Impacto de las características de la superficie terrestre en las inundaciones costeras compuestas mediante un marco de modelado hidrodinámico-hidráulico acoplado

Por qué importan las inundaciones costeras para la vida cotidiana

Para las personas que viven cerca de las desembocaduras de ríos y en zonas costeras bajas, las inundaciones durante ciclones pueden llegar desde varias direcciones a la vez: ríos desbordados, fuertes lluvias y mar alto. Este estudio examina cómo la naturaleza del terreno —desde el pavimento urbano hasta los campos agrícolas y los suelos costeros— puede empeorar o moderar estas inundaciones “compuestas” a lo largo de la costa este de la India. Al mostrar cómo la cobertura del suelo y la capacidad de absorción del suelo moldean resultados reales de inundación, el trabajo ofrece pistas para una planificación más segura, mejores alertas y un uso del suelo más inteligente en deltas vulnerables de todo el mundo.

Muchas formas en que el agua puede desbordar una costa

Los autores se centran en las inundaciones compuestas, donde las mareas de tormenta, las lluvias intensas y los caudales fluviales se combinan para elevar los niveles de agua más allá de lo que causaría cualquiera de esos factores por separado. A lo largo de la costa de Odisha, los ciclones pueden empujar una masa de agua hacia la orilla mientras descargan enormes cantidades de lluvia sobre las cuencas que desembocan en la misma costa. Estudios anteriores con frecuencia trataban estos elementos por separado o ignoraban cómo diferentes suelos y superficies afectan si la lluvia se infiltra en el suelo o corre hacia los ríos. Este estudio pretende capturar esas conexiones en un único marco de modelado, con especial atención a cómo las condiciones de la superficie terrestre amplifican o atenúan las inundaciones durante el ciclón Yaas en 2021.

Cómo el equipo construye un gemelo digital de las inundaciones

Los investigadores acoplan dos herramientas bien conocidas en un solo sistema. Un modelo (ADCIRC) representa las mareas y los niveles de agua impulsados por ciclones en la bahía de Bengala, mientras que el otro (HEC-RAS) sigue cómo se mueve el agua a través de ríos y llanuras de inundación en tierra. Alimentan el modelo fluvial con caudales en puntos aguas arriba, niveles de marea de tormenta en las bocas de los ríos, lluvia horaria y evaporación en una malla, y mapas detallados de uso del suelo y tipo de suelo. Usando cobertura del suelo basada en satélite y datos globales de suelos, asignan a cada porción de suelo un “número de curva” y valores mínimos de tasa de infiltración que, en conjunto, determinan cuán fácilmente el agua puede hundirse en el suelo frente a escurrir por la superficie.

Comprobando el modelo con la tormenta real

Para evaluar el rendimiento del sistema, el equipo simula el ciclón Yaas y compara los resultados con mediciones de nivel de agua en mareógrafos y boyas y, lo que es más importante, con mapas de inundación a partir de imágenes radar de Sentinel-1 tomadas tres días después del impacto. El modelo oceánico reproduce las mareas de tormenta con alta precisión, lo que aporta confianza en las condiciones límite costeras. En tierra, las primeras simulaciones obtienen el patrón general de distritos inundados pero subestiman gran parte del área observada inundada, especialmente en distritos costeros de baja altitud. Esta subestimación apunta a que, en la configuración por defecto, demasiada agua se infiltra en el suelo y a incertidumbres en los productos de lluvia y evaporación usados para forzar el modelo.

Qué hacen el suelo y la lluvia al panorama de inundación

Los autores realizan una serie de experimentos para desenredar cómo la lluvia, la evaporación, las mareas de tormenta y los parámetros del suelo afectan cada uno las inundaciones. Al probar tres conjuntos diferentes de datos de precipitación, encuentran que un producto indio de alta resolución (IMDAA) es el que mejor coincide tanto con mediciones de lluvia como con los patrones de inundación observados. Demuestran que la lluvia es la principal impulsora del área inundada, con las mareas de tormenta aportando efectos importantes pero más localizados cerca de los estuarios. La evaporación reduce modestamente las inundaciones en los días posteriores al pico de lluvia. Las pruebas de sensibilidad revelan que disminuir la tasa mínima de infiltración y usar números de curva más altos empuja más lluvia a la escorrentía superficial, aumentando drásticamente el área inundada simulada, especialmente en distritos con ciertos suelos costeros.

De prueba y error a una herramienta de inundación ajustada

Guiado por estas pruebas, el equipo calibra parámetros del suelo distrito por distrito, centrándose en el tipo de suelo costero dominante y manteniendo fijos los patrones de cobertura del suelo. Reducir su tasa mínima de infiltración y, en un distrito, aumentar el número de curva acerca el modelo mucho más a las extensiones de inundación derivadas de Sentinel. La configuración mejorada incrementa la inundación total simulada en aproximadamente la mitad respecto al caso por defecto y logra un fuerte acuerdo estadístico con los mapas satelitales. Finalmente, el modelo calibrado se usa para revisar dos ciclones anteriores, el superciclón de Odisha de 1999 y Phailin en 2013, mostrando que incluir lluvia realista y procesos de superficie terrestre puede duplicar aproximadamente la estimación de inundación en comparación con simulaciones que solo consideran caudal fluvial y mareas de tormenta.

Qué significa esto para las personas que viven cerca de deltas costeros

En términos sencillos, el estudio muestra que cuán húmeda está ya la tierra, cuán fácilmente los suelos locales absorben agua y cuánto de la superficie está pavimentada o edificada pueden ser tan importantes como la altura de la marea de tormenta para decidir quién se inunda. Al combinar información costera, fluvial, de precipitación y de superficie terrestre en un solo marco y ajustarlo con observaciones satelitales, los autores ofrecen una herramienta más realista para estimar qué distritos están en mayor riesgo durante distintos tipos de ciclones. Este tipo de modelado puede ayudar a los planificadores a mapear zonas de inundación con mayor precisión, priorizar mejoras en drenaje y gestión del suelo, y diseñar sistemas de alerta temprana que tengan en cuenta toda la cadena desde la lluvia y el aumento del mar hasta el agua en la calle.

Cita: Tiwari, P., Rao, A.D. & Pant, V. Impact of land surface characteristics on coastal compound flooding using a coupled hydrodynamic-hydraulic modelling framework. Sci Rep 16, 15386 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46242-1

Palabras clave: inundaciones costeras, lluvias de ciclón, infiltración del suelo, inundación compuesta, deltas fluviales