El modelo hidrológico nacional: pronosticando el futuro

En los Estados Unidos, los desastres por inundación representan algunas de las amenazas naturales más costosas en términos de pérdidas humanas y materiales. Tan solo en los últimos 20 años, casi el 60% de las declaraciones de desastres graves hechas por el presidente de los EE. UU. fueron por inundaciones, y al menos 20 de ellas resultaron en daños por valor de más de mil millones de dólares.

La base actual para los pronósticos hídricos es una red de unos 8000 medidores de corriente, mantenida por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS). Estos medidores proporcionan datos del nivel del agua en tiempo real que, a su vez, utilizan los meteorólogos para predecir las características del nivel del agua aguas arriba y aguas abajo del medidor. Aunque la red existente de medidores fue diseñada metódicamente para producir los pronósticos hídricos más completos, actualmente, solo el 3% de todas las millas de ríos y arroyos de EE. UU. están aguas abajo de un medidor (figura 1). Esto representa una clara brecha de servicio, especialmente en el caso de eventos de inundación.

Ante el deseo y la necesidad de mejores pronósticos y mapas de los recursos hídricos, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) se ha embarcado en una transformación de las capacidades de predicción hídrica del país a través del Modelo Nacional del Agua (NWM), una versión del siglo XXI de la previsión hídrica. El NWM combina capacidades de modelado avanzadas, un mapeo topográfico preciso y observaciones en tiempo real (de medidores de flujo del USGS) para generar pronósticos de alta fidelidad "a nivel de calle" derivados objetivamente del flujo en 2,7 millones de tramos de flujo en todo el país (figura 2), o 3,3 millones de millas de cursos de agua.

Esta evolución del NWM se debe en parte a la asociación de la NOAA con Esri. A partir de 2014, la Oficina de Predicción Hídrica (OWP) de la NOAA empezó a explorar, en colaboración con los ingenieros de Esri, el concepto de un sistema de información geográfica empresarial (EGIS) que podría convertirse en el motor para la investigación y el desarrollo de actividades geoespaciales para respaldar el NWM, así como el desarrollo de servicios analíticos de datos. Esto ayudaría no solo al desarrollo del modelo, sino también a la exploración de la inteligencia que podría extraerse del resultado del modelo. En 2016, este EGIS se hizo realidad a través del Esri Enterprise Advantage Program (EEAP) y la implementación de ArcGIS Enterprise en el Centro Nacional del Agua de la NOAA/Servicio Meteorológico Nacional (NWS). Este sistema ya está implementado e incluye un portal front-end y un conjunto de sitios de ArcGIS Server.

El 6 de marzo de 2018, la NOAA implementó la versión 1.2 del Modelo hidrológico nacional, que se basa en el éxito de las versiones anteriores y produce análisis y pronósticos de caudal más precisos. Su mayor grado de precisión se debe en parte a un gran aumento en la cantidad de observaciones asimiladas en el modelo, incluidos 680 medidores de flujo USGS adicionales (un aumento de casi el 10%) para ayudar a mejorar la simulación del flujo del modelo. En total, el mayor grado de precisión que brinda la versión 1.2 tendrá efectos beneficiosos tanto para la gestión rutinaria del agua como para la toma de decisiones durante eventos de alto impacto. El EGIS se está utilizando para probar y desarrollar servicios de datos experimentales que respaldan los informes hidrológicos rutinarios de las condiciones actuales y pronosticadas de los recursos hídricos de los Centros de pronóstico fluvial del NWS. El EGIS del NWC también es el hub de una serie de servicios de mapas y aplicaciones web que ponen los resultados del NWM en contexto para el usuario final.

La versión 2.0 del Modelo hidrológico nacional saldrá a principios de 2019. La versión 2.0 ofrecerá cobertura para Hawái por primera vez, brindando orientación hidrológica y de flujo fluvial a meteorólogos, socorristas, administradores de recursos hídricos y otros en las islas. También representará un gran paso adelante en el compromiso con las empresas metereológicas, del agua y del clima, un componente clave de la visión del Servicio Meteorológico Nacional para dar lugar a un país preparado para los eventos climáticos. Como parte de la actualización a la versión 2.0, el código del Modelo hidrológico nacional se organizará en una serie de bibliotecas recuperables, haciéndolas gratuitas y abiertas para el uso de personas ajenas al gobierno federal. Este enfoque de desarrollo comunitario abre la puerta para la creación de soluciones geográficamente específicas, de valor agregado y personalizadas que cerrarán la brecha entre la ciencia y las personas que necesitan información sobre los recursos hídricos para protegerlos y apoyarlos.

Quizás lo más emocionante de estas capacidades emergentes son los servicios de datos que convierten los pronósticos oficiales del Centro de Previsión Fluvial del NWS en un conjunto de servicios experimentales de representación cartográfica de inundaciones. Estos servicios demostrativos marcarán el comienzo de una era de nuevos servicios de apoyo a la toma de decisiones basadas en el impacto para la predicción hidrológica.

El Modelo hidrológico nacional representa un salto progresivo hacia los desafíos hídricos del mañana. Con el tiempo, y con la asociación continua con Esri, los pronosticadores del Servicio Nacional de Meteorología utilizarán más los resultados del Modelo hidrológico nacional para complementar los pronósticos hidrológicos tradicionales y ofrecer pronósticos mejores y más oportunos para satisfacer las crecientes necesidades de nuestras partes interesadas.