4-Productos_Nowcasting

Federal Department of Home Affairs FDHAFederal Office of Meteorology and Climatology MeteoSwiss

Productos de Nowcasting

Paolo Ambrosetti, MeteoSwiss

CLIMANDES Taller de Nowcasting

Lima 20-24 de octubre 2014

2 Productos_de_Nowcasting| CLIMANDES Taller de Nowcasting, Lima, 20-24 de octubre 2014P.Ambrosetti

Resumen de contenido

• Nowcasting: para quien?• Productos de NWC en zona andina• Usuarios potenciales para esta clase de productos• Distribución/comunicación en NWC


Nowcasting: para quien?

Primero hay que contestar a las preguntas siguientes:

1. Cuales son los fenómenos/parámetros que se necesitan pronosticar?

2. Cuales necesitan una resolución en tiempo y espacio e intensidad muy elevada?

3. Donde se necesitan estos pronósticos?

4. Cual es el adelanto mínimo del pronostico por ser todavía utilizable de los usuarios en la toma de decisiones?

5. Se tienen los recursos y capacidad para ofrecer esta clase de pronostico con una fiabilidad aceptable y utilizable?


Productos para quien? (2)

6. Los usuarios quieren solo pronosticos deterministicos o van aceptar tambien los probabilisticos?

Tomadores de decisión - Atributos valorados en información de clima

Atributos valorados en Cusco:

Atributos valorados en Junín:

1. Que sea confiable

2. Que sea de calidad

3. Que sea precisa

1. Que sea confiable

2. Que sea oportuna (que me llegue a tiempo)

3. Que se aplique a múltiples actividades


Desafios para los servicios meteo

• Relevancia de los datos en el proceso de decisión: podemos proporcionar la información correcta/adecuada?

• Plazo de entrega útil: ¿Los datos llegan al usuario a tiempo para ser empleados?

• Umbrales definidos por el usuario: los usuarios tienen sus propios umbrales pertinentes con el fin de tomar decisiones.

• Fiabilidad: tasa minima de falla (y/o soluciones de backup), sobre todo en situaciones críticas

• Resolución adecuada en tiempo y espacio


Desafios para los servicios meteos (2)

• Precisión: las predicciones corresponden a las observaciones, a fin de tomar la decisión correcta?

• Comprensibilidad: el usuario puede entender completamente los datos y aplicarlos al proceso de decisión?

• Evaluación de incertidumbre / estimación de la predicción: esta información se puede utilizar en un análisis de costo / beneficios por los usuarios.


Ejemplos de productos probabilisticos


Conciertos

Transporte

Eventos deportivos Aviacion

Construcion

Solo en la escala de tiempo y espacio del nowcasting hay una habilidad de pronostico suficiente para que la gente va a iniciar acciones para salvar la vida, la propiedad y reducir las molestias.

Porqué NOWCASTING?


Nowcasts lleva a una “llamada a la acción”: pronostico “sin costura”

desastre (Crecida/deslizamiento )

1 hora antes

3-6 horas antes

Evacuacion

Nowcast (Anal) >alerta

VSRF (Anal+NWP) >atencion

Informacion met.

1-2 dias antes

SRF(NWP) >Outlook

Gobierno local

Ciudadano

Stand byListo para una acción

Preparate

Acción de recobro

Terminar alerta

Vuelta a la normalidad (recobro)

Acción por prevencion de desastres

Intensidad de la Precip.

Piensalo

La habilidad de pronostico satisfece las necesidades?

Courtesy, Shingo Yamada JMA


Limites para productos de NWC

• La calidad y la fiabilidad de los productos meteorológicos dependen de la calidad y cantidad de datos disponible y de las capacidad su procesamiento (automática y por los pronosticadores).

• En el caso del Nowcasting son los datos observados que representan la base para este procesamiento:desafortunadamente en terreno complejo, como la zona andina, es aun mas difícil tener datos representativos en tiempo útil.

• Prácticamente los datos de observación disponibles en el Perú son las observaciones al suelo, los datos de satélite geoestacionarios y de detección de rayos.


Nowcasting en zona andina?

• Limitada disponibilidad de datos • Transmisión de datos adecuada?• Disponibilidad de algoritmos para producto en

Nowcasting?

-> Tiene sentido hacer Nowcasting en estas condiciones?

-> Hay usuarios potenciales para esta clase de productos?

2.4. NECESIDADES IDENTIFICADAS

Tomadores de decisión (Cusco) – Eventos de alto riesgo

Eventos climáticos de alto riesgo percibido por los tomadores de decisión

Heladas, inundaciones, sequías y friajes.

Y otros fenómenos como consecuencia de eventos climáticos extremos, como: incendios forestales, huaicos, deslizamientos, aluviones, aludes, entre otros.

Eventos climáticos de alto riesgo percibido por los tomadores de decisión

Los más referidos son:

Heladas,

lluvias fuertes e

inundaciones

2.4. NECESIDADES IDENTIFICADAS

Tomadores de decisión (Junín) – Eventos de alto riesgo


Productos de Nowcasting en zona andina

• Sin embargo hay un potencial para introducir algunos productos de Nowcasting ya a corto plazo.

• Estos productos se deben desarrollar sobre necesidades claras de los usuarios potenciales.

• En zona andina los siguientes productos se pueden considerar:

1. Productos relacionado a la convección (intensidad y acumulo de lluvia, ráfagas de viento, ocurrencia de rayos)

2. Tiempo sensible para operaciones aeronáuticas en los aeropuertos y su cercanía (approach).

3. Vientos térmicos fuertes (catabático).

4. Productos hidrológicos: evolución de caudal, huaycos.


Experiencias de Nowcasting

• Se pueden hacer unas pruebas con productos pilotos y distribuirlos a usuarios seleccionados, para ganar experiencias y afinar algoritmos y procedimientos.

• Con las primeras experiencias con algunos usuarios interesados, se pueden planear lo siguiente:- identificar los datos necesarios actualmente no disponibles- mejorar los sistemas de comunicación (in/out)- mejorar/desarrollar los algoritmos y métodos de NWC. - introducir nuevos productos- ampliar el tipo y numero de usuarios.


Usuarios potenciales para este productos

• Aviación• Autoridades, defensa civil• Minería + oleoductos• Empresas de trasporte terrestre• Plantas hidroeléctrica, distribución de electricidad.• Operadores telefónicos• Fuerza armada• Empresa de construcción (grandes obras)• Publico general


Aviación

• Convección profunda:- Ráfagas de viento- Lluvia intensa- Visibilidad reducida- Turbulencias, corriente convectiva descendente (downdraft)- Rayos- Techo bajo

• Vientos locales fuertes (en particular laterales)


Autoridades, defensa civil

• Todas clase de desastres que pueden afectar la población y las infraestructuras.

• Tener la capacidad de llevar ayuda y alivio en las zonas afectadas en tiempo suficientes.




Minería + oleoductos

• Convección profunda:- Lluvia intensa y/o persistente/abundante- Rayos- Ráfagas de viento


EjemplosEmbalses tienen que ser vaciados preventivamente en caso de lluvia abundante para evitar la fuga de sustancias tóxicas en el ambiente


Empresas de trasporte terrestre

• Fuerte lluvia -> huaycos• Nieve:

Generalmente el pronostico de temperatura es bastante fiable con muchas horas o días de adelanto. Si hay precipitaciones en zonas bajo cero, la nieve puede afectar los caminos. Su localización es más difícil que las heladas.

• Fuerte viento


Plantas hidroeléctrica, distribución de electricidad

• Convección profunda:- Ráfagas de viento (torres de alta tensión)- Rayos- Lluvia intensa

• Lluvia abundante• Nubosidad-brillo solar (centrales fotovoltaica) • Viento (eolica)


Operadores telefónicos

• Convección profunda:- Ráfagas de viento (antenas)- Rayos- Lluvia intensa


Fuerza armada

• Convección profunda:- Ráfagas de viento- Lluvia intensa- Visibilidad reducida- Turbulencias, corriente convectiva descendente (downdraft)- Rayos- Techo bajo

• Vientos locales fuertes (en particular laterales)• Nieve


Empresa de construcción (grandes obras)

• Convección profunda:- Ráfagas de viento- Rayos- Lluvia intensa y/o abundante

• Nieve


Fenómenos meteorológicos

Fenómenos meteorológicos significativos en el muy corto plazo, que hay que pronosticar para preparar los productos correspondientes:

• Convección profunda• Nieve (precipitación con temperatura baja)• Fuertes vientos locales


Fenómenos meteorológicos

Hay recursos/datos/equipos suficientes para producir pronostico de NWC con una resolución y calidad satisfactoria para los usuarios y distribuirlos en tiempo util?


Gracias por su atención

Preguntas?


Necesidades de productos hidrológicos

• Pronostico/alertas de huaycos• Pronostico/alertas de inundaciones• Modelización de las crecidas• Ejemplo de sistema de alerta de inundaciones repentinas



Huayco(flujos de detritos, o flujo de escombros)

Los huaycos (o llocllas en quechua) son flujos de lodo y piedras con gran poder destructivo, provocados por una violenta inundación, donde gran cantidad de material del terreno de las laderas es desprendido y arrastrado por el agua vertiente abajo hasta el fondo de los valles, causando enormes sepultamientos a su paso.

Se forman en las partes altas de las micro cuencas debido a la existencia de capas de suelo deleznables en la superficie o depósitos inconsolidados de suelo, que son removidos por las lluvias. Las zonas afectadas por un huayco son espacios delimitados por una determinada quebrada, produciéndose las principales afectaciones en el delta o cono de depósito.Los daños que produce un huayco son considerables por su gran energía, destruyendo o arrasando todo a su paso, demoliendo incluso estructuras de concreto armado.


Huayco• Al igual que las inundaciones, los huaycos se producen

durante la temporada de lluvias, entre diciembre y abril. • En años de El Niño se incrementa el número y la magnitud

de estos torrentes de lodo, debido a las lluvias intensas que caen sobre las cuencas costeñas poniendo en actividad muchas a muchas quebradas y torrenteras, pudiendo en algunos casos represar el río hacia el cual descargan su flujo.

• Los huaycos arrasan viviendas y cultivos, destruyen tramos de carreteras y la infraestructura sanitaria.

• Las zonas más propensas a huaycos son: la cuenca del río Rímac (Lima), la cuenca del río Chanchamayo (Junín), la cuenca del río Mayo (San Martín), las zonas de Quincemil, La Convención, Lares y otras microcuencas del río Vilcanota, Urubamba (Cusco) y la zona urbana de Arequipa.



Zonas propensas a Huaycos en el Peru


Inundaciones• Se producen entre los meses de noviembre y abril de cada año,

durante la temporada de lluvias. • En la Costa existen 53 cuencas, cuyos ríos se originan en la

cordillera de los Andes y desembocan en el Pacífico. La gran de mayoría de ellos solamente conduce agua durante los meses de diciembre a abril, permaneciendo el resto del año con bajos caudales.

• En la Sierra y Selva existen 42 cuencas que conducen sus aguas hacia el Atlántico. Hay 7 cuencas alrededor del Lago Titicaca.

• Los desbordes se producen en mayor medida en las llanuras, donde el río alcanza pendientes de 0 a 5%, que para el caso de los ríos de la Costa y los de la vertiente del Lago Titicaca, son los tramos finales antes de su desembocadura. Debido al arrastre de suelos que luego se depositan y sedimentan en las partes planas, cada año los ríos desbordan con menor caudal.


Zonas propensas a inundaciones en el Peru


Inundaciones: efectos

• La crecida de los ríos también producen la erosión y caídas de los taludes laterales, cortando así a las carreteras que generalmente discurren paralelas a ellos y los terrenos de cultivo en las márgenes.

• En años del Fenómeno El Niño, las crecidas extraordinarias causan muchos más daños e incluso la caída de puentes.

• Las inundaciones destruyen con gran facilidad viviendas de adobe, hacen colapsar las redes de alcantarillado, pozos y captaciones de agua.

• El empozamiento de aguas en zonas planas u hondonadas facilita la reproducción de insectos que trasmiten la malaria, el paludismo, el dengue y otras enfermedades tropicales que afectan masivamente a la población.


VULNERABILIDAD A INUNDACIONES• Vulnerabilidad de las cuencas. Un primer nivel se presenta en las

montañas deforestadas cada vez en mayor medida, debido a prácticas de cultivo equivocadas, no adecuadas, y por efecto de la extracción de madera que continúa sin control. Las lluvias lavan los suelos en las laderas y estos son transportados hacia los ríos y luego hacia el mar.

• Vulnerabilidad de la población e infraestructura. Están expuestas a inundaciones las ciudades y cultivos en las llanuras de inundación, así como las carreteras que corren sobre plataformas que no están adecuadamente protegidas de la erosión, por lo cual son cortadas y colapsan frecuentemente. Su vulnerabilidad deriva de su inadecuada localización, en tal sentido, el factor ubicación de los poblados es decisivo.

• El tipo de vivienda y el material de que está construida también es otro factor de vulnerabilidad. La mayoría de viviendas son de adobe por lo cual las inundaciones y las lluvias intensas erosionan, humedecen sus bases y finalmente causan el derrumbe de las casas.

•


Inundaciones repentina

• Según la Organización Meteorológica Mundial (OMM), una crecida o inundación repentina es una inundación de corta duración que alcanza un caudal máximo relativamente alto.

• En EE.UU., el Servicio Nacional de Meteorología (National Weather Service, NWS) utiliza criterios más específicos que incluyen intervalos de tiempo y un nivel de amenaza para describir las inundaciones repentinas: una crecida que pone en peligro la vida de la población y que comienza dentro de 6 horas, y a menudo dentro de 3 horas, después de un evento causante. Cada servicio meteorológico e hidrológico nacional (SMHN) aplica criterios temporales distintos, apropiados para las condiciones hidrológicas y climatológicas locales.


Modulo COMET


Inundación repentina• Es una crecida que comienza rápidamente y amenaza la vida de la

población.• La definición empleada en muchos servicios meteorológicos e

hidrológicos nacionales (SMHN) incluye una escala temporal cuantitativa que indica, por ejemplo, que la crecida comienza dentro de 6 y a menudo en menos de 3 horas después de un evento causante. SENAMHI?

• Entre los eventos causantes cabe mencionar las lluvias intensas, la ruptura de un embalse o de un dique.

• Las inundaciones repentinas pueden dejar bajo agua zonas donde no hay un cauce bien definido.

• En algunos casos, las características de escorrentía pueden ser más importantes que la lluvia.

• Las inundaciones repentinas pueden ocurrir, y de hecho ocurren, donde hay suelos secos y en condiciones de sequía.


Efectos meteorológicos• La intensidad de la precipitación es un factor clave a la hora de

determinar el potencial de inundación repentina.• Debido a variaciones espaciales y temporales en las características

del suelo, la misma cantidad y duración de precipitación en un mismo lugar no siempre genera la misma cantidad de escorrentía.

• Es común que la lluvia convectiva de las tormentas y los chubascos en regiones tropicales produzcan episodios de precipitación muy intensa. Además el area de precipitación intensa se desplaza lentamente o se regenera sobre las mismas zonas, suele presentar el mayor riesgo de inundaciones repentinas debido al aumento en la duración de la precipitación.

• La duración de la precipitación también determina el peligro de inundación repentina.


Herramientas de predicción de inundaciones repentinas (1)• Normalmente, los sistemas locales de alerta de inundaciones

manuales y automáticos operan exclusivamente sobre la base de los datos de entrada de los pluviómetros y las estaciones de aforo.

• Los sistemas locales y manuales de alerta de inundaciones usan los datos históricos del curso fluvial para determinar si la altura del río o la tasa de lluvia excede el umbral de inundación.

• Las principales ventajas de utilizar los datos satelitales para pronosticar y vigilar las inundaciones repentinas son la cobertura continua de grandes áreas y la cobertura en regiones relativamente despobladas o con pocos datos de observación.

• Las principales desventajas de utilizar los datos satelitales para pronosticar y vigilar las inundaciones repentinas son el hecho de que se trata de una medición indirecta de las tasas de lluvia que emplea cálculos basados en otras propiedades de las nubes.


Herramientas de predicción de inundaciones repentinas (2)• Hay dos tipos de guía para inundaciones repentinas de uso

difundido, la guía para cabeceras y la guía sobre malla. • A menudo, el producto de guía para inundaciones repentinas sobre

malla muestra el mismo valor para toda una cuenca, porque se deriva de parámetros que abarcan la cuenca entera.

• La guía para inundaciones repentinas se deriva de cuencas que por lo general son grandes en comparación con la escala típica relacionada con el problema de las inundaciones repentinas.

• La guía para inundaciones repentinas no representa muy bien las cuencas que constituyen casos especiales, como las que contienen zonas quemadas y áreas urbanas.


Herramientas de predicción de inundaciones repentinas (3)• En la actualidad hay sistemas de guía para inundaciones repentinas

basados en datos de entrada de lluvia y humedad del suelo estimados por satélites en uso en América Central, el valle del Río Mekong, Haití y la República Dominicana y África septentrional. La OMM está colaborando con algunas agencias consultoras para promover el uso de un sistema de guía para inundaciones repentinas global basado en satélites en aquellas áreas que aún no cuentan con tales tecnologías.

• Los modelos distribuidos pueden también pronosticar la magnitud de las inundaciones repentinas que ocurrirán.

• Los modelos distribuidos permiten obtener representaciones más detalladas de los efectos de la lluvia y la escorrentía a escala de malla y se supone que eventualmente sustituirán al actual sistema de guía para inundaciones repentinas.


Ejemplos de pronostico hidrológico

• Guía de Inundación Instantánea Regional Operacionalde la Iniciativa Centroamericana de Mitigación (CAMI)

http://www.hrc-lab.org/CAFFG/CAMI/index_spanish.htm

http://www.hrc-lab.org/CAFFG/CAMI/index_spanish.htm


La figura muestra las estimaciones del umbral de escorrentía por hora, calculadas tomando en cuenta los datos globales. En este caso, el umbral de escorrentía es el volumen horario justo, de lluvia en las vertientes delineadas, para provocar flujos de rebalse en la salida del flujo de dreno. En combinación con las condiciones de humedad del suelo, el umbral de escorrentía proporciona la base para estimar la Guía de Inundación Instantánea (FFG, por sus siglas en inglés). Los estimados anteriores para umbral de escorrentía, se basan en el análisis de vertientes con datos topográficos digitales globales de 1 km de elevación, delineación GIS de corrientes, y valores nominales de las propiedades de las secciones transversales de las corrientes regionales.



Datos utilizados

GOES canal de 10.7 micrones (Infra-rojo)• Regresión entre los campos infrarrojos y de radar para la obtención

de estimados de lluvia• Modelo AVN estimaciones de lluvia con humedad relativa y escalas

de agua precipitable • Resolución espacial de los estimados de precipitación: 4 km• Duración de los estimados de lluvia: acumulaciones de 1-, 3-, 6-,

12-, y 24-horas, actualizadas cada hora

Datos pluviométricos:• Estaciones pluviométricas automáticas tipo ALERT• Resolución temporal horaria de las acumulaciones de lluvia• Estaciones pluviométricas con observador cooperativo con

resolución temporal diaria y cobertura espacial esparcida

Datos de radar:• Actualmente sólo en Panamá


Conclusiones

• Lluvia intensa y/o abundantes son un problema mayor en zona andina afectando infraestructuras, causando perdidas humanas y desastres importantes.

• La localización de las lluvias intensas (de carácter convectivo) es generalmente difícil: con sistemas y algoritmos adecuados pronósticos son posibles a muy corto plazo (Nowcasting).

• Los pronósticos deben sin embargo llegar a los tomadores de decisiones en tiempo útil para que sean posibles acciones de mitigación de los efectos de las lluvias.

• En particular esto permite de salvar vidas!


MinutesMinutes

HoursHours

DaysDays

6 6 –– 10 Days10 Days

8 8 –– 14 Days14 Days

MonthsMonthsSeasonsSeasons YearsYears Forecast

UncertaintyForecast

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Fo

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Forecast Lead TimeForecast Lead Time

••Customer billing serviceCustomer billing service••Water supply forecastingWater supply forecasting••snowmeltsnowmelt••Maintenance schedulingMaintenance scheduling••Inventory managementInventory management••Pipeline throughput Pipeline throughput mngtmngt..••Pump load determinationPump load determination

••Utility network Utility network managementmanagement••HydoHydo supply managementsupply management••Pipeline laying logistics Pipeline laying logistics

••Sales/earnings forecastingSales/earnings forecasting••Water storage replenishment strategiesWater storage replenishment strategies••“Flexible” water production and delivery“Flexible” water production and delivery••Storage requirements needs assessmentStorage requirements needs assessment••Storage logistics planningStorage logistics planning••Regional Water Regional Water mngtmngt. planning. planning••Stockpile planningStockpile planning••Seasonal demand forecastsSeasonal demand forecasts••Delivery rate settingDelivery rate setting••HydoHydo regional water regional water mngtmngt. Strategy. Strategy••Compliance projections estimatesCompliance projections estimates

••Infrastructure designInfrastructure design••Regional infrastructure planRegional infrastructure plan••New storage capacity plansNew storage capacity plans••Mitigation strategy designMitigation strategy design••Plant/ infrastructure sitingPlant/ infrastructure siting••Water policy settingWater policy setting

Water Operations Aided by Water Operations Aided by Reductions in Weather/Climate Reductions in Weather/Climate Forecast Uncertainty Forecast Uncertainty

••Water rate settingWater rate setting••Boil water “ ordersBoil water “ orders••Demand forecastingDemand forecasting••Shortage/drought managementShortage/drought management••“Intelligent” infrastructure“Intelligent” infrastructure••Dispatch managementDispatch management••Hazard responseHazard response


Gracias por su atención

Preguntas?

Date post:	15-Jan-2016
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