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Cómo una megainundación podría inundar el Valle Central de California » Yale Climate Connections


Cuando los primeros colonos llegaron a la confluencia de los ríos Sacramento y American antes de la fiebre del oro de California, los indígenas les advirtieron que el valle de Sacramento podría convertirse en un mar interior cuando llegan las grandes lluvias invernales. Los narradores describieron que el agua llenaba el valle desde la Cordillera de la Costa hasta la Sierra durante estos raros eventos.

Y sus advertencias se hicieron realidad cuando golpeó la Gran Inundación de 1861-62 . Un ataque de seis semanas de al menos 10 poderosas tormentas del Pacífico en diciembre de 2022 y enero de 2023 llevó poderosos “ríos atmosféricos ” de humedad subtropical a California, arrojando lluvias torrenciales en los valles y nevadas prodigiosas en las montañas. Una tormenta inusualmente cálida golpeó en enero y fuertes lluvias cayeron sobre la enorme capa de nieve de la Sierra, derritiéndola.

Se produjo una inundación catastrófica que inundó el Valle Central y lo transformó en un lago de 300 millas de largo y más de 20 millas de ancho; gran parte de la llanura costera ahora densamente poblada en los actuales condados de Los Ángeles y Orange también se inundó. Como se resume en una descripción general de Scientific American de 2013, la inundación mató a miles de personas, ahogó a una cuarta parte de las 800,000 cabezas de ganado del estado y sumergió el centro de Sacramento bajo más de 10 pies de agua cargada de escombros de innumerables deslizamientos de tierra. Con la ciudad capital del estado paralizada, la legislatura de California se vio obligada a mudarse a San Francisco hasta el verano de 1862. En ese momento, el estado estaba en bancarrota, ya que un tercio de sus propiedades imponibles habían sido destruidas .

La larga historia de megatormentas de California

La investigación de sedimentos ha encontrado que seis tormentas similares o incluso más severas que la tormenta de 1861-62 azotaron California en los últimos 2000 años, llegando aproximadamente cada 200 a 400 años. Un estudio estimó que occurieron en los años 212, 440, 603, 1029, 1418 y 1605 d.C.; las fechas varían por un siglo o más de un estudio a otro, pero los datos dejan en claro que tales megatormentas se han repetido regularmente. La tormenta que ocurrió alrededor de 1605 parece haber sido la más poderosa de todas, y mucho más fuerte que la tormenta que provocó la Gran Inundación de 1861-62.

Dada esta historia, es inevitable que otra gran inundación azote el estado algún día, y se cree que el cambio climático aumenta las probabilidades de tal evento . Y cuando llegue la próxima gran inundación, los daños podrían eclipsar los de cualquier desastre climático global anterior, sumando más de un $1 billón, una catástrofe extraordinaria con el triple del costo del temido gran terremoto en la falla de San Andrés.

Según un escenario del gobierno de 2011, las aguas, los vientos y los deslizamientos de tierra de tal megatormenta probablemente desbordarían docenas de diques, inundarían casi una cuarta parte de los pies cuadrados de los edificios del estado, destruirían carreteras clave durante semanas o meses y dejarían algunas comunidades sin electricidad durante meses.

En este primer artículo de una serie de tres partes sobre la vulnerabilidad de California a una megainundación, examinaremos los resultados de este estudio de 2011, llamado el escenario “ARkStorm”, que simuló lo que podría hacer una repetición de la Gran Inundación de 1861-62.

En el segundo artículo analizaremos el mal estado de la infraestructura de represas de EE. UU. en general y, más específicamente, las represas de California que corren el mayor riesgo de fallar en una megainundación. Dado que la investigación de ARkStorm salió hace una década atrás, un nuevo estudio presenta un escenario “ARkStorm 2.0” y se lo cubrirá en el último artículo. Hablaremos sobre el futuro de las megainundaciones de California y cómo el cambio climático probablemente aumente sus probabilidades.

California es altamente vulnerable a una gran inundación

Muchas de las ciudades prósperas y las tierras de cultivo fértiles de California están construidas sobre las llanuras aluviales de los ríos que alguna vez inundaron los valles cada unos cientos de años. Ahora los ríos están represados y revestidos con diques y canales de drenaje, protegiendo el desarrollo importante en las llanuras aluviales de California.

Una megainundación sería una catástrofe por dos razones principales:

  • Una gran cantidad de personas e infraestructura crítica ahora ocupan las llanuras aluviales que no estaban desarrolladas en el siglo XIX. Por ejemplo, durante la Gran Inundación de 1861-62, el área de Los Ángeles consiste primariamente de ranchos con menos de 15,000 residentes. Hoy, 10 millones de personas y una economía de $748 mil millones por año ocupan el condado de Los Ángeles.

¿Qué es el escenario ARkStorm?

Si la Gran Inundación de 1861-62 se repitiera, podría parecerse al escenario ARkStorm: una tormenta hipotética evocada en un estudio de 2011 realizado por 117 expertos dirigidos por el Servicio Geológico de los Estados Unidos, o USGS. En el acrónimo, el “AR” significa río atmosférico por sus siglas en inglés y la “k” representa el número 1000 porque se esperan que la tormenta traiga lluvias de una intensidad de 1-en-1000 años en algunos lugares.

La tormenta modelada por estos expertos podría inundar hasta el 25% de todos los edificios del estado, romper aproximadamente 50 diques y forzar la evacuación de 1,5 millones de personas. La ARkStorm hipotética inundaría unas 4.000 millas cuadradas, gran parte agrícola, con una población de unos 6,5 millones, incluida gran parte de Sacramento, Silicon Valley y Stockton. Junto con la gigantesca evacuación requerida en la región del interior y los condados del delta, es posible que más de 220,000 personas necesitaran refugio a corto plazo.

Dado que hay pocos datos sobre las condiciones meteorológicas durante 1861-62, el escenario USGS ARkStorm usó una tormenta híbrida modelada por computadora que combinó dos tormentas reales que azotaron California: una tormenta del sur de California del 19 al 27 de enero de 1969, que mató a 115 personas y causó daños ajustados a la inflación de $3.3 mil millones, seguido de una tormenta en el norte de California del 8 al 20 de febrero de 1986, que mató a 13 personas. Se aplicó un ajuste adicional para producir una cantidad suficiente de precipitación para igualar aproximadamente las observaciones limitadas de 1861-62.

El USGS ARkStorm simulado causó $725 mil millones (en dólares de 2007) en daños. Aproximadamente el 55% de los daños fueron a edificios, infraestructura y agricultura (de los cuales solo el 5-8% estaría cubierto por el seguro), mientras que el 45% de los daños se debieron a la interrupción del negocio. Ajustado a la inflación, el ARkStorm costaría alrededor de $ 1,1 billones en dólares de 2023, y se producirían costos adicionales debido al aumento de la riqueza y la población. En las últimas décadas , la riqueza en la costa oeste ha aumentado aproximadamente un 3,3 % por año (usando las estadísticas de crecimiento del PIB); la población de California ha aumentado aproximadamente un 6% desde 2007. Esto sugiere que ARkStorm costaría aproximadamente $ 1,7 billones en la actualidad, alrededor del 7% del PIB de EE. UU. Lo que complica esta estimación es el hecho de que se han realizado mejoras de diques en California por muchos miles de millones de dólares desde que se emitió el informe ARkStorm, lo que probablemente conduciría a una modesta disminución de los daños.

Los autores advirtieron que los impactos modelados no eran exhaustivos, ya que el turismo y la recreación o la pérdida de valor cultural como resultado del daño a los artefactos y sitios históricos no fueron considerados. Y una repetición de una de las tormentas más fuertes documentadas en los últimos 2000 años podría causar daños mucho mayores.

Gran parte del resto de esta publicación cubre los sectores específicos considerados en el escenario ARkStorm, lo que demuestra el peligro extraordinario que tal inundación probablemente representaría para las personas, la infraestructura, las tierras agrícolas y la propiedad. Todos los costos están expresados en dólares de 2007; el ajuste por inflación haría que estos costos sean un 50% más altos en dólares de 2023.

Una megatormenta rompería diques e inundaría edificios

El escenario ARkStorm generó inundaciones con un período de retorno estimado de 100 a 500 años en muchas cuencas críticas de California, además de inundaciones de 1 en 1000 años. Un período de retorno de 100 años significa que una inundación tiene una probabilidad del 1 % en un año determinado, o una probabilidad del 26 % en un período de 30 años. De manera similar, las inundaciones con un período de retorno de 500 años tienen una probabilidad de ocurrencia del 0,2 % en un año determinado, o del 6 % en un período de 30 años.

Casi una cuarta parte de los pies cuadrados totales de los edificios en California se vieron afectados por las inundaciones en el escenario ARkStorm. La mayoría de los edificios inundados no fueron una pérdida total, sino que sufrieron daños que requirieron costos de reparación entre el 10 y el 50 % del costo de reemplazo. (Solo una pulgada de agua en una casa de 2,500 pies cuadrados puede causar $27,000 en daños, y 12 pulgadas pueden causar $72,000 en daños, según FEMA ) . Los edificios residenciales dominaron los costos de reparación de edificios relacionados con las inundaciones. El daño total por inundaciones a los edificios se estimó en $195 mil millones, con otros $103 mil millones en daños al contenido de los edificios. La interrupción del negocio por tiempos de inactividad del edificio de uno a tres años costaría cientos de miles de millones de dólares adicionales.

El escenario planteó la hipótesis de que los diques urbanos podrían verse amenazados o desbordados en 60 a 75 sitios críticos y que, de manera realista, podrían ocurrir entre 15 y 20 brechas. Además, se consideraron realistas 30 rupturas de diques que protegen las islas del delta Sacramento-San Joaquín, con dos o tres rupturas por isla. El Delta es aproximadamente un 73% de tierras de cultivo, con gran parte de la tierra situada entre 10 y 25 pies por debajo del nivel del mar; estos campos son algunas de las tierras agrícolas más productivas de la nación. Los diques del Delta han experimentado una ruptura importante en los últimos 30 años, un evento de junio de 2004 que inundó toda la isla de Jones Tract.

Los diques urbanos en California generalmente se construyen para resistir una inundación con un intervalo de recurrencia de 1 en 200 años. Sin embargo, hay algunos diques que protegen áreas urbanas cerca de Sacramento y Stockton que ofrecen protección en umbrales de inundación más bajos. Por ejemplo, el dique que protege a la comunidad de Woodland (población de 9000 habitantes, valor de la propiedad de $1600 millones) ofrece protección solo contra una inundación cada 20 años, una que tiene un 80 % de probabilidad de ocurrir en un período de 30 años ( Figura 4). Afortunadamente, los gobiernos estatal y federal están a medio camino de la construcción de un proyecto de protección contra inundaciones de $1,850 millones que ayudará a apuntalar los diques en el área de Sacramento. Alrededor de 361 millas de diques urbanos y 120 millas de diques no urbanos han sido reparados o mejorados desde 2007, según el Plan de Protección contra Inundaciones del Valle Central del estado .

La ciudad de Stockton, una comunidad desfavorecida cuya población del área metropolitana de casi 800,000 es casi 80% compuesta de personas de color, tiene un riesgo de inundación particularmente alto debido a los diques inadecuados. La ciudad se encuentra en el río San Joaquín, y un estudio de 2018 realizado por el Cuerpo del Ejército encontró que gran parte de la ciudad podría inundarse a profundidades de 10 a 20 pies si se rompieran los diques de la ciudad. Según la base de datos de diques nacionales, el dique principal que protege la ciudad ofrece solo una protección contra inundaciones de 1 en 100 años. El dique protege a más de 129,000 personas y propiedades por valor de más de $16 mil millones.

Los diques que protegen las áreas rurales en California tienen umbrales de falla mucho más bajos, y algunos de propiedad privada ofrecen solo una protección de 1 en 10 años. Múltiples diques de esta naturaleza fallaron en la región de Stockton y en el río Salinas cerca de Monterey durante las inundaciones de enero de 2023 (ver Tweet arriba). Y hasta que se prueben contra un nivel de inundación de 1 en 100 años, no debemos confiar demasiado en que los diques clasificados para ese nivel de protección funcionarán según lo diseñado. Las inundaciones extremas son notorias por exponer fallas imprevistas en los diques. En una entrevista con Los Angeles Times , Jeffrey Mount, geomorfólogo y miembro principal del Instituto de Políticas Públicas de California, dijo: “Hay dos tipos de diques: los que han fallado y los que fallarán”.

Un mapa del sistema de diques en el área de Sacramento delinead por líneas rojas.
Figura 4. Sistema de diques del área de Sacramento (líneas rojas). Las cifras dentro de cada área de dique muestran el valor de la propiedad protegida, el nivel de protección que ofrece el dique y la cantidad de personas que viven detrás del dique. Por ejemplo, el dique que rodea el centro de Sacramento protege a 384,000 personas y $6,800 millones en propiedades y está clasificado para resistir una inundación de 1 en 500 años. (Crédito de la imagen: National Levee Database , Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.)

¿Una megainundación de California haría que las represas fallaran?

El estudio ARkStorm no previó la falla de ninguna de las aproximadamente 1,500 represas de California, aunque encontró que el daño menor del aliviadero y la erosión río abajo eran plausibles. Como se discutirá en la segunda parte de esta serie, hay motivos para cuestionar este hallazgo a la luz de los graves daños causados a los aliviaderos de la presa más alta de Estados Unidos, la presa de Oroville en California, durante las inundaciones de 2017.

Carreteras importantes cerradas durante semanas o meses

ARkStorm podría causar decenas de miles de deslizamientos de tierra, la gran mayoría de ellos llenos de escombros. Estos costarían approximadamente $3 mil millones, incluidos un $1 mil millones en daños a la propiedad privada, $1 mil millones a las carreteras estatales y $1 mil millones a otra infraestructura. Los costos indirectos debido a la interrupción de la infraestructura no se consideraron en la estimación.

El daño a las carreteras sería de larga duración en muchos casos, particularmente a lo largo de las carreteras de montaña en regiones sujetas a deslizamientos de tierra, como la carretera costera 1 en Big Sur y cerca de Santa Cruz (ver Tweet arriba). Las carreteras importantes estarían cerradas durante semanas o meses, lo que ralentizaría significativamente los esfuerzos de recuperación. ARkStorm cortó en gran medida el tráfico desde Los Ángeles hacia el norte y el este durante una o dos semanas, con una recuperación gradual. Para Sacramento, el tráfico hacia el norte, el sur y el oeste se cortó en gran medida durante una semana más o menos, con una recuperación gradual a partir de entonces.

Los daños en las carreteras por deslizamientos de tierra podrían dificultar las reparaciones de tuberías de agua críticas y limitar el acceso para reparar plantas de tratamiento de aguas residuales como la de Long Beach. Los sistemas de abastecimiento de agua y las plantas de tratamiento de aguas residuales dependen del suministro de productos químicos que se transportan en ferrocarriles y camiones cada pocos días, que pueden interrumpirse. Un posible esfuerzo de preparación: almacenar puentes Bailey, que son armazones prefabricados portátiles, utilizados principalmente por unidades de ingeniería militar para salvar brechas de hasta 200 pies. No requieren equipo pesado para la construcción, se pueden llevar al lugar de trabajo en camiones y son lo suficientemente resistentes para el tráfico pesado.

Un mapa de California mostrando como los porcentajes de restauración de cerreteras 30 días depués de ARkStorm en el norte de California y 17 día después en el sur de California.
Figura 5. Porcentajes de restauración de carreteras en el norte de California 30 días después de ARkStorm y 17 días después de ARkStorm en el sur de California. (Crédito de la imagen:USGS )

Cortes de energía durante meses en algunas áreas

El daño a la infraestructura de energía por el viento y las inundaciones se estimó en $ 1 mil millones, con tiempos de restauración prolongados de meses previstos en áreas montañosas que experimentan fuertes vientos. Los costos de interrupción del negocio por falta de energía se estimaron en $ 18 mil millones. Los daños por inundación a la infraestructura eléctrica también se mencionaron como una preocupación importante. Si bien la mayoría de las centrales eléctricas están ubicadas fuera de las áreas que se pronostica que se inundarán, algunas están adentro, especialmente en el condado de Santa Clara y Los Ángeles.

Las subestaciones de alto voltaje y las plantas generadoras tienen transformadores de alto voltaje que pueden dañarse por inundaciones, por ejemplo, por escombros transportados por inundaciones que impactan en el transformador. Estos transformadores están hechos a la medida, diseñados para operar solo en esa ubicación y sirven a una gran población, a menudo más de 200,000 personas. Los transformadores no son intercambiables y son demasiado caros para almacenar más allá de los disponibles para la redundancia operativa normal. Si uno de estos grandes transformadores se dañara, podría llevar seis meses o más reemplazarlo.

Una gráfica mostrando la restauración de energía en algunas ubicaciones clave en California, incluyendo Los Angeles, San Diego y San Francisco.
Figura 6. Curvas de restauración de energía en algunas ubicaciones clave en California, que muestran el porcentaje de clientes capaces de recibir energía en momentos seleccionados, asumiendo el inicio de la tormenta el 27 de enero de 2011. Las áreas montañosas que experimentan vientos más fuertes, como el condado de Mono en las Sierras (curva azul claro), se modelaron para tener cortes de energía significativos que duran meses. (Crédito de la imagen: USGS )

Suministros de agua contaminados e interrumpidos

Una ARkStorm causaría daños graves en los sistemas de suministro de agua de California, causando daños estimados en $3 mil millones. La restauración del servicio tomaría días, semanas o meses; el informe sugirió que la planta de tratamiento de agua que atiende a toda la ciudad de Sacramento estaría inoperativa entre tres y seis meses. Los costos de la interrupción del negocio debido a fallas en el sistema de agua se calcularon en $ 54 mil millones.

Aproximadamente la mitad del agua del sur de California proviene del delta Sacramento-San Joaquín, donde se anticiparon múltiples fallas en los diques, lo que provocó una interrupción prolongada en el transporte acuático. Las reparaciones de diques necesarias para restaurar el transporte de agua al sur de California podrían tomar tres meses, pero esa región tendría otras fuentes de agua. De hecho, la calidad del agua puede ser un problema mucho más importante que la cantidad, debido a la escorrentía que transporta sedimentos a los embalses ya la erosión de las orillas de los embalses. Los contaminantes de la escorrentía podrían potencialmente requerir órdenes extendidas de hervir el agua.

Aguas residuales crudas en el agua

En el escenario ARkStorm, 21 de las 113 plantas de tratamiento de aguas residuales en California sufrieron inundaciones, a un costo de $300 millones, y su reparación tomó días o semanas. La interrupción del negocio resultante costaría $ 28 mil millones adicionales. En Los Ángeles, el escenario imagina que el Donald C. Las plantas de tratamiento de aguas residuales de Tillman y Terminal Island están inundadas, arrojando aguas residuales sin tratar en el centro y oeste del Valle de San Fernando y en el río Los Ángeles. Esto provoca una condición de material peligroso que podría desencadenar la evacuación de hogares y negocios que de otro modo no se inundarían y podría cerrar las carreteras a través del área afectada.

Miles de millones en daños a la agricultura

Se estimó que los daños a los cultivos, el ganado y los campos oscilaron entre $ 4 y $ 7 mil millones, y los daños a las estructuras y equipos agrícolas se estimaron por separado en $ 13 mil millones. El escenario planteó la hipótesis de que 31 de las aproximadamente 60 islas en el delta Sacramento-San Joaquín se inundarían y que podría llevar hasta 1,5 años eliminar esa agua porque muchas de estas islas se encuentran entre 10 y 25 pies por debajo del nivel del mar.

Daños por viento en zonas montañosas

Los costos de reparación de edificios relacionados con el viento se estiman en $ 6 mil millones, pequeños en comparación con la pérdida de casi $ 300 mil millones por daños por inundaciones. El daño causado por el viento contribuye con una fracción tan pequeña de la pérdida total porque las áreas de vientos más fuertes (áreas montañosas de mayor elevación) están relativamente escasamente pobladas.

Las inundaciones costeras también causarían daños

Si bien la gran mayoría de los daños por inundaciones que experimentaría California por una ARkStorm serían por inundaciones tierra adentro por fuertes lluvias, las inundaciones costeras por grandes marejadas ciclónicas que se desplazan sobre niveles elevados del mar también causarían daños significativos. Las tormentas costeras que azotan California durante El Niño fuerte son particularmente problemáticas; el calentamiento del océano, los patrones del viento y la escorrentía de las fuertes lluvias tierra adentro han elevado los niveles del mar hasta un pie por encima del promedio durante los últimos tres fuertes fenómenos de El Niño (Figura 7).

Figura 7. Niveles medios mensuales de agua en San Francisco durante los últimos tres fuertes eventos de El Niño (1982-83, 1997-98 y 2015-16), en comparación con el promedio. (Crédito de la imagen: Abe Doherty, actualizado con datos de Reinhard Flick )

Incluso una inundación de 1 en 100 años sería devastadora en California

No se necesita una inundación en California tan severa como ARkStorm para causar uno de los desastres más costosos en la historia de los Estados Unidos. Un estudio de 2022 estimó que una inundación menor con un período de retorno de 1 en 100 años que afectaría solo el área de Los Ángeles probablemente inundaría la propiedad, con un valor de $ 56 mil millones con una población de aproximadamente 425,000, a una profundidad de un pie o más, con el los riesgos son desproporcionadamente más altos para las poblaciones negras y desfavorecidas no hispanas.

El Meteorólogo Bob Henson contribuyó a esta publicación. Este artículo fue traducido por Climate Cardinals y Pearl Marvell.





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