Nuevo estudio evalúa la capacidad de los datos satelitales para estimar la precipitación en el sudeste de América del Sur

En un mundo en donde los eventos de precipitaciones extremas son cada vez más frecuentes e intensos, investigaciones realizadas en la región remarcan la importancia de contar con información a nivel local lo más precisa y densa posible, y la necesidad de complementar las observaciones locales con los datos observados a través de satélites. El estudio “Capability of satellite data to estimate observed precipitation in southeastern South America” (o SESA, por sus siglas en inglés), fue publicado en la revista International Journal of Climatology y realiza una comparación del desempeño de distintos productos satelitales, y su capacidad de estimar la distribución espacial de las precipitaciones en las distintas estaciones del año.

En concreto, se evaluaron cuatro productos satelitales de última generación: MERG V.06 Final Run, PERSIANN, PERSIANN CCS-CDR y PDIR-NOW, para representar las precipitaciones en SESA durante el período 2001-2020. Se buscó medir la capacidad de cada producto para representar los patrones de precipitación anuales y estacionales observados, y medir el desempeño de las estimaciones de precipitación satelitales en escalas de tiempo mensuales y diarias.

Gabriela Müller es una de las autoras del estudio y se desempeña como directora del Centro de Estudios de Variabilidad y Cambio Climático (CEVARCAM) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL), Santa Fe, Argentina. Consultada acerca del motivo por el cual fue elegida esta región explica: “Fue seleccionada considerando el incremento observado en las últimas décadas en la intensidad y duración de eventos extremos de precipitación, característicos en SESA y el limitado conocimiento disponible, ya que no se habían realizado hasta el momento estudios exhaustivos que evaluaran la calidad de esos productos satelitales en la región”. Cabe destacar que el estudio se enmarca en proyectos de investigación de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación, del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y de la UNL.

Mapa de América del Sur con la región de estudio de SESA resaltada en un recuadro rojo y distribución espacial de las estaciones meteorológicas coloreadas con puntos rojos dentro de la región de estudio.

Si se considera la limitada red de estaciones pluviométricas en el sur de América del Sur, “la información que brindan los satélites constituye un complemento valioso para la estimación de la precipitación en áreas donde la información es escasa o inexistente. El hallazgo más relevante del estudio es que los productos satelitales IMERG y CCS-CDR muestran el mejor desempeño en la estimación de la distribución espacial de la precipitación en escalas anuales y estacionales”, afirma la investigadora. Y prosigue: “En términos generales, IMERG presenta mejores resultados, que superan a otros productos satelitales de alta resolución como PERSIANN CCS-CDR y PDIR-NOW, destacándose por su notable capacidad para representar de manera precisa no sólo la precipitación observada en diversas escalas sino también porque muestra una baja tasa de error y falsa detección de precipitación en toda el área de estudio”.

Müller es también investigadora del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y destaca que la validación de los datos satelitales “es fundamental, porque son la fuente alternativa de información en extensas regiones que carecen de observaciones locales. Ya que se trata de información estimada en forma remota, es necesario calibrar sus resultados empleando los datos medidos en las redes pluviométricas”.

Precipitación media anual (fila 1) y desviación estándar (fila 2) para estaciones meteorológicas y productos satelitales: (de izquierda a derecha) IMERG V.06 Final Run, PERSIANN, CCS-CDR y PDIR-NOW. Los círculos rellenos representan los valores de precipitación climatológica de las estaciones meteorológicas y los sombreados los de los productos satelitales estimados. El tamaño del círculo también indica la magnitud de cada variable para cada estación. (Figura 2, Benitez et al., 2024).

Validar el alcance y las capacidades

“La falta de datos de observación tanto en el sudeste de América del Sur como en muchas otras regiones del mundo ha llevado al desarrollo de varios productos de precipitación basados ​​en mediciones de teledetección”, señala el estudio, que además agrega que dichas técnicas de estimación basadas en satélites “utilizan información de longitudes de onda visibles e infrarrojas e información sobre los hidrometeoros directamente relevantes para las tasas de precipitación en la superficie a partir de mediciones pasivas de microondas”.

Para llevar adelante el estudio de validación se recopilaron datos de precipitación diaria de estaciones meteorológicas de Argentina, Uruguay, Brasil y Paraguay. Estos fueron proporcionados por las instituciones oficiales nacionales, incluido el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) de Argentina; tres agencias brasileñas, a saber: el Instituto Nacional de Meteorología (INMET), la Agência Nacional de Aguas e ´Saneamento Basico del Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos (ANA-Hidroweb-SNIRH), y el Sistema de Información Hidrológica (SIH); y los servicios meteorológicos nacionales de Paraguay (Dirección de Meteorología e Hidrología de la Dirección Nacional de Aviación Civil [DMH-DINAC]) y Uruguay (Instituto Uruguayo de Meteorología [INUMET]).

Las y los autores del estudio son investigadoras, investigadores y estudiantes de posgrado, y consignan que se han realizado varios esfuerzos de validación de estos datos pero que, en general, los productos satelitales reproducen la precipitación con diferentes sesgos sobre América del Sur. “Aún así, se logra una mayor precisión cuando se utilizan estimaciones de precipitación por satélite que se calibran con observaciones, como los productos IMERG”, aclaran.

En ese sentido, Müller detalla: “PERSIANN CCS-CDR y PDIR-NOW son productos novedosos cuya cobertura comienza 1983 y 2000 respectivamente y de alta resolución espacial de 0.04 x 0.04 grados de latitud y longitud. PERSIANN es un producto con una cobertura que comienza desde el año 2000, de baja resolución espacial de 0.25 x 0.25 grados. IMERG ofrece una resolución intermedia de 0.1 x 0.1 grados, con una cobertura temporal desde el año 2000 y muestra los mejores resultados que lo convierten en un recurso apropiado para la estimación de precipitación. Además de tener una alta resolución espacial permite tener información en escala temporal subdiaria, importante para la caracterización de eventos y estudios de impacto”.

En los recuadros figuran las siguientes métricas estadísticas calculadas utilizando datos mensuales: (a) CC, (b) BIAS% y (c) RMSE. Los resultados de cada producto satélite están representados por un color diferente: IMERG-Final Run (azul), PERSIANN (naranja), CCS-CDR (verde) y PDIR-NOW (rojo).

En ese sentido, las mejoras a realizar en los productos satelitales propuestas por el equipo de investigación incluyen:

• Mejora del algoritmo de recuperación: IMERG muestra un mejor rendimiento en la temporada de lluvias debido a la efectividad de los sensores pasivos de microondas en la detección de los sistemas de convección profunda. Sin embargo, muestra un mal desempeño para el cálculo de la precipitación durante el invierno, la que está mejor representada por los productos PERSIANN CCS-CDR y PDIR-NOW debido a que ambos emplean el enfoque de ‘parche de nubes’ que representan mejor las precipitaciones invernales.
• Mejora de la resolución espacial y temporal: El estudio resalta la importancia de las estimaciones de precipitación con alta resolución espacial y temporal en regiones con redes limitadas de mediciones en superficie. Mejorar estos aspectos en los productos satelitales podría ayudar a optimizar la detección y representación de eventos de convección profunda, que son típicamente de naturaleza más localizada y temporalmente variada.
• Incorporación de ajustes regionales específicos: Dado que los productos satelitales tienen diferentes desempeños en distintas regiones (siendo mejor en áreas más húmedas que en áreas más secas), se sugiere desarrollar ajustes específicos para regiones que tengan en cuenta las características locales de la convección y la precipitación en general.
• Análisis detallado de eventos de convección profunda: Si bien el estudio no analiza estos casos, la realización de estudios focalizados en evaluar la capacidad de los productos satelitales para detectar los eventos de convección profunda, contribuiría a mejorar la estimación de la precipitación en la región.

En las conclusiones se señala que, si bien todos los productos satelitales pueden capturar el patrón espacial de precipitación anual, “tienen dificultades para representar adecuadamente los patrones de desviación estándar observados, principalmente en la región más húmeda que comprende el noreste de Argentina, el sur de Paraguay y el sureste de Brasil”.

Por otra parte, “pueden ajustarse correctamente a los patrones de precipitación y desviación estándar de las estaciones de transición (otoño y primavera), pero presentan precipitaciones de verano difíciles de reconocer, forzadas por masas de aire tropicales inestables que favorecen una intensa actividad convectiva”. Es por ello que, dado que IMERG y CCS-CDR muestran mejor desempeño particularmente en regiones más húmedas -como así también una alta correlación y eficiencia según las métricas de evaluación- se sugiere que se debe “explorar y adoptar métodos de ajuste similares en los otros productos satelitales para mejorar la detección de convección profunda”, finaliza Müller.

Acerca del SISSA

El Centro Regional del Clima para el sur de América del Sur (CRC-SAS), a través de su Proyecto SISSA (Sistema de Información sobre Sequías para el sur de Sudamérica), tiene como objetivos contribuir a reducir los considerables impactos económicos, sociales y ambientales de la sequía sobre la producción agropecuaria, generación hidroeléctrica, y navegación fluvial en el sur de Sudamérica, junto con mejoras en: (i) las capacidades institucionales regionales, (ii) la planificación y preparación, y (iii) la gobernanza de la gestión de riesgos.

A través de mapas y visualizaciones útiles para monitorear el estado actual e histórico de la sequía, la información que suministra es de vital importancia para anticipar los impactos esperables en sectores económicos y comunidades. Además, el SISSA fomenta la planificación y preparación anterior al evento de sequía, de manera de mitigar sus daños, aumentar la resiliencia y reducir la vulnerabilidad.

En la iniciativa participan servicios y direcciones de meteorología, agencias gubernamentales, instituciones académicas, organizaciones no gubernamentales y el sector privado de los seis países miembros del CRC-SAS: Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Paraguay y Uruguay. El intercambio de experiencias y capacidades resulta un componente clave destinado a enriquecer y fortalecer las acciones que se llevan a cabo tanto a nivel país como en toda la región sur de Sudamérica.

Sobre EUROCLIMA

EUROCLIMA es un programa financiado por la Unión Europea y cofinanciado por el gobierno federal de Alemania a través del Ministerio Federal de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ), así como por los gobiernos de Francia y España. Su objetivo es reducir el impacto del cambio climático y sus efectos en 18 países de América Latina y el Caribe promoviendo la mitigación y adaptación al cambio climático, la resiliencia y la inversión.

El Programa se implementa bajo el trabajo sinérgico de siete agencias: Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID), Agencia Francesa de Desarrollo (AFD), Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL), Expertise France (EF), Fundación Internacional y para Iberoamérica de Administración y Políticas Públicas (FIIAPP), Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH y el Programa de la ONU para el Medio Ambiente.

Acerca del sector Reducción y gestión del riesgo de desastres: sequías e inundaciones

A través del componente Gestión del Riesgo del programa EUROCLIMA+ se implementan un total de siete proyectos. Las acciones financiadas bajo este componente buscan contribuir a la gestión del riesgo de desastres, específicamente en el caso de sequías e inundaciones, tomando como referencia el Marco de Sendai para la Reducción del Riesgo de Desastres 2015-2030 y los compromisos adoptados por los países en su lucha contra el cambio climático. Los proyectos financiados a través de este componente están orientados a la gobernanza, planificación y desarrollo de marcos regulatorios; a la información, comunicación y alerta temprana; y a la inversión en resiliencia ante los efectos adversos provocados por inundaciones y sequías.

Para más información sobre cada proyecto visite este link: https://www.euroclima.org/index.php/es/riesgo

Contactos

Para más información sobre Gestión y reducción del riesgo de desastre: sequías e inundaciones, escriba al correo: gestiondelriesgo@euroclimaplus.org