A medida que los fenómenos meteorológicos extremos se hacen más frecuentes y graves, los propietarios de infraestructuras portuarias y costeras buscan mejores formas de evaluar y mitigar los riesgos en un clima cambiante.
Cuando se construye una instalación portuaria, se espera que permanezca operativa durante muchos años. Sin embargo, la rápida evolución del clima hace que esto sea más difícil de conseguir. Los fenómenos meteorológicos que antes se consideraban de "100 años" se producen ahora en ciclos de 10 años. Como consecuencia, los datos climáticos históricos ya no son fiables.
A pesar de ello, muchos diseños de infraestructuras portuarias y costeras que se desarrollan hoy en día siguen basándose en información obsoleta. Los ingenieros suelen analizar datos pasados, encontrar valores atípicos y basar sus diseños en los escenarios históricos más extremos. En los casos en los que no existen datos -algo habitual en muchos nuevos desarrollos portuarios-, las decisiones de diseño suelen guiarse por los puntos de referencia del sector y la experiencia previa.
Predecir futuros fenómenos climáticos para los puertos es todo un reto. Los métodos tradicionales, como el Análisis de Valores Extremos (EVA, por sus siglas en inglés), presuponen un clima estacionario y se basan en modelos climáticos basados en escenarios de emisiones. Estos modelos son muy complejos desde el punto de vista informático, a menudo tardan meses en ejecutarse, y analizan un conjunto limitado de variables debido al esfuerzo necesario para ejecutar múltiples escenarios.
El oleaje y sus tormentas extremas son especialmente complejos de predecir, ya que requieren modelos adicionales a los climáticos para la generación y propagación de las olas. Esto aumenta considerablemente la demanda de recursos, lo que hace inviables las proyecciones de oleaje extremo, incluso para los centros académicos con superordenadores, donde un solo modelo puede tardar meses en procesarse.
Una mejor comprensión del riesgo
En Ausenco, nuestros expertos afrontan los retos de la ingeniería marina y costera. Mejorando el análisis y la previsión de fenómenos meteorológicos extremos, ayudamos a nuestros clientes a mitigar los riesgos y a implantar diseños más sólidos y resistentes.
Buscamos una forma mejor de predecir los fenómenos climáticos. Reflexionando sobre nuestra experiencia, nos preguntamos si el Análisis de Valores Extremos No Estacionarios (NEVA, por sus siglas en inglés) podría aplicarse para predecir mejor las marejadas extremas y la actividad de las olas en los puertos. En términos básicos, el NEVA es una herramienta estadística bayesiana en la que los parámetros de distribución evolucionan con el tiempo. Nuestro equipo utiliza los niveles de concentración de CO2 como variable explicativa de estos parámetros para predecir sucesos extremos, como la altura de las olas o el caudal de los ríos.
En otras palabras, el NEVA predice futuros fenómenos extremos a partir de los niveles de CO2 y, dado que la proyección de estos datos ya están fácilmente disponibles, esta metodología proporciona predicciones en un plazo de tiempo reducido. Además, se trata de una herramienta estadística muy eficaz que evita los elevados costos computacionales de los métodos tradicionales y proporciona proyecciones flexibles y fiables. Se pueden ejecutar múltiples escenarios simultáneamente, en cuestión de minutos u horas a un costo muy reducido, todo ello con un alto nivel de confianza.
Lo ponemos a prueba
El río Maipo, situado en Chile, es una fuente esencial de agua de riego y potable en la región, por lo que los fenómenos de caudal extremo son una gran preocupación para los residentes, el gobierno y las empresas.
Examinamos los eventos de caudales extremos en el río, partiendo de metodologías EVA tradicionales. El análisis mostró que los caudales extremos recientes del río Maipo estaban correlacionados negativamente con concentraciones de CO2 en la atmósfera. Estas metodologías suponían que todas las crecidas seguían la misma distribución de probabilidad, lo que claramente no ocurría en este caso. Esto brindó la oportunidad de aplicar la metodología NEVA.
Para ello, desarrollamos un modelo de inferencia bayesiano para incorporar el conocimiento experto sobre los procesos físicos y los parámetros que los representan. Esto nos permitió evaluar la distribución de los parámetros y sus variaciones a lo largo del tiempo mientras analizábamos diferentes proyecciones de CO2 asociadas a distintos escenarios futuros de emisiones. El conocimiento experto y los datos de alta calidad utilizados para definir los parámetros fueron factores clave para lograr una proyección de óptima calidad.
Este enfoque nos permitió evaluar mejor la exposición de las infraestructuras fluviales a futuros riesgos en un clima cambiante. Utilizar el EVA para obtener los mismos resultados habría añadido entre 6 y 12 meses adicionales al análisis.
Una solución más sencilla a un problema complejo
Aunque existen otros métodos para lograr resultados similares, la mayor ventaja del enfoque NEVA es su simplicidad y su capacidad para descubrir tendencias en los datos observados. Su rapidez y rentabilidad hacen que pueda aplicarse en diversas fases del diseño del proyecto para proporcionar una evaluación de riesgos más clara y basada en hipótesis más precisas.
Dado que se espera que los fenómenos extremos relacionados con el clima aumenten en frecuencia e imprevisibilidad, creemos que el enfoque NEVA puede añadir un valor significativo a la planificación de la resiliencia de las infraestructuras costeras. Utilizando el NEVA, nuestro equipo puede ayudar a los propietarios de activos a comprender y gestionar mejor estos riesgos cambiantes.