COMPORTAMIENTO DEL NIVEL DEL MAR EN LA COMUNIDAD “EL FARO” EN EL MUNICIPIO DE GUAYANILLA, PUERTO RICO, DESPUES DEL SISMO DE 6.4 MW OCURRIDO EL 7 DE ENERO DE 2020

Autor: Agrimensor Héctor M. Sanabria Valentín (PR)

hsanabria@hlcmgroup.com

Co Autor: C PhD. Rigoberto A. Moreno Vázquez (MX)

rigobertoamv@gmail.com

La comunidad “El Faro” se encuentra ubicada en la latitud N17° 49ʹ 47”, longitud W66° 47ʹ 06″ en el municipio de Guayanilla, P.R., es una comunidad costera. La costa de Guayanilla tiene una longitud de 29.224km lineales equivalentes a 18.159 millas y la componen cuatro barrios costeros a saber: Boca, Indios, Rufina y Playa.

Actualmente la población del municipio de Guayanilla y de acuerdo con el censo del 2010 es de 21,581 habitantes. Tiene un área total de 64.2 millas cuadradas de esas 21.9 millas cuadradas son cuerpos de agua, dejando 42.3millas cuadradas en área de terreno. Guayanilla su nombre para el tiempo de los Tainos era “Guaynia”, también es la cuna del cacique “Agüeybaná” cuyo nombre significa “El Gran Sol”.


Figura 1 Localización de la comunidad “El Faro”

En el área que comprende los municipios de Ponce, Peñuelas, Guayanilla, Yauco, Guánica, Sabana Grande y Lajas sufrieron percance y destrucción de estructuras por los sismos (terremotos) ocurridos en esa área desde el 28 de diciembre de 2019 hasta el 7 de enero de 2020 en donde ocurrió el mayor de ellos de una magnitud 6.4Mw. En esta región o área a un siguen ocurriendo sismos hoy en día.

De acuerdo con el mapa o panel (72000 C1985J) National Flood Hazard Layer FIRMette, (Figura 2) y el Advisory Map, (Figura 3) la comunidad “El Faro” se encuentra en una zona de inundable” A” que indica que los terrenos son costeros propensos a inundación por el alza de las aguas marina.


Figura 2 National Flood Hazard Layer FIRMette

Figura 3 Advisory Map

Para determinar lo que pasó en la comunidad El Faro, en la cual las aguas marinas penetraron tierra adentro después del sismo del día 7 de enero 2020 se decidió hacer un estudio utilizando la tecnología de Percepción Remota o también conocida como Teledetección (Remote Sensing) en inglés del programa Copérnico, Sentinel-2, se utilizaron también imágenes de la Plataforma Google Earth, la imagen de desplazamientos verticales de la (publicación número 3) y la tendencia del alza de  las aguas marinas de mar Caribe (sea level trend) en el mareógrafo de La Parguera, Lajas, P.R., y por último la información obtenida en el campo utilizando GNSS en tiempo real mediante la red de base virtuales de la compañía VRS, PR, INC.

La Percepción Remota (Remote Sensing) o Teledetección puede definirse como la ciencia y arte de obtener información de un objeto analizando los datos adquiridos mediante algún dispositivo que no está en contacto físico con dicho objeto.

Copérnico es el programa de observación de la Tierra más ambicioso de la historia, diseñado para proporcionar información precisa, actualizada y de fácil acceso para mejorar la gestión del medio ambiente, comprender y mitigar los efectos del cambio climático y garantizar la seguridad a la ciudadanía.

Copérnico es el nuevo nombre para el programa de Vigilancia Mundial del Medio ambiente y la Seguridad, antes conocido como “Global Monitoring For Enviroment Security” (GMES) por sus siglas en inglés.

El Programa Copérnico en un futuro cercano (2021) espera tener 6 misiones bajo el programa Sentinel, cada misión consta de al menos dos (2) satélites por misión para asegurar el cubrimiento establecido para cada misión, generando una robusta base de datos para los servicios Copérnico. Actualmente el programa Copérnico consta de las misiones Sentinel (1,2, y 3).

La teledetección es la técnica de la observación remota esta engloba dos procesos. Por un lado, la adquisición de información de la superficie terrestre o de la atmósfera captándola radiación electromagnética emitida o reflejada por éstas. Para ello utiliza normalmente sensores montados sobre satélites que obtienen imágenes en varias zonas del espectro electromagnético, que son visible, el ultravioleta, el infrarrojo o las microondas.

En segundo lugar, la información obtenida es trasmitida a centros terrestres, donde se almacena para posteriormente interpretarla y usarla. En función de la manera en la que cada cubierta terrestre (vegetación, agua, suelo urbano, suelo desnudo, etc.) refleje la luz solar en cada canal del espectro electromagnético, podremos, por ejemplo, clasificar los usos de suelos, o saber qué tipo de vegetación predomina en una zona determinada.

En este análisis se va a usar el Sentinel 2 este provee imágenes ópticas de resolución espacial a 10 m para servicios terrestres (por ejemplo, monitorización de la vegetación, suelo, zonas acuáticas interiores, ríos, lagos y regiones costeras).

Metodología Empleada En El Primer Análisis

El satélite Sentinel 2 del programa Copernico, las imágenes son proporcionadas por los “gemelos” Sentinel 2A y 2B, con una resolución de 10 metros en el visible y disponible para descarga gratuita. Con sus 13 bandas de trabajo se puede realizar filtros a color natural y falso color o componer índices espectrales a máxima resolución. La plataforma “Copernicus Open Access Hub” es el lugar para descargar las imágenes y herramientas gratuitas como el programa SNAP el cual permite procesar las bandas. Cada una de las imágenes tomadas muestra un barrido de hasta 290 kilómetros de anchura.

Cada satélite Sentinel 2 lleva un sensor “Multi-espectral Image” (MSI) por sus siglas en ingles con 13 bandas espectrales situadas entre la región espectral de visible hasta el infrarrojo de onda corta: con cuatro bandas de 10m de resolución espacial, seis bandas de 20m y tres bandas de 60m y una anchura de barrido de 290 km como indicáramos en el párrafo anterior. El S2 incorpora tres nuevas bandas en la región del red-edge que mejora la configuración del sensor para estudio de aguas y vegetación (Delegido et al;2011). Aunque está previsto que S2 proporcione productos de alto nivel (Nivel 2b/3), actualmente los datos S2 disponibles son un producto de radiancia en el techo de la atmósfera, formado por un conjunto de grillas (granules) contiguas de 100 km2,  correspondientes al nivel 1c. Para el procesado de los datos 1c se utiliza el software Sen2Cor (Sentinel 2 Corrections), basado en un conjunto de técnicas para la corrección atmosférica y un módulo de clasificación de escena (ESA,2016b). El resultado es un producto de reflectividades en superficie correspondientes al nivel 2a.

Para hacer el análisis espectral del satélite Sentinel 2 se seleccionaron el día 11 de diciembre de 2019 en donde no había ocurrido el sismo (terremoto) y el día 20 de enero de 2020 que es después del terremoto. Ver imágenes 4 y 5).


 Imagen 4 Zona de estudio Composición Infrarrojo

El análisis espectral para este estudio está basado en el infrarrojo, la cual se necesita en combinaciones RGB.

Rojo = Banda 8 Near infrared

Verde= Banda 4 Red

Azul= Banda 3 Green

Infrarrojo

Esta combinación de bandas tiene buena sensibilidad a la vegetación verde (la cual aparecerá representada en una tonalidad roja) debido a la alta reflectividad en el infrarrojo y la baja en el visible, representa de forma clara caminos y masas de agua. Además, muestra bosques coníferos con un rojo más oscuro mientras que los bosques caducifolios lo hacen con un rojo más claro.

Las tonalidades más habituales en una composición en falso color son:

  1. Rojo, indica una vegetación sana y bien desarrollada.
  2. Rosa, áreas vegetales menos densa o con vegetación menos desarrollada.
  3. Blanco, áreas con escasa o nula vegetación.
  4. Azul oscuro o negro indica la presencia de agua.
  5. Marrón, vegetación arbustiva muy variable.
  6. Beig-dorado, zonas de transición, prados secos asociados a matorral ralo.

Imagen 5 Zona de estudio Composición Infrarrojo

En esta imagen en el recuadro inferior derecho podemos contar tres (3) pixeles de 10 m cada uno lo que indica que son treinta (30) metros de penetración de las aguas marinas tierra adentro en La comunidad El Faro.

Metodología Empleada En El Segundo Análisis

En este análisis se utilizaron dos (6, 7) imágenes de Google Earth Pro la primera de ellas de fechada 10 de octubre de 2019 antes del sismo y la segunda de fecha agosto de 2020, la latitud y longitud de la orilla en la primera fecha son las siguientes:17°59’43.16000” N, 66°47’07.0000” W.

La segunda imagen con fecha agosto 2020 la latitud y longitud de la orilla después del terremoto son las siguientes: 17°59’42.44000”N, 66°47’.06.99000” W.


Imagen 6 Zona de estudio

Imagen 7 Zona de estudio

Imagen 7-A Identificación de las diferentes ubicaciones del nivel del mar

La distancia entre las dos imágenes identificadas con un PIN en amarillo y cuyas latitudes y longitudes se indicaron el párrafo anterior es de 30.4m. para calcular la misma se utilizó la herramienta geodésica “inverse” del NGS que se encuentra en la siguiente dirección: https://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/Inv_Fwd/inverse3.prl.

Metodología Empleada en El Tercer Análisis

En este vamos a utilizar la imagen (10) de mi publicación anterior de título: LOS EFECTOS DEL SISMO EN LA INFRAESTRUCTURA GEODESICA DE PUERTO RICO, OCURRIDOS EN LA ZONA SUROESTE DE LA ISLA.

Esta imagen nos indica los desplazamientos verticales en el área de estudio para la publicación mencionada, el punto de interés es el “Tidal” BM 975 8053 D, PID DO1339 este por motivos del sismo tuvo una Subducción de 0.261m, ver imagen 8.


Imagen 8 Identificación de desplazamientos

A este desplazamiento vertical hay que hacerle dos correcciones una de ellas es por el alza de las aguas marinas por motivos del cambio climático, el deshiele de los casquetes polares conocido en inglés como “Sea Level Trend”, esta tendencia en el mareógrafo de Isla Magüeyes es de 1.89mm/y. Los mareógrafos existentes en Puerto Rico se ilustran en la imagen número 9 y la tendencia del alza en las aguas marinas en la imagen número 10.


Imagen 9

Imagen 10

El mareógrafo de la Isla Magüeyes es el de más antigüedad en Puerto Rico, este data de los años 1955, del último ciclo metonico o ciclo cronal lunar enero 1983 a diciembre de 2001, lo que indica que son diecinueve (19) años. De esa fecha hasta el mes de junio de 2020 han transcurrido 19.5 años, si multiplicamos la tendencia en el alza de las aguas marinas que es 1.89mm/y por los 19.5 años nos da 0.0370m. El (NMML) “Nivel Medio del Mar Local”, en este mareógrafo es de 0.101m, pero el PRVD02 en dicho mareógrafo es 0.085m. Ver imagen 11


Imagen 11

El BM mareal 975 8053D, PID DO1339 tiene un desplazamiento vertical de 0.261m, que sumados a la tendencia del alza del agua marina (0.037) más la corrección de la diferencia entre el NMML y el PRVD02 que es de 0.016m, está la sumo a la tendencia del alza de las aguas marinas y es de 0.053m., aplicando las correcciones al desplazamiento vertical nos da 0.314m, asumiendo un metro (1m) de penetración tierra adentro por cada cm. De alza de aguas marinas, nos daría una penetración de 31.4m.

Metodología Empleada en cuarto (4) y Ultimo Análisis

La manera más exacta es la medida física o sea la muestra de campo. El día 4 y 7 de septiembre del 2020, el Sr. Juan Pablo Galarza Flores natural de Guayanilla, P.R., quien tiene un bachillerato en agrimensura de la UPPR., fue a la comunidad el Faro a medir físicamente en donde estaba la orilla antes del sismo y en donde se encuentra esta después del evento sísmico del 7 de enero de 2020.

El Sr. Juan Pablo Galarza Flores tiene un amigo que ha vivido toda su vida en dicha comunidad el Sr. Anthony Espada Figueroa quien sabe en donde estaba la orilla ya que en ella había un tubo en PVC. Se consiguieron fotos que muestran en donde estaba la orilla antes del suceso. Ver imagen número 12.


Imagen 12 Identificación física de la zona de estudio

Para localizar la orilla antes del sismo y después del sismo se utilizó una unidad receptora de GNSS marca Trimble Modelo R8S y la Red de Bases Virtuales de la compañía VRS System P.R., Inc., en la orilla antes del sismo se tomaron dos (2) archivos de cinco (5) segundo ya que el lugar no era propio para observar por más tiempo. Ver imagen número 13.


Imagen 13 Identificación física de la zona de estudio

En la próxima imagen es como está la orilla de la costa actualmente, ver imagen número 14


Imagen 14 Identificación física de la zona de estudio

En la costa actual se localizó un archivo de tres (3) minutos o 180 épocas. Ver imagen número 15.


Imagen 15 Identificación física de la zona de estudio

Las coordenadas para ambos puntos están en la tabla de la página siguiente.

COORDENADAS DE LA ORILLA ANTES Y DESPUES DEL SISMO

PuntoNorteEsteDistancia m.Descripción
1217964.184162754.388 Orilla Antes
2217992.712162737.82432.99Orilla Actual

Análisis de las tres primeras metodologías utilizadas para determinar cuánto penetraron las aguas marinas en la comunidad El Faro Guayanilla, P.R., después del sismo del 7 de enero del corriente año.
METODODISTANCIA mCOMENTARIO
Imagen espectral30.0Sentinel 2, 3pixeles de 10m
Google Earth Pro30.4Posiciones Estimadas
Desplazamiento vertical31.4BM., PID DO1339

El promedio de los tres métodos es 30.6m mientras que el método directo medido en el campo y de acuerdo con lo indicado por el Sr. Anthony Espada Figueroa en donde era la orilla antes del sismo por los escombros (debris) localizada físicamente y la orilla actual la distancia es 32.99m.

Conclusión:

Los tres métodos primeros utilizados son excelentes para tener una idea de cuanto penetraron las aguas marinas en la comunidad El Faro y en cualquier otro lugar que necesitemos hacer un estudio preliminar, definitivamente la medida física es el método para utilizarse y tener una medida más exacta.

Bibliografía:

  1. Gis & Beers  www.gisandbeers.com/lo-deberias-saber-imagenes-sentinel-2/
  2. Herramientas geodésicas del NGS. https://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/Inv_Fwd/inverse3.prl.
  3. Center for Operational Oceanographic Products and Services. https://www.tidesandcurrents.noaa.gov/
  4. Junta de Planificación de P.R., http://jp.pr.gov/

Contribución y Agradecimientos los colegas y otras personas que me ayudaron y contribuyeron para que este estudio de cuanto fue la penetración de las aguas marinas en la comunidad El Faro, Guayanilla, P.R., fuera posible.

  1. Luis A. Maldonado Pérez, PS, MGST
  2. Juan Pablo Galarza Flores, BSA.
  3. Anthony Espada Figueroa
  4. Michael P. Michalski, Oceanography, Center for Operational Oceanographic Products and Services, Silver Spring, Maryland.

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