Cálculo del ancho de las franjas de inundación por surgencia en Playa del Caimito (página 2)

Materiales y Métodos. Para elaborar la caracterización físico – geográfica y socioeconómica de la región, fueron empleadas informaciones de los mapas temáticos del Nuevo Atlas Nacional de Cuba (1989) y datos de la Oficina Nacional de Estadística (ONE, 2002). Se consultó el Atlas Digital de Surgencias para obtener los diferentes valores de acuerdo a la intensidad de los CT, con los que se calcularán los alcances de las inundaciones.

Se emplearon cartas topográficas de escala 1:25000 de la región de estudio editadas por la Empresa GEOCUBA, que fueron convertidas a imágenes raster mediante escaneo, así como imágenes de satélites del buscador Google Earth. La digitalización de las imágenes obtenidas se realizó con las herramientas de SIG MapInfo v9.0, y el procesamiento digital se realizó empleando Corel Graphics Suite v11.0, el proceso de asignación de clases se efectuó mediante ENVI v4.3 y la vectorización de curvas de nivel se logró empleando ArcGIS v9.3. Características físico-geográficas y socio-económicas de la región de estudio. Figura #1: Mapa de localización de área de estudio “Playa del Caimito”. Fuente: Elaborado por el autor. Como puede observarse en la figura, Playa del Caimito se encuentra ubicada en la costa sur de la Provincia de la Habana, en el sureño municipio de San Nicolás, exactamente a 22° 40,8´ N con 81° 52,8´ W. Está contenido en la Ensenada de la Broa, la cual a su vez, lo está en el Golfo de Batabanó. La estructura geológica de la región es de llanura sobre un sistema de bloques de roca caliza en estratos subhorizontales monoclinales, se observan formas de micro-relieve biogénico de ciénaga sobre llanuras marinas abrasivo-acumulativas. En los momentos actuales la costa es acumulativa con tendencia al descenso. Se observan también formas de hidro-relieve (formados por la acción y presencia del agua). El suelo es pantanoso en la primera franja de costa, mientras en el resto del territorio es oscuro plástico gleyzoso con cierto grado de salinización. El ángulo de inclinación de la pendiente es menor de 0.5º la curva de nivel de los 4 metros (menos de 0.87%). La vegetación está mayoritariamente conformada por herbazal de ciénaga con algunos manglares degradados en la línea costera y bosques semi-caducifolios remanentes en áreas dispersas, otras áreas son dedicadas a cultivos y pastos. La costa está bordeada por un bajo costero a menos de 2 metros de profundidad que se hace mínimo en la costa S. A partir de la isobata de 2 metros las profundidades caen, con poca pendiente, y en el centro de la Ensenada oscilan entre 7,7-7,8 metros; la naturaleza del fondo es en general de fango y arcilla, sobre un relieve submarino aplacerado, (Derrotero de las costas de Cuba, 2005). El poblado de Playa del Caimito presenta un total de 338 habitantes y un número de viviendas de 215, esto, lo ubica en la categoría de poblado de tercer orden, según la clasificación presentada en el Nomenclador Nacional de Asentamientos Humanos 2002. En él, existen más de treinta variedades de cultivos entre hortalizas, frutales, tubérculos, plátano, y otros, utilizándose para su siembra un total de 1732 hectáreas (ha), que hace un aproximado de 17,32 km². De los mismos se cosecha trimestralmente un total de 7803,6 toneladas de productos agrícolas, (ONE, 2002). Combinando los datos obtenidos del Sistema de Información de CT “Eye of The Storm” 3000, y la información contenida en la base de datos de CT del Instituto de Meteorología, se determinó que la región de estudio ha sido afectada por 42 organismos de diferentes intensidades entre 1851 y 2005. Resalta entre estos casos el huracán del 17 de octubre de 1926, que llegó a tener categoría 4 al penetrar en tierra. Obtención de los valores de la altura de surgencias producidas por CT para el área de estudio. El Atlas Digital de Surgencias en el Archipiélago Cubano, elaborada por Rafael Pérez Parrado y un colectivo de autores del Departamento de Meteorología Dinámica del Instituto de Meteorología (2009) muestra los resultados de las surgencias calculadas en el punto # 41, correspondiente a la zona de Playa del Caimito. Se toma en consideración la categoría del organismo tropical de acuerdo a la Escala Internacional de Saffir-Simpson, y las direcciones de

entrada en tierra más probables, partiendo de los 90° (de dirección Este) y rotando en sentido horario hasta los 225º (de dirección Suroeste). Puede observarse con mucha claridad en la tabla 1 que las mayores afectaciones para esta región ocurren cuando el ciclón azota con un ángulo de 180° (de dirección Sur), el cual fue tomado para la realización de todos los mapas de este trabajo. En cuanto a los períodos de retorno, los mismos muestran menor frecuencia para CT de máxima intensidad, pero las características geográficas de la región de estudio son muy favorables a las inundaciones costeras, por lo que basta con un ciclón de categoría 1 para causar grandes desastres. Tabla 1: Alturas de surgencia y períodos de retorno en Playa del Caimito. Fuente: Atlas Digital de Surgencias en el Archipiélago Cubano. (Pérez Parrado et al. 2009, inédito). El Procesamiento Digital de Imágenes (PDI) y el uso de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Los SIG son sistemas computacionales que permiten consultar de manera interactiva información geográfica digital (latitud, longitud, altitud), facilitando la combinación e integración de múltiples cartografías, manejadas como capas superpuestas de datos digitales que se observan simultáneamente y como características de un mismo espacio, para la generación de información aplicable a proyectos o cuestiones específicas. Constituyen herramientas multipropósitos y su aplicación se dirige a los más variados temas en los estudios de medio ambiente y recursos naturales, catástrofes, etc. (Lorenzo, 2006). Permiten ingresar o recoger, editar, almacenar, administrar, recuperar, integrar, manipular, analizar, mostrar y modelar capas de datos geográficos y datos de unidades referenciadas espacialmente, usando las herramientas que ofrece el programa de análisis geográfico, para producir información interpretable y útil, frecuentemente aplicada a la toma de decisiones y el planteamiento. Con su uso se pueden desarrollar modelos de datos georreferenciados (geográficos, ambientales, estadísticos, sociales o sus combinaciones) de simulaciones, de proyecciones o de corte explicativo, que ayuden a comprender mejor los fenómenos estudiados o de los cuales se deriven aplicaciones específicas. Además, mediante el desarrollo de modelos de datos georreferenciados, en estos sistemas es posible derivar y crear nueva información espacial o georreferenciada a partir de insumos de diversa índole y también vincular resultados de modelos de análisis estadístico con las georreferencias a través de las rutinas y herramientas del programa geográfico, o bien a través del desarrollo externo (en un programa estadístico) y su vinculación a los objetos (puntos, líneas, áreas) georreferenciados. Obtención del mapa de distintos usos del suelo con la utilización del Procesamiento Digital de Imágenes (PDI) y los Sistemas de Información Geográfica (SIG). A partir de la base de datos raster existente en el sitio Web Google Earth se buscaron las imágenes de diferentes escalas o alturas del ojo (altura de la foto), de las coordenadas correspondientes al área de estudio. Estas imágenes se obtienen en formato raster (.jpg). Proceso de Georreferenciación de las imágenes de satélite. Partiendo de que las imágenes raster sin una previa declaración de coordenadas no son viables para el uso de los SIG, se debe realizar una previa georreferenciación de las mismas y así registrarla en nuestro sistema de coordenadas. Para dar cumplimiento a esta tarea se hizo la selección de la proyección y el sistema de coordenadas, y como resultado se seleccionó la

Proyección NAD 27 para Cuba GPS, del año 1976 (Cuba Norte). El segundo paso fue la selección de los puntos de control y fueron seleccionados cuatro puntos para cada imagen. Para el cumplimiento del segundo parámetro a continuación se presenta la tabla 3 con las coordenadas geográficas que fueron utilizadas en la Georreferenciaciòn de las imágenes.

Tabla 2: Coordenadas utilizadas para la georreferenciación de las imágenes. Fuente: Elaborado por el autor. Figura # 2: Imagen del Proceso de Georreferenciación de Playa del Caimito. Fuente: Elaborado por el autor. Luego se hizo la selección del método de interpolación, donde se utilizó el del vecino más cercano, el cual interpola los puntos de la forma más útil para dar cumplimiento a los objetivos de esta investigación. Finalmente se hizo el análisis del error medio cuadrático obtenido teniendo en cuenta que este debe ser menor o igual a 2 píxeles, partiendo de la aclaración de que en esta investigación no se pudo emplear GPS, que pudieran haber brindado un mayor grado de efectividad y menor error medio cuadrático. Ver datos de este procedimiento en la siguiente tabla.

Tabla 3: Muestra del resultado de la selección de los puntos de control para la georreferenciación de los mapas. Elaborada por el autor.

Luego se inició el proceso de la Clasificación Supervisada de las imágenes, donde se establecieron las siguientes categorías una vez hecho un estudio previo de las imágenes (fase de entrenamiento), las mismas fueron: las calles del pueblo de Playa del Caimito, El pueblo de Playa del Caimito, las áreas de bosque de mangle, asentamientos poblacionales, la Hidrografía (ríos y represas), las áreas salinizadas (inundadas), y las áreas de cultivos. Figura #3: Imagen izquierda monocromática, imagen derecha, clasificada de forma supervisada. Fuente: Elaborado por el autor. En la fase de asignación se distribuyeron los píxeles de la imagen en las categorías correspondientes, con el apoyo de la información obtenida en la fase de entrenamiento y finalmente en la fase de comprobación y verificación de los datos, una vez clasificada la imagen, se perfeccionaron los valores de las clases asignadas a cada nivel digital. Este proceso se efectuó verificando los diferentes objetos de la imagen con los que existen en realidad en el terreno. A continuación se presenta la tabla 2 con las capas temáticas utilizadas para la georraferenciaciòn muy bien definidas.

Tabla 4: Capas temáticas generadas. Fuente: Elaborada por el autor. Seguido a este procedimiento se efectúo la vectorización de las clases, con el fin de generar las distintas capas temáticas existentes en las imágenes. Los datos de vectores son una traducción más aproximada al mapa original. Estos sistemas refieren toda la información como puntos, líneas o polígonos y asignan un conjunto único de coordenadas X, Y a cada atributo. Ver la siguiente imagen. Figura #3: Imagen generada a partir de la vectorización de las clases. Fuente: Elaborado por el autor. Esto fue posible una vez obtenidas las imágenes georreferenciadas al ser exportadas al SIG MapInfo (versión 9.0) para la formal vectorización de los datos espaciales. Se obtuvo entonces el mapa de vectorización, (mapa de uso de la tierra). Obtención del Modelo Digital de Elevación del terreno. Generación de la base de datos del relieve en formato digital a partir de las hojas cartográficas 1:25 000. El ingreso de datos se refiere a todas las operaciones por medio de las cuales los datos espaciales de mapas, censores remotos y otras fuentes son convertidos a un formato digital. Se deben ingresar dos tipos diferentes de datos al SIG: referencias geográficas y atributos. Los datos de referencias geográficas son las coordenadas (sea en términos de latitud y longitud o columnas y líneas) que fijan la ubicación de la información que se está ingresando. Una de las etapas más importantes de la investigación la constituyó la entrada de información a los SIG para su posterior análisis. Se analizó como principal fuente los mapas topográficos digitales a escala 1:25 000 de Playa del Caimito y fue preciso el cumplimiento de un orden de pasos para tener un buen resultado. La búsqueda y selección de la base cartográfica fue hecha mediante el trabajo de gabinete, la misma debía permitir el cumplimiento de los objetivos propuestos en este trabajo. Se tuvo en cuenta la búsqueda actualizada del relieve y el área de estudio fue

seleccionada desde Playa del Caimito, midiendo 12 Kilómetros a ambos lados desde el pueblo, y hacia el norte hasta llagar a la curva de nivel de los 20 metros, teniendo en cuenta además la línea de costa. El área de estudio queda simbolizada por un total de cinco hojas cartográficas a escala 1:25 000. Las hojas topográficas en formato analógico fueron cambiadas a formato digital a través de su digitalización (vía escáner) con resolución 1200 dpi con un equipo de formato A3 de la marca Hewlett Packard, modelo EPSON 1640 Expression XL. Por las dimensiones de los mapas, la escala de los mismos y el tamaño de las imágenes a generar, se utilizó una resolución de 300 puntos por pulgada (dpi), en color en cada uno de los casos. Como resultado de este proceso se obtuvieron cuatro imágenes para cada hoja topográfica. Para ello se utilizaron 5 hojas topográficas de Playa del Caimito a escala 1:25 000 a través del cual se obtuvieron 20. Figura #4: Proceso de optimización del contraste. Fuente: Elaborado por el autor. Con el objetivo de mejorar la representación e identificación de los objetos cartográficos en las imágenes obtenidas a partir del barrido, antes del proceso de digitalización vectorial, se mejoró el contraste, el brillo y la intensidad a cada una de aquellas imágenes que lo requerían, mediante el conjunto software Corel Graphics Suite 11. Para el proceso de georreferenciación de las imágenes se empleó el SIG MapInfo (versión 9.0). Este proceso se dividió en cuatro etapas: • Selección de la proyección y el sistema de •

• • coordenadas: Se utilizó la Proyección NAD 27 para Cuba GPS, del año 1976 (Cuba Norte). Selección de los puntos de control: Fueron seleccionados cuatro puntos para cada imagen. Selección del método de interpolación: Es empleó el vecino más cercano. Análisis del error medio cuadrático obtenido: con un valor menor o igual a 1píxel. Para la vectorización del relieve, una vez obtenidas las imágenes georreferenciadas fueron exportadas al SIG ArcGis (versión 9.3) para la vectorización de las curvas de nivel con formato de polilíneas, donde fueron digitalizadas las curvas 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20 metros; así como la línea de costa. Figura #5: Proceso de generación del TIN. Fuente: Elaborado por el autor.

Utilizando las polilíneas de las curvas de nivel digitalizadas y partiendo de la interpolación del vecino más cercano, se elaboró el TIN (Red de Triángulos Irregulares), los cuales han sido usados por la comunidad de usuarios de los SIG por varios años en la representación de las morfologías de las superficies terrestres (geomorfología), son formas de vectores de datos geográficos digitales construidos a partir de la triangulación de sus vórtices. Los vórtices están conectados con una serie de triángulos vecinos, que se interpolan de diferentes formas triangulares por orden de distancia.

Figura #6: Proceso de transformación del TIN a Raster. Fuente: Elaborado por el autor.

Con la obtención del TIN se pudo pasar a su conversión en formato raster, que no es más que interpolar celdas de valores en el eje Z (elevación), obteniéndose así el Modelo Digital de Elevación. Resultados. Diagnóstico de la caracterización físico-geográfica y socio-económica del área de estudio. La región de estudio se caracteriza por ser una llanura muy baja debido a la pendiente débil de 0.5° de inclinación que existe hasta los 6 kilómetros de distancia desde la línea costera. Esta característica dificulta la escorrentía de las aguas superficiales, creando la acumulación de las mismas y la infiltración será casi nula dado que los suelos son de tipo pantanosos y gleysados. Todas estas características están presentes desde la línea costera hasta la curva de nivel de los 10 metros de altura. Teniendo en cuenta estas características se puede decir que el área de estudio presenta un alto riesgo de inundación ante la ocurrencia de fenómenos meteorológico, ya que es propenso a incrementar los efectos de estas inundaciones. Análisis del mapa de Uso de la Tierra. Figura #7: Mapa de Uso de Tierra del poblado de Playa del Caimito. Fuente: Elaborado por el autor. En el mapa de uso de la tierra a través del procesamiento digital de imágenes de satélites actualizadas, se obtuvieron siete categorías fundamentales en donde caben destacarse las áreas pantanosas y las de cultivos salinizados. La primara corresponde a la influencia del relieve y la geología del área de estudio. La segunda refleja como influye el área pantanosa y la intrusión salina sobre las áreas de cultivo. A través de la comparación de las hojas cartográficas de 1980 en escala de 1:25 000, y las imágenes actualizadas de satélite se pudo percibir la erosión paulatina sobre la línea de costa. Con la obtención de este mapa se pudo determinar de forma más detallada las afectaciones producidas tras las inundaciones por surgencia en el área de estudio.

Análisis de los resultados obtenidos del Modelo Digital de Elevación de Playa del Caimito. Una vez cumplidos todos los pasos se obtuvo el Modelo Digital de Elevación de área de estudio. Ver en la figura a continuación. Figura #8: Mapa del Modelo Digital de Elevación del área de estudio. Fuente: Elaborado por el autor. Como puede observarse en el mapa representado en la figura, el intervalo de altitudes escogido para caracterizar la elevación y pendiente del terreno fue de 2 metros, comenzando de cero en la línea costera. Luego de un intenso análisis del Modelo, se observó que el área de estudio es un terreno de poca elevación con una pendiente muy baja hasta la isolínea de los 4 metros. Por lo que esa área es de fácil inundación en caso de ocurrencia de ciclones y tormentas tropicales. Hasta esta cota, el poblado de Playa de Caimito y el caserío de Ajicón son los más vulnerables ante esta situación. A medida que aumentamos la distancia desde la costa hacia tierra adentro, se puede observar que la elevación va aumentando aunque no de forma significativa, esta es una de las características que pone en la categoría en Muy Alto el peligro por surgencia a toda esta zona de la costa sur de la Provincia de La Habana. El tercer poblado que se encuentra en el orden es Guanamón de Armenteros, el cual está a 5 kilómetros de la costa situado en la franja de 4 a 6 metros de elevación. Es el tercero en la escala de peligro, pues puede ser afectado solo por ciclones tropicales de categoría 4. Seguido a este poblado y a una distancia de la línea costera mayor a los 7,8 kilómetros se encuentran los asentamientos de Pedrín de Troya, Primavera, Héctor Molina, San Antonio y Nueva Paz, estos no se encuentran bajo la amenaza de las inundaciones por penetraciones del mar, pues están a una altura del terreno mayor a los 8 metros y hasta los 20 metros. Análisis de los resultados obtenidos del Mapa del Ancho de las franjas de Inundación por Surgencia en Playa del Caimito. Con la obtención del Modelo Digital de Elevación del área de interés, los datos de surgencias obtenidos del Atlas Digital de Surgencias (Salas García, I., R. Pérez Parrado, 2009) y el trabajo con los SIG se llegó a la obtención del Mapa del Ancho de las Franjas de Inundación por Surgencias asociadas a Ciclones Tropicales en Playa del Caimito, interpolando los valores de estas surgencias al modelo de elevación del terreno. Ver mapa a continuación. Figura #9: Mapa del ancho de las franjas de inundación por surgencia en Playa del Caimito. Fuente: Elaborado por el autor. A continuación se presenta la tabla con los valores en metros del ancho de las franjas de inundación en Playa del Caimito para cada categoría de CT. La misma fue concebida con el análisis de las zonas de máximo y mínimo valor de inundación.

Tabla 5: Ancho de las franjas de inundación en Playa del Caimito. Fuente: Elaborado por el autor. Analizando los resultados de la tabla se puede decir que el Municipio de San Nicolás se afecta en más de 1/3 de su territorio y más de 1/6 de las áreas de cultivo. En Playa del Caimito es verdaderamente serio el nivel de peligro que presenta ese poblado, ya que es fuertemente afectado por todos los casos que fueron analizados con anterioridad, y eso es claramente visto en el Mapa del ancho de las franjas de inundación. Donde la ocurrencia de una T.T hasta el CT más devastador, pueden afectarlo. La siguiente tabla es otro resultado del análisis hecho al mapa del ancho de las franjas de inundación por surgencia en Playa del Caimito, donde se hace una valoración cualitativa para cada localidad del municipio San Nicolás del peligro de surgencias asociadas a CT que penetren en el territorio de rumbo Sur. Tabla 6: Asentamientos en el municipio de San Nicolás que se afectan por surgencia al paso de un Ciclón Tropical. Fuente: Elaborado por el autor a partir de datos obtenidos del (ONE, 2002).

Conclusiones. A través del cumplimiento del primer objetivo podemos afirmar que el área de estudio presenta un alto riesgo de inundación ante el paso de ciclones tropicales, ya que su morfología llana y baja lo favorece. Con el mapa de uso de la tierra se pudo definir el área afectada por las inundaciones provocadas por surgencias y es la base cartográfica digital más actual con la que cuenta el Centro de Meteorología Marina del Instituto de Meteorología. Con la obtención del modelo digital de elevación del área estudiada se llegó a la etapa principal de la investigación, que fue la modelación del avance de las surgencias provocadas por ciclones tropicales que penetran al municipio San Nicolás de rumbo Sur, hasta lograr el Mapa de Ancho de las Franjas de Inundación por Surgencia en Playa del Caimito. Conocidos los valores de altura de las surgencias para cada categoría de CT se obtuvo el mapa del ancho de las franjas de inundación damos cumplimiento al objetivo general corroborando la hipótesis de nuestra investigación, ya que a través de él se puede ofrecer una valoración de los núcleos habitacionales y actividades económicas que se pueden afectar en el territorio ante la amenaza de un CT. Recomendaciones. Se recomienda la utilización de la metodología aplicada en esta investigación para el cálculo del ancho de las franjas de inundación por surgencias de ciclones tropicales en otras zonas costeras del país. Se recomienda informar de este trabajo a los decisores para que lo tomen como herramienta para tomar las medidas pertinentes en cada una de las situaciones mencionadas. Se recomienda al Centro de Meteorología Marítima del Instituto de Meteorología la continuación y profundización de este estudio, donde debe de tomarse en cuenta las características de cada territorio no solo cualitativamente sino cuantitativamente. Referencias Bibliográfícas. 1. Jelesnianski , J. Chen y W. Shaffer (1992): SLOSH Sea, Lake and Overland Surges form Hurricanes. NOAA Technical Report NWS 48. 2. Doronin, Y. P. (1980): Dinámica del océano [en ruso], Leningrado, Guidrometeoizdat, 302 pp. 3. Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía (1980). Mapas topográficos, escala 1:25 000. municipios San Nicolás, Nueva Paz y Güines. 4. Lorenzo, Carlos. (2006). Superficies de Áreas Verdes en Parques y Avenidas del Municipio Plaza de la Revolución (Tesis de Licenciatura, Universidad de la Habana). (inédito). 5. Nomenclador Nacional de Asentamientos Urbanos Provincia de la Habana, Oficina Nacional Estadística (ONE), 2002. 6. Nuevo Atlas Nacional de Cuba (1989): Ed. Instituto de Geografía de la ACC. 7. Pérez Parrado, R.; I. Salas; J. Dole (2002). Monografía sobre los modelos para pronosticar la surgencia provocada por los ciclones tropicales. Programa ramal Científico – Técnico: Análisis y pronóstico del tiempo y el clima y sus implicaciones socioeconómicas. Instituto de Meteorología, Ciudad de La Habana, 93 pp. 8. Proyecto Cuba/94/003. (1998). Desarrollo de las técnicas de predicción de las inundaciones costeras, prevención y reducción de su acción destructora. Informe Técnico. PNUD. La Habana, Cuba, pp. 93-100.

9. Ribak, B. J. (1978): Cálculo de las variaciones del nivel del mar en el Mar Báltico al paso de una tormenta. [en ruso]. Trudi GMC, URSS, No. 200, pp. 54-63. 10. Salas García, I., R. Pérez Parrado, (2009): Atlas Digital de Surgencias provocadas por Ciclones Tropicales en el Archipiélago Cubano. La Habana, Instituto de Meteorología. pp. 37. (inédito). 11. Servicio Hidrográfico y Geodésico de la República de Cuba (2005). Derrotero de las costas de Cuba: Del Golfo de Cazones al Cabo San Antonio y Archipiélago de los Canarreos. Región Marítima del Sur. 106 pp. 12. Shore Protection Manual (1984): Department of the Army U.S.A. Corps of Engineers, Washington, D. C. 20402. Vol1. Fourth Edition, (Chapter 1 Through 5). 13. Skriptunova, L. T. (1984): Métodos de pronósticos hidrológicos marinos. [en ruso], Leningrado, Guidrometeoizdat, 278 pp. Fin.