Análisis de Riesgo ante Huracanes en Florida, EE.UU.

Introducción

En el campo de la meteorología, los huracanes son los sistemas tropicales de tormentas eléctricas más intensos, caracterizados por su patrón definido de circulación atmosférica y vientos sostenidos que superan los 64 nudos (Gobierno de la ciudad de Miami Beach, 2017).

Aunque se les clasifica generalmente como "ciclones" debido a su movimiento giratorio, los huracanes presentan diferencias notables según el hemisferio. En el hemisferio norte, la fuerza de Coriolis hace que los huracanes giren en el sentido de las agujas del reloj, mientras que en el hemisferio sur los ciclones giran en sentido antihorario (Tudor, 2014) (ver imagen 1).

Para comprender la magnitud de estos eventos, la escala Saffir-Simpson presenta una categorización que considera la velocidad del viento como principal factor determinante. Con base en ella, se puede conocer o estimar el impacto o afectación sobre el entorno físico y desarrollado antrópicamente. A continuación, se muestran las cinco categorías establecidas junto al impacto que pueden generar a su paso (ver imagen 2):

Con efecto del impacto de los huracanes, se estima que entre las principales causas de difusiones a causa de ciclones tropicales en EE.UU., se encuentran principalmente las inundaciones, seguidos en menor medida por la magnitud de la velocidad de los vientos y el oleaje (Trepanier et al., 2009; Tudor, 2014) (ver imagen 3).

Dada la magnitud, el impacto y el carácter cíclico de los huracanes, es crucial identificar las áreas más expuestas y vulnerables a estos eventos. Esto proporciona a los tomadores de decisiones información clave para mejorar los procesos de planificación antes, durante y después de los huracanes. En este contexto, se propone un ejercicio práctico utilizando Sistemas de Información Geográfica (SIG) para analizar el riesgo de huracanes en el estado de Florida (EE.UU.), una de las zonas más afectadas por estos fenómenos. 

Antecedentes

Florida es ampliamente reconocida como la región de EE.UU. con mayor susceptibilidad a ser impactada por huracanes, debido a su proximidad a cuerpos de agua cálidos como el Mar Caribe y el Golfo de México, los cuales favorecen la formación de estos fenómenos meteorológicos (Trepanier et al., 2009). Además, su configuración geográfica, caracterizada por una extensa línea costera y su forma peninsular, incrementa su exposición y vulnerabilidad ante estos eventos (Florida Department of Health, Division of Disease Control and Health Protection, Bureau of Epidemiology, 2015). A continuación, se presenta el estado de Florida con el registro existente de impactos de huracanes, diferenciados según la velocidad máxima de los vientos y la escala Saffir-Simpson, lo que permite identificar las localidades que han experimentado huracanes de menor o mayor magnitud, destacándose la zona sur del estado como la más afectada (ver imagen 4).

La recurrencia de los periodos de retorno es un factor clave para comprender cuáles son las áreas más propensas a ser impactadas por huracanes. Basado en el registro histórico de eventos, se ha determinado geográficamente qué condados de Florida presentan mayor vulnerabilidad o probabilidad de sufrir el impacto de un huracán superior a la categoría 3. Este análisis permite identificar las zonas más expuestas a estos eventos de gran magnitud (ver imagen 5).

Este estudio, publicado en 2015 por la Oficina de Epidemiología del Departamento de Salud de Florida, analiza las trayectorias y magnitudes de estos eventos para identificar las áreas de mayor vulnerabilidad. El informe examina tanto las dinámicas que afectan la velocidad de los vientos como los efectos sobre las mareas y el nivel del mar, proporcionando una comprensión más profunda de los factores que contribuyen al riesgo en las distintas regiones del estado.

Bajo estas premisas, se subraya la importancia de comprender estos fenómenos, especialmente en el estado de Florida, para identificar las áreas más vulnerables. Esta comprensión es esencial para desarrollar estrategias de planificación y preparación que optimicen la respuesta ante huracanes y minimicen su impacto en las regiones más expuestas. Además, considerando el crecimiento demográfico y el desarrollo urbano que ha experimentado Florida, al igual que otras localidades costeras, es evidente que la expansión de infraestructuras y el aumento de la población incrementan el potencial de pérdidas económicas en caso de un huracán (Trepanier et al., 2009). Por tanto, una evaluación precisa de la vulnerabilidad es clave para mitigar los efectos adversos y proteger eficazmente a las comunidades afectadas.

Área de estudio

El área de estudio para el análisis de riesgo ante el impacto de huracanes corresponde al estado de Florida, EE.UU. Geográficamente, Florida es una península que limita al sur y al oeste con el Golfo de México, y al este con el Océano Atlántico, lo que le confiere un extenso perímetro costero. Dada su ubicación en el hemisferio norte, sobre el ecuador, los ciclones tropicales que afectan la región son denominados huracanes, cuya temporada de mayor actividad se extiende entre los meses de julio y noviembre.

Con una superficie aproximada de 170.000 km² y una población de más de 21 millones de habitantes, según datos de Wikipedia, Florida está dividida en 67 condados (ver imagen 7). Estos datos refuerzan la importancia estratégica de la región para el análisis de riesgos climáticos, dada su alta densidad poblacional y su exposición a fenómenos meteorológicos extremos, lo que hace esencial una evaluación detallada para la planificación y mitigación de desastres.

Objetivos

Objetivo general

Analizar el riesgo de exposición y afectación por huracanes en el estado de Florida, EE.UU.

Objetivos específicos

1. Determinar las áreas de mayor exposición a huracanes en el estado de Florida, EE.UU.
2. Evaluar el entorno construido vulnerable a los efectos de los huracanes en Florida, EE.UU.
3. Identificar las zonas de mayor riesgo frente a eventos de huracanes en el estado de Florida, EE.UU.

Metodología

El proceso metodológico implementado para el desarrollo de este proyecto práctico se describe a continuación (ver imagen 8):

1. Determinar las áreas de mayor exposición a huracanes en el estado de Florida, EE.UU.

Obtención de datos: En primer lugar, se identificaron las fuentes de información disponibles para analizar las áreas con mayor probabilidad de ocurrencia y afectación por huracanes. La Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés) es la entidad gubernamental encargada de estudiar y predecir los cambios ambientales relacionados con los océanos, el clima, el espacio y el sol. Esta organización pone a disposición un registro histórico de eventos de huracanes y ciclones tropicales, accesible para fines investigativos, académicos y divulgativos. Para este proyecto, se accedió al repositorio de información proporcionado por NOAA a través de la plataforma ArcGIS Online, disponible en el siguiente enlace: https://www.arcgis.com/home/item.html?id=d053e72aabfd4c5ab4139c3829c1e11c.

Procesamiento de datos: A partir de la información recopilada, se filtraron los datos para enfocar el estudio en los eventos que superaran una velocidad de viento de 64 nudos, según la definición de huracán establecida en la literatura. Además, se seleccionaron aquellos eventos cuya trayectoria cruzara el área de estudio o se encontrara a menos de 50 km de distancia, utilizando un buffer para este análisis. Posteriormente, se aplicó la herramienta Line Density para generar un mapa de densidad, que muestra la concentración de eventos considerando un radio de búsqueda de 75 km a lo largo de las trayectorias y la velocidad del viento registrada. Esto permitió identificar las zonas con mayor frecuencia y magnitud de impacto (ver imagen 9).

2. Evaluar el entorno construido vulnerable a los efectos de un huracán.

2.a Áreas densamente pobladas y con valores altos en su índice de pobreza.

Obtención de datos: En primer lugar, se identificó el censo poblacional con el fin de determinar los sectores más vulnerables, basados en la densidad de población y en aquellos que presentan una mayor concentración de personas con índices elevados de pobreza. Para este proyecto, se consultó la información estructurada de la American Community Survey (2017), disponible en: https://www.arcgis.com/home/item.html?id=cdcc1715846c4e34ac85e865873e7c0a.

Procesamiento de datos: La información fue transformada de formato poligonal a formato puntual para su posterior análisis mediante la herramienta Kernel Density. El objetivo de este procesamiento fue identificar los sectores con mayor concentración de población en situación de pobreza, lo que limita sus capacidades de respuesta frente a este tipo de eventos, tanto en las fases previas como durante y, sobre todo, en el período posterior al impacto (ver imagen 10).

2.b Entorno intervenido vulnerable a huracanes.

Obtención de datos: Para este análisis, se utilizó la serie temporal de mapas de cobertura y uso del suelo generados a partir de imágenes satelitales Sentinel-2, con una resolución espacial de 10 metros publicado por Karra et al. (2021). Esta información proporciona detalles sobre diversas coberturas, tanto naturales como intervenidas, lo que resulta útil para identificar sectores desarrollados por el ser humano expuestos a huracanes, así como áreas relacionadas con actividades económicas como la agricultura. Los datos en formato raster fueron consultados a través del siguiente enlace: https://livingatlas.arcgis.com/landcoverexplorer

Procesamiento de datos: Se aplicó un proceso de reclasificación para ponderar las coberturas más vulnerables al impacto de huracanes desde una perspectiva antrópica. Se consideraron más sensibles las áreas intervenidas por el ser humano, como zonas construidas y cultivos, mientras que coberturas como bosques y cuerpos de agua se clasificaron como menos afectadas desde la visión de la integridad del hombre (ver imagen 11).

2.c Proximidad a cuerpos de agua y áreas inundables.

Obtención del dato: También se utilizó la serie temporal de mapas de cobertura y uso del suelo de Karra et al. (2021) para identificar cuerpos de agua y zonas de vegetación inundable, áreas donde es más probable que se produzcan inundaciones debido al impacto de un huracán.

Procesamiento de datos: En esta fase, se extrajeron las coberturas mencionadas mediante Raster calculator  para integrar la información bajo una misma clasificación descartando las demás. A partir de este nuevo raster, se aplicó la herramienta Euclidean Distance para identificar las áreas con mayor proximidad a estas coberturas y se reclasificó estableciendo rangos de distancia idóneos (en metros) para establecer márgenes de seguridad (ver imagen 12).

3. Identificar las zonas de mayor riesgo frente a eventos de huracanes.

En esta última fase, se implemento la herramienta Weight Overlay para realizar un análisis de superposición ponderada entre las distintas variables estudiadas durante el proyecto. En este sentido, se estableció la siguiente escala de variables determinantes y el valor ponderado correspondiente a cada factor de estas en una escala del 1 al 8 (ver imagen 13).

Resultados

Como resultado del proceso metodológico, se generó el siguiente mapa para el Análisis de Riesgo ante Huracanes en Florida, EE.UU., en el cual se identifican las áreas con mayor y menor nivel de exposición y afectación. El análisis revela que las zonas de mayor riesgo se concentran principalmente en la costa este al sur de Florida y las áreas costeras del noroeste del estado. Asimismo, los resultados muestran una tendencia a la disminución del riesgo en las zonas centrales, donde la mayor distancia tanto a la península como a la costa reduce el riesgo (ver imagen 14).

Al analizar la exposición y afectación por huracanes a nivel de condados, se observa que los diez con mayor riesgo se concentran mayoritariamente en el sur de la región, mientras que los menos expuestos se encuentran al norte, alejados de la península y las zonas costeras. En este apartado se presentan los resultados por condado, ordenados de mayor a menor exposición según el porcentaje de superficie en riesgo alto o bajo (ver imagen 15). Este enfoque permite visualizar la situación particular de cada condado, facilitando su agrupación en categorías de riesgo crítico, intermedio o bajo. Además, se identifican patrones espaciales clave para coordinar acciones tanto a nivel local como regional, promoviendo estrategias más efectivas de mitigación y respuesta ante desastres naturales.

Siguiendo esta línea de pensamiento y aprovechando las capacidades de integración de los sistemas de información geográfica, se destaca el potencial de dimensionar aspectos clave que enriquezcan la comprensión del fenómeno estudiado. Esto permite abordar otras dimensiones que pueden contribuir de manera positiva a la generación de soluciones más completas ante estos eventos. Por ejemplo, tomando como referencia el orden de riesgo identificado en la imagen anterior, fue posible realizar comparaciones con otros fenómenos socioeconómicos vinculados a grupos vulnerables, considerando factores como edad, origen étnico o cultural, y situación de pobreza (ver imagen 16). Se observó que, en términos generales, las variables mostraron un comportamiento homogéneo en la región a la escala de análisis por condado. Sin embargo, un hallazgo relevante fue que en los condados con mayor exposición al riesgo, la diversidad cultural es notable, con una mayor presencia de población hispanohablante, mientras que en los condados con menor riesgo predominan los afroamericanos.

Estas observaciones tienen un impacto significativo en la toma de decisiones relacionadas con la planificación del riesgo, especialmente en lo que respecta a la creación de material informativo adaptado a las características de la población hispanohablante. Dado que las barreras del idioma pueden dificultar el acceso a información crítica, es fundamental desarrollar estrategias de comunicación en español que aseguren que este grupo no quede desinformado ante la amenaza de huracanes. Esto, a su vez, mejorará sus capacidades de respuesta y preparación, contribuyendo a la protección de una población particularmente vulnerable en los condados con mayor exposición al riesgo. Como ejemplo de estas actuaciones, se visibilizan las guías de preparación para huracanes desarrolladas en el idioma del español (ver imagen 17).

Por otra parte, en un ejercicio comparativo entre los niveles de riesgo mostrados en el mapa en línea del portal National Risk Index (Acceso: https://hazards.fema.gov/nri/map#) y los obtenidos en este proyecto, se observó una correspondencia general en los patrones de localización del riesgo y los principales focos previamente documentados. Este hallazgo refuerza la fiabilidad del producto desarrollado y establece una base sólida para futuras mejoras en la metodología propuesta.

Conclusiones

La aplicación de esta metodología permitió identificar las áreas con mayor probabilidad de ser impactadas por huracanes, considerando tanto la exposición de la población como la presencia de infraestructuras construidas. Los resultados obtenidos muestran una notable coherencia con la documentación revisada, que integra una combinación de criterios geoespaciales y socioeconómicos. Esto subraya la eficacia de las metodologías que incorporan múltiples factores en el análisis de impacto de huracanes y destaca su aplicabilidad en investigaciones que involucren variables geoespaciales.

En este sentido, los resultados abren la puerta al desarrollo de nuevos productos que optimicen los procesos de planificación y gestión ante eventos huracanados. Al contrastar información de diferentes ámbitos —como el físico-natural, urbano, social o económico—, se enriquece el análisis, permitiendo una comprensión más integral del estudio realizado y conduciendo a conclusiones más completas. Esto facilita la identificación precisa de las áreas habitadas más vulnerables, y permite orientar de manera más eficiente las medidas de protección y respuesta hacia las zonas que requieren atención prioritaria.

Un aspecto clave de estas metodologías es su flexibilidad, que permite realizar ajustes en función de los objetivos y criterios específicos del analista. Por ejemplo, se puede delimitar el área de estudio a periodos más recientes para analizar el comportamiento de los huracanes en un contexto histórico actualizado, o enfocarse en huracanes de categorías específicas, ya sea de mayor o menor intensidad. Esta capacidad de ajuste y validación facilita la adaptación de las variables clave a las necesidades particulares de cada investigación, garantizando la generación de información precisa y de alta calidad. Además, se abren oportunidades para mejorar la calidad de las estimaciones y su aplicación en la planificación, prevención, respuesta y recuperación ante estos eventos, así como su posible replicabilidad en el estudio de otros fenómenos naturales o antrópicos.

Recomendaciones

Para el desarrollo de proyectos similares al análisis de riesgo ante huracanes bajo metodologías como la implementada, es fundamental considerar lo siguiente:

1. Identificación de fuentes de información confiables: Priorizar el uso de fuentes oficiales y actualizadas que garanticen la veracidad y calidad de los datos recopilados.
2. Establecimiento de criterios para la adquisición y gestión de datos: Definir criterios claros para la obtención, gestión y procesamiento de la información, teniendo en cuenta factores clave como sistemas de coordenadas y unidades de medida, especialmente cuando se integran datos de diversas fuentes.
3. Comprensión profunda del fenómeno: Consultar literatura relevante que permita identificar las variables clave y entender su comportamiento y relaciones. Es crucial contar con una base teórica sólida que respalde los análisis, lo que incluye la comparación con otros estudios para asegurar la coherencia y precisión de los resultados.
4. Ajuste de variables: Fomentar el ajuste de las variables utilizadas en el análisis para obtener una mayor diversidad de resultados y compararlos con estudios de referencia de alta calidad. Esto no solo mejorará la interpretación y comprensión de las variables, sino que también garantizará que las seleccionadas sean adecuadas y evidencien una interrelación coherente con las demás empleadas en los procesos de análisis. Este enfoque contribuye a aumentar la precisión y fiabilidad de los resultados obtenidos.

Referencias bibliográficas

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Florida Department of Health, Division of Disease Control and Health Protection, Bureau of Epidemiology, (2015). Health Effects of Tropical Storms and Hurricanes in Florida. Recuperado de: https://flbrace.org/images/docs/tc-profile.pdf

Karra, K., Kontgis, C., Statman-Weil, Z., Mazzariello, J., Mathis, M., & Brumby, S. (2021). Global land use/land cover with Sentinel-2 and deep learning. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS (pp. 4704-4707). IEEE. https://doi.org/10.1109/IGARSS47720.2021.9553499 Recuperado de: https://www.arcgis.com/home/item.html?id=cfcb7609de5f478eb7666240902d4d3d

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Tudor, M. D. (2014). Impacto del huracán Frances en la morfología costera de Florida (EE. UU.) (Tesina d’especialitat). Universitat Politècnica de Catalunya. Tutor: J. A. Jiménez Quintana. Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental, Intensificación en Ingeniería Marítima. Recuperado de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23624/Impacto%20del%20hurac%C3%A1n%20Frances%20en%20la%20morfolog%C3%ADa%20costera%20de%20Florida%20(USA).pdf

Trepanier, J., Ellis, K., & Elsner, J. (2009). Florida hurricanes and damage costs. Southeastern Geographer, 49(1), 108-131. https://doi.org/10.1353/sgo.0.0045. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/228467128_Florida_Hurricanes_and_Damage_Costs

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Fuentes Cartográficas

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