Los investigadores buscaban tener en cuenta la gestión hídrica extensiva que se lleva a cabo en la región agrícola, así como la influencia de los ríos atmosféricos. Para ello, combinaron imágenes satelitales con datos de precipitación y humedad del suelo de las regiones aguas arriba. Esto les permitió identificar dónde se producen inundaciones debido a las lluvias, en lugar de las inundaciones intencionales que a veces utilizan los gestores del agua para fines como la inundación de arrozales.
Se sabe que el Valle Central se está hundiendo rápidamente —con partes que se hunden más de 30 centímetros al año— debido a la extracción de aguas subterráneas. Los mapas permiten identificar con precisión dónde hay inundaciones que no logran penetrar la superficie.
El estudio concluyó que la mayoría de estas áreas se encuentran a menos de 5 km de suelos con mejor permeabilidad, y las aguas de inundación podrían redirigirse hacia estos lugares para recargar los acuíferos subyacentes. Como alternativa, los suelos compactados en las zonas inundables podrían labrarse para facilitar la penetración del agua.
«Ahora contamos con los métodos y la información necesarios para respaldar las iniciativas de gestión hídrica en curso, con el fin de redirigir las aguas de inundación peligrosas hacia lugares clave donde las cuencas subterráneas agotadas puedan reponerse, de modo que las comunidades y los ecosistemas rurales tengan acceso al agua durante la estación seca», afirmó Melissa Rohde, coautora del estudio.
Esto es cada vez más importante a medida que los fenómenos atmosféricos fluviales se intensifican en un clima más cálido y las agencias locales de sostenibilidad de las aguas subterráneas trabajan arduamente para lograr la sostenibilidad de las aguas subterráneas para 2040 bajo la Ley de Gestión Sostenible de las Aguas Subterráneas de California.
La desventaja, sin embargo, es que la resolución más baja de las imágenes MODIS presenta limitaciones para las zonas urbanas, ya que los datos no pueden distinguir con fiabilidad entre el asfalto negro y el agua negra. Los satélites MODIS también ofrecen 20 años de datos, en lugar de los más de 50 que ofrece LANDSAT, lo que significa que no se capturan algunas de las inundaciones más antiguas y de mayor magnitud.
«No pudimos visualizar algunas de las inundaciones más grandes, como la de 1997», dice Albano. «Pero las inundaciones más pequeñas y comunes son las que afectan con mayor frecuencia a las personas que viven en las llanuras aluviales. Nuestros mapas ofrecen una visión de dónde ocurren las inundaciones más frecuentes».
Los métodos de investigación pueden replicarse en otras regiones de EE. UU. para identificar el riesgo de inundaciones y el potencial de reposición de aguas subterráneas. En el futuro, Albano desea utilizar satélites aún más modernos, como la constelación Sentinel, que ofrecen mayor resolución, pero que aún no ofrecen más que unos pocos años de datos.
«Al integrar las imágenes de Sentinel 1 y Sentinel 2 con los datos de Landsat y MODIS, podemos crear pilas de mapas muy densas de información sobre inundaciones», dijo Chris Soulard del USGS, coautor del estudio.
La tecnología de radar de Sentinel 1 permite el monitoreo en cualquier condición climática, mientras que las imágenes ópticas de Sentinel 2 brindan información de alta resolución sobre las condiciones de la superficie. Esta combinación de colecciones de imágenes disponibles gratuitamente nos permite crear un registro completo y oportuno de las inundaciones.
Los mapas interactivos del estudio ofrecen tres formas de ver los datos:
- Clasificaciones mensuales de aguas superficiales Landsat (1984-2023) y MODIS (2003-2023) basadas en el algoritmo Dynamic Surface Water Extent (DSWE) del USGS, que se puede utilizar para observar eventos de inundación específicos.
- Frecuencias mensuales de agua de alta confianza MODIS (DSWEmod), que se pueden utilizar para comprender con qué frecuencia se produce agua superficial en diferentes épocas del año.
- Probabilidad de ocurrencia de aguas superficiales impulsada por la precipitación , para diferentes cantidades de precipitación mensual basadas en los resultados de este análisis.
Más información: Evaluación de las causas y consecuencias de la dinámica de las aguas superficiales invernales en el Valle Central de California mediante teledetección satelital, Journal of Flood Risk Management (2025). DOI: 10.1111/jfr3.70080
