Proyecto PROFORCE 42DOI: 10.31978/014-18-009-X.42

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CLEMENS WASTL, YONG WANG, MARTIN KULMER AND ANDREA SIGL

Department of Forecasting Models, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), Austria

ANDRE SIMON

Hungarian Meteorological Service (OMSZ), Hungary

TRAD. FRANCISCO MARTÍN LEÓN

MeteorólogoEx Meteorólogo del Estado, Agencia Estatal de Meteorología (AEMET)Coordinador de la Revista gratuita del Aficionado a la Meteorología(RAM https: // www. tiempo. com/ ram/ )

Se presenta un proyecto multidisciplinar llevado a cabo en Austria y Hungría de co-laboración entre meteorólogos y personal de protección civil de ambos países dondela predicción probabilista «sin costuras» o «sin discontinuidades» (seamless) ocupaun lugar muy destacado a la hora de predecir fenómenos severos. Este capítulo estábasado en un informe técnico de la Organización Meteorológica Mundial (OMM)[1].

Palabras clave: fenómenos meteorológicos adversos, FMA, fenómenos meteorológicos extremos, plan Meteoalerta,avisos meteorológicos, proyecto PROFORCE, sistemas de predicción por conjuntos aplicados a la emisión de avisosmeteorológicos.

Imagen parte superior: base de un cumulonimbus. Yepes (Toledo), hacia el noroeste, 14 de mayo de 2013, a las 18:52. Fotografía deJOSÉ ANTONIO QUIRANTES CALVO.

634 Física del caos en la predicción meteorológica Capítulo 42. Proyecto PROFORCE

42.1 Proyecto PROFORCE

La frecuencia y la intensidad de fenómenos meteoro-lógicos extremos están aumentando debido al cambioclimático. La falta de preparación para tales fenóme-nos extremos puede dar lugar a daños económicossignificativos y pérdida de vidas. Por lo tanto, los pro-nósticos meteorológicos precisos y fiables son esen-ciales para que las agencias de protección civil sepreparen mejor y para las poblaciones en riesgo.

El proyecto Bridging of Probabilistic Forecasts andCivil Protection, (Tendiendo un puente entre la pre-dicción probabilista y la protección civil) conoci-do abreviadamente como PROFORCE [1] http://www.echo-proforce.eu/, dio un primer paso enesta dirección, proporcionando información significa-tiva para la toma de decisiones, basada en el impactoa las autoridades civiles responsables de la protecciónde los ciudadanos, el medio ambiente y la propiedad.

Las previsiones meteorológicas están sujetas a incerti-dumbres inherentes debido a la naturaleza caótica dela atmósfera y a las limitaciones de los modelos depredicción meteorológica. Los sistema(s) de predic-ción por conjuntos (SPC) son ampliamente utilizadospor la comunidad meteorológica para cuantificar estasincertidumbres, pero éstas no se comunicaron a losusuarios finales hasta hace poco. Sin embargo, esainformación sobre las incertidumbres tiene un granpotencial para mejorar los procesos de toma de deci-siones de tiempo crítico en las agencias de proteccióncivil y otras partes interesadas, especialmente si estánadaptadas a sus necesidades y redactadas con su ter-minología. PROFORCE ha logrado esto gracias a lacolaboración multidisciplinaria e intersectorial entrelos servicios meteorológicos y los usuarios finales. Haaumentado la conciencia de los impactos potencialesde eventos extremos en la protección civil.

42.2 Un sistema de pronóstico pro-babilista sin costuras o sin dis-continuidad

PROFORCE comenzó en diciembre de 2013 y duródos años. Fue cofinanciado por el Servicio de Ayu-da Humanitaria y Protección Civil de la ComisiónEuropea (ECHO) y dirigido por el Servicio Meteoro-lógico de Austria, ZAMG. Basándose en la coopera-ción transnacional entre los servicios meteorológicosnacionales austriacos y húngaros (ZAMG y OMSZ,

respectivamente) y los socios de protección civil enlos distritos de Baja Austria y el condado de Somogy,PROFORCE tenía como objetivo mejorar los proce-dimientos de preparación y toma de decisiones en lasagencias de protección civil.

Sistema de pronóstico probabilista innovador. Lacaracterística principal del sistema de previsión sinfisuras y continuo de PROFORCE es su carácter pro-babilista que contiene información sobre la incerti-dumbre y la previsibilidad (o predecibilidad, cap. 12en la página 155) de fenómenos meteorológicos se-veros. Los organismos de protección civil deberíanpoder utilizarlo para optimizar su proceso de toma dedecisiones en términos de preparación y conciencia-ción y, por lo tanto, proteger mejor a la sociedad y almedio ambiente frente al impacto del tiempo severo.El pronóstico probabilista sin fisuras o sin costuras dePROFORCE combina cuatro sistemas diferentes:

El sistema de predicción probabilista EPS delCentro Europeo de Pronósticos del Medio Plazo(ECMWF/CEPMP), que representa la prediccióndel tiempo a medio plazo y a nivel sinóptico;El Sistema de predicción probabilista EPS de ÁreaLimitada de Europa Central (ALADIN-LAEF), querepresenta el tiempo a nivel regional (ALADIN-HUNEPS para el dominio húngaro)El EPS del modelo de mesoescala francés (ARO-ME), que proporciona pronósticos hasta 30 horasde anticipación con un enfoque en la convección; yEl Conjunto de Nowcasting Integrado con Aná-lisis Exhaustivo (Integrated Nowcasting throughComprehensive Analysis (INCA) Ensemble), queproporciona información sobre la toma de decisio-nes para ayudar a las agencias de protección civila hacer mejores juicios ante los riesgos de desastreinminentes.

Cada sistema juega su propio papel en el productofinal sin costura según la naturaleza del evento meteo-rológico previsto (ya sea convectivo o a gran escala) yel rango de pronóstico. Bajo la suposición de que cadaEPS produce los mejores resultados disponibles parasu marco de tiempo designado, cada paso de tiempoindividual en el pronóstico utiliza los datos del EPScorrespondiente, haciendo así que el pronóstico seauniforme. Así, cada día que un evento extremo seacerca, la precisión de las previsiones y advertenciasmejoran.

Los distintos vacíos en los pasos de tiempo, que resul-tan de los diferentes modelos de referencia, se reflejan

42.3 Creación de portales web 635

en el producto final, en la medida que el proyectoPROFORCE capacita y entrena específicamente alpersonal de protección civil para manejar tales incerti-dumbres.

Advertencias sin fisuras, acciones igualmente sin fi-suras. El intercambio sin fisuras de información ylas acciones entre los meteorólogos y el personal deprotección civil siguen esta estructura:

Preavisos / respuesta a medio plazo. El SPC delECMWF (ECENS, sec. 19.3 en la página 293) mues-tra un posible fenómeno meteorológico severo conuna probabilidad relativamente alta y se emite un pri-mer aviso previo a las agencias de protección civil,que entran en la fase de acción de «respuesta» y to-man medidas tempranas e iniciales, como organizar yorientar los turnos.

Avisos más específicos / preparación. Dos o tresdías antes del evento potencial, el siguiente SPC en lacadena hace pronósticos, genera y provee productos yavisos más precisos tanto en cuanto al espacio comoal tiempo. Por lo tanto, puede dar una advertencia másespecífica. Sobre esta base, el personal de proteccióncivil entra en la fase de «preparación» con actividadesintensificadas como la provisión de equipo y personal.Un día después de esto, el EPS que permite la con-vección proporciona más detalles, particularmente enla topografía tan compleja como las regiones en losAlpes.

Nowcasting y entrar en acción. Por último, el mate-rial EPS de alcance inmediato proporciona la imagenmás precisa de la situación meteorológica severa yse pueden tomar decisiones finales. El personal deprotección civil entra en la tercera fase de «acciónen marcha» en la que se ponen en marcha planes fi-nales, como concentrar las actividades operacionalesen las regiones más afectadas. Este enfoque de pre-dicción inmediata es especialmente importante paralos eventos convectivos de la temporada de veranoque se caracterizan por una alta variabilidad espacialy temporal. Por esta razón, el modelo INCA Ensem-ble se ejecuta cada hora mientras que otros modelos –

AROME EPS, ALADIN-LAEF y ECENS – solo seactualizan cada 12 horas; en el caso de Hungría, elmodelo ALADIN-HUNEPS sólo se actualiza una vezcada 24 horas.

42.3 Creación de portales web

Los meteorólogos y el personal de protección civil tra-bajaron juntos para desarrollar conjuntos apropiadosde datos meteorológicos que ilustrasen las previsionesde manera clara y sencilla, promoviendo así un rápidoproceso de toma de decisiones. En primer lugar, lossocios de las protecciones civiles definieron umbralesrazonables para los parámetros meteorológicos clave:velocidad del viento, precipitaciones y temperatura.

Estos umbrales diferían considerablemente en los dospaíses. Por ejemplo, una ráfaga de viento de 60 km/hes normal y ocurre con frecuencia en las regionesmontañosas de Austria, pero representa un serio pe-ligro para la extremadamente vulnerable región delLago Balatón en Hungría, con muchas actividades dedeportes acuáticos en verano. Como resultado, se es-tablecieron dos portales web independientes, uno paracada país con diferentes umbrales y visualizaciones.

En los sitios web, las ilustraciones de los productosse preparan de tal manera que el pronóstico pareceser transparente, es decir, las fuentes de mediana ymenor resolución se reemplazan automáticamente porpronósticos de mayor resolución en rangos más cor-tos. Por lo tanto, los usuarios no necesitan identificarel SPC en cuestión que se está utilizando. La sali-da de los sistemas individuales de SPC se visualiza,tanto como mapas de probabilidad, que muestran laprobabilidad de superar ciertos umbrales, como infor-mación de puntos para ubicaciones preseleccionadas,en forma de meteogramas o penachos.

Los mapas de probabilidad en el portal austriaco(ejemplo en Figura 42.1) están acompañados por ele-mentos de imagen que ilustran el nivel de amenazade una manera similar a las señales de semáforo: ver-de, amarillo, naranja y rojo a medida que aumenta laamenaza.

636 Física del caos en la predicción meteorológica Capítulo 42. Proyecto PROFORCE

Figura 42.1: La información de pronóstico probabilista sin costura se procesa, visualiza y luego se publica en unportal web construido específicamente, al que pueden acceder las autoridades de protección civil y los gestores dedesastres (ejemplo del portal web austríaco).

Se creó un índice global de avisos (Figura 42.2) paraproporcionar a las autoridades de protección civil in-formación general inmediatamente después de entraral portal. Tiene en cuenta la probabilidad de un evento,su grado de adversidad (intensidad) y el momento enel que se espera, dado que un pronóstico a más largoplazo generalmente contiene mayores incertidumbres.En otras palabras, un aviso «amarillo» con una sema-na de antelación no debería causar pánico, pero unaviso «rojo» en la previsión del día siguiente deberíasonar con campanas de alarma.

42.4 Formación y experiencia deprimera mano

La cooperación interdisciplinaria entre meteorólogosy organismos de protección civil fue clave para el éxi-to de PROFORCE. El personal de protección civil

tuvo que familiarizarse con las previsiones probabilis-tas para obtener el máximo beneficio del portal web.Las sesiones de formación en ambos países ayudarona fortalecer la cooperación transnacional y la retroali-mentación de las agencias de protección civil sobre lainformación probabilista que también permitió a losdesarrolladores de modelos mejorar sus SPC.

Se realizaron pruebas intensas del sistema durante loseventos meteorológicos severos en las regiones pilotode la Baja Austria y el Condado de Somogy durante eltranscurso del proyecto (diciembre de 2013 a noviem-bre de 2015). La retroalimentación de los usuariosfinales y los beneficiarios fue en general positiva y seconfirmó la aplicabilidad del sistema para el uso ope-rativo en las agencias de protección civil. Las accionesde prevención y preparación podrían iniciarse muchoantes y ser más específicas con el nuevo sistema quecon el pronóstico meteorológico clásico determinista.

42.5 Continuar en el futuro 637

Figura 42.2: Combinación de riesgo, probabilidad y plazo de predicción para establecer un nivel de amenaza común.

La borrasca intensa NIKLAS (30 de marzo - 2 de abrilde 2015) ofreció un buen ejemplo de ello. Las proba-bilidades altas de rachas de viento que excedían losumbrales en amplias zonas de Austria fueron seña-ladas por el ECENS con siete días de anticipación.Una vez que un patrón de tiempo severo aparece porprimera vez en el ECENS global, es necesario com-probar continuamente la consistencia de su posición,tiempo e intensidad de un pronóstico al siguiente. Es-to condujo al anuncio de preadvertencias iniciales enlas regiones relevantes cinco días antes del inicio delevento. Tres días antes del evento, el EPS de mayorresolución mostró probabilidades muy altas de ráfagaspor encima de 80 km/h (nivel 2) y altas probabilidadesde ráfagas superiores a 100 km/h (nivel 3, el nivel deadvertencia más alto). Al final, la racha máxima regis-trada en las estaciones meteorológicas de baja altitudfue de 121 km/h en Enns, Alta Austria. La informa-ción adicional sobre la fiabilidad y la incertidumbredel nuevo sistema facilitó una mejor evaluación dela situación; sin embargo, el EPS de nowcasting noproporcionó beneficio adicional.

El rendimiento se comprobó verificando los avisoscontra los mapas de despliegue de la agencia de pro-tección civil. Hubo una correlación muy alta entre ladensidad de las acciones de protección civil y las áreasresaltadas en los pronósticos del EPS, especialmentepara los temporales a gran escala y las inundaciones.

En el centro de gestión de desastres húngaro, el siste-ma de pronóstico probabilista se utilizó ampliamenteen los preparativos para varios concursos en y alre-dedor del lago Balaton durante las temporadas deverano de 2014 y 2015, incluyendo la Blue RibbonRace y el Lake Balaton Cross-Swimming. Para el úl-timo evento, la información de EPS fue útil cuandose trató de decidir si se pospondría o no el concurso.Las actividades en el lago Balaton son vulnerables a

los cambios repentinos de tiempo, que a veces pue-des estar confinados regionalmente. La experienciacon PROFORCE demostró que si bien las técnicas depronóstico de EPS pueden mejorar la previsibilidadde estos cambios, sigue siendo necesario un mayordesarrollo, particularmente en el rango de prediccióna muy corto plazo.

42.5 Continuar en el futuro

PROFORCE fue un proyecto desafiante que esencial-mente tenía dos objetivos:

El primero fue construir un puente entre la comunidadde predicción, que monitorea el tiempo y conoce lasfortalezas y debilidades de cada modelo individual, yla comunidad de protección civil, que se enfoca en losimpactos del tiempo severo. El entendimiento efectivoentre estos dos grupos era un desafío.

El segundo objetivo se refería al manejo de las pro-babilidades meteorológicas. Con diferentes grados defamiliaridad con la investigación meteorológica y cli-mática, tanto las autoridades de protección civil comolos predictores del tiempo están empezando a aprendera manejar y confiar en las probabilidades. El personalde protección civil debe recibir una formación regu-lar para que puedan confiar más en la aplicación delconcepto de pronóstico probabilista cuando tomen de-cisiones cotidianas sobre el despliegue de ayudas o lacancelación de eventos de masas.

Es importante destacar que un SPC sin costuras noreemplaza completamente los avisos estándar emiti-dos por la oficina de pronóstico, que también tieneen cuenta resultados de otros modelos de predicciónnumérica y las observaciones (Figura 42.3). Pretende,

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sobre todo, proporcionar información y detalles adi-cionales sobre la distribución espacial y la intensidadde los fenómenos meteorológicos.

En última instancia, todo el mundo en la cadena deavisos y alertas, desde las autoridades oficiales hastalos interesados locales y finalmente el público en ge-

neral, puede beneficiarse de este proyecto. El tiempocambiante siempre presenta nuevos desafíos para losmeteorólogos y expertos en protección civil. Aunqueel proyecto PROFORCE ya ha finalizado, la coopera-ción transregional e interdisciplinaria que estableciócontinuará en el futuro.

Figura 42.3: Izquierda: imagen Meteosat (MSG) compuesta por HRV (visible alta resolución) e imagen infrarrojaque muestra la situación durante la competición Balaton Cross-Natación el 19 de julio de 2014. Derecha: Pronósticode probabilidad del ECENS del índice de tormentas (CAPE) superior a 100 J / kg (arriba) y superior a 300 J / kg(abajo).

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42.6 Referencias a

42.6 Referencias

[1] WASTL, Clemens y col. Probabilistic Fo-recasts and Civil Protection. Informe téc-

nico 66. 2017. URL: https : / / public .wmo . int / en / resources / bulletin /probabilistic - forecasts - and -civil-protection (citado en páginas 633,634).