El conocimiento del entorno biofísico es fundamental para mitigar los desastres naturales porque este incide en el desarrollo económico y en el progreso de las ciudades y las regiones; además, es marco de la cultura de sus habitantes, de su modo de vida y, en consecuencia, le imprime un carácter particular a lo que en esencia se define como calidad de vida. El entorno biofísico es:

Fuente esencial de las recursos naturales y servicios ambientales necesarios para los pobladores y para el desarrollo de sus actividades.

El cumplimiento de estas funciones, sin considerar los criterios básicos de desarrollo y sostenibilidad, directamente conlleva a la concurrencia de riesgos socio-naturales y ambientales, manifiestos en la aparición de problemas sociales y económicos específicos que los pobladores deben enfrentar.

El entorno biofísico está compuesto por el agua, los suelos, la vegetación y el paisaje, entre otros componentes. Su análisis se realiza de manera conjunta con el abordaje del aspecto físico-natural, a escala local, y requiere del estudio de la geomecánica de las rocas, la hidroclimatología, la mecánica del suelo, la evaluación de taludes, los movimientos de masas, el estudio sísmico, entre otros.

La descripción y caracterización de macizos rocosos (taludes) y la geomecánica de los suelos urbanos con fines geotécnicos tienen como objetivo identificar y determinar las condiciones y propiedades, observables en campo y laboratorio, que posteriormente permitan con estudios adicionales prever el comportamiento de las rocas y el suelo ante las excavaciones, fundaciones, cimentaciones o cualquier otra actuación con fines constructivos o extractivos que impliquen una alteración de su estado natural.

Figura 1. Figura 1. Actividades para la inserción del riesgo por movimientos de masa en la planificación territorial Fuente: elaboración propia

El comportamiento geotécnico de los macizos rocosos y de los suelos para desarrollos urbanos está en función de las propiedades intrínsecas de los materiales que lo constituyen, como la estructura y la resistencia, los planos de discontinuidades que los afectan, y las condiciones geológicas y ambientales a que están y han sido sometidos, como son las solicitaciones sísmicas, los estados tensionales, y las condiciones hidrogeológicas y climáticas. Todos estos parámetros de geodinámica interna y externa definen las propiedades y características geotécnicas del terreno y, por tanto, su comportamiento geomecánico.

En los análisis se identifican las amenazas naturales, ya sea por inundación, sísmicas, movimientos en masa u otras asociadas a un fenómeno natural. Se mide mediante la frecuencia de ocurrencia y la severidad de medida con un parámetro de intensidad del peligro, determinado en una ubicación geográfica específica. El análisis de amenaza está basado en la frecuencia histórica de eventos y en la severidad de cada uno de ellos. Una vez que se definen los parámetros de amenaza, es necesario generar un conjunto de eventos históricos que definen la frecuencia y la severidad de eventos, así como los parámetros principales de la amenaza en la región. El análisis de amenaza genera los valores de los parámetros de intensidad definidos para cada una de las amenazas estudiadas y para cada uno de los sucesos esporádicos planteados, mediante la modelación analítica de cada uno de los fenómenos (Yamin et al., 2013).

A partir de estos estudios, se logra el establecimiento de una sectorización geotécnica y de amenazas naturales. Dicha sectorización resulta compleja debido a la variabilidad de propiedades y condiciones geológicas y geomorfológicas que caracterizan y conforman los macizos rocosos y los suelos; en muchas ocasiones, es frecuente encontrar la presencia conjunta de suelos y rocas en zonas fracturadas, tectonizadas y/o meteorizadas.

Se delimitan unidades de análisis con el propósito de realizar una evaluación sistemática de estos objetos fundamentales para la sectorización geotécnica de una unidad espacial, sin embargo, los resultados obtenidos se complementan para lograr los espacios geológicos y geotécnicamente más estables, para garantizar el desarrollo de las actividades humanas dentro de la ciudad.

A partir de estos estudios, se genera información estática relacionada con la hidroclimatología y la geomorfología de cuencas hidrográficas, con sus respectivos balances hídricos. El propósito es generar datos que se puedan relacionar a información dinámica, arrojada por información meteorológica satelital, con vistas a obtener cifras en tiempo real y establecer un observatorio para la gestión del riesgo geológico y planificación de estrategias de alerta temprana.

Estudios de amenaza geomorfológica, hidro-geomorfológica y sísmica, específicamente la evaluación de factores como la precipitación que actúa como factor desencadenante de eventos, dan información útil a las comunidades para futuros planes de desarrollos urbanos y rurales, planes de emergencia y la toma de conciencia de la población, a través de campañas comunicacionales y transferencia tecnológica.

Una metodología para la mitigación de riesgos geológicos es a través de los proyectos integrados de la microzonificación sísmica, la cual consiste en la división de un territorio urbano en microzonas geográficas, donde se realiza una evaluación prospectiva sobre comportamientos de diferentes relaciones suelo-roca-estructura ante la ocurrencia de un sismo fuerte (MS6 y más).

Los estudios de microzonificación sísmica y líneas vitales (figura 2) permiten determinar zonas con diferentes categorías de riesgo y permiten conocer el riesgo al que están expuestas las edificaciones de la ciudad (por cuadras, parroquias o municipios), indicando instalaciones de servicios públicos y líneas vitales especialmente susceptibles. Además, sirven como insumo para una adecuada planificación del crecimiento urbano y para planes de contingencia, planes de reconstrucción y de reducción del riesgo sísmico, toda vez que permitiría definir rutas de evacuación, redes de atención, sitios de concentración de población y sitios de concentración de viviendas provisorias, por ejemplo.

Figura 2. Figura 2. El marco general del riesgo sísmico Fuente: elaboración propia

Además, la difusión de los resultados y la preparación de instrumentos legales que regulen los sitios sensibles a amenazas sísmicas repercutirán en: la valoración de bienes inmuebles, disminuyendo el valor de las zonas más amenazadas; el aseguramiento de bienes muebles e inmuebles por el conocimiento de las compañías de los riesgos inherentes a ciertas localizaciones; la modificación de ordenanzas de arquitectura y urbanismo vigentes, exigiendo revisiones más acuciosas en los sitios donde la conformación geológica determine un mayor riesgo geológico; la rehabilitación física de zonas de barrios, al señalar la vulnerabilidad de estos asentamientos y las medidas que, en consecuencia, deben implantarse para reducirla (Martinez y Urbina, 2006).

Las investigaciones son obligatorias en las zonas de alta peligrosidad y sus resultados se incluyen en los documentos normativos de muchos países. En la última década, estos trabajos se han realizado también en grandes ciudades ubicadas en las zonas de baja (<3 MS) y moderada sismicidad (4-5 MS). Esto se debe a que los elementos sometidos a riesgo pueden ser altamente costosos y vulnerables, y las consecuencias de un sismo de moderada intensidad podrían ocasionar desastres de gran envergadura, con impacto negativo en el medio ambiente natural, construido y socioeconómico.

Se establece como norma la realización de estos trabajos en los asentamientos humanos donde se pronostican sacudidas sísmicas de 5,0 grados de magnitud, para periodos de recurrencia de 100 años y aceleraciones efectivas mayores que 0,2 g. La categoría y escala de los mapas de microzonificación sísmica dependerán de la importancia de la ciudad, de la información disponible y de la actividad sísmica del territorio.

Los estudios de microzonificación sísmica generan mapas, que constituyen un elemento esencial para la reducción del riesgo sísmico y de los eventos cosísmicos asociados, así, permiten seleccionar los sitios más seguros para la construcción de las nuevas edificaciones e infraestructuras civiles.

Los mapas de microzonificación sísmica pueden ayudar a los ingenieros y arquitectos, expertos en planeamiento territorial y autoridades locales, en las tareas de prevención y mitigación del riesgo sísmico, mediante la reducción de la vulnerabilidad de los elementos expuestos: las personas, viviendas, instalaciones críticas, edificaciones singulares, líneas vitales y el medio natural.

La zonificación adecuada del riesgo natural, con fines de ordenamiento territorial, es un instrumento basado en estudio de riesgos específicos para cada una de las amenazas identificadas en las cuencas hidrográficas. Cada una de las amenazas existentes tendrá un impacto particular sobre los diferentes componentes en el sistema territorial, condicionando la vulnerabilidad, porque está estimando el riesgo específico por acción de amenazas y vulnerabilidades interrelacionadas.

Lo anterior se traduce metodológicamente en la combinación de una amenaza específica con los indicadores de susceptibilidad y vulnerabilidad que le son propios, para producir la estimación del riesgo ante esa amenaza. Por ejemplo, la vulnerabilidad socioeconómica de una comunidad se redefine a partir de diferentes parámetros, según las características espacio-temporales de la amenaza natural, como es el caso de la amenaza sísmica que tiene un dominio geográfico más grande que la amenaza por inundación y, por tanto, las vulnerabilidades sociales y económicas serán diferentes respecto a cada una.

La propuesta de zonificación o zonación sísmica es un proceso por medio del cual se determinan las amenazas sísmicas, en diferentes lugares, con el fin de delimitar zonas de riesgo sísmico homogéneas, en particular en las normativas sismo-resistentes oficiales de cada país.

En el contexto de la evaluación del riesgo, la zona sísmica está definida como aquella en la cual los requisitos de diseño sismo-resistentes de obras de ingeniería son uniformes (Ingeominas, 1995). Estas acciones resultan de vital importancia para el desarrollo sostenible y sustentable de las grandes ciudades que constituyen complejos sistemas, donde todas las actividades vitales están interrelacionadas. Requiere realizar los estudios siguientes:

Geofísico: aplicación de métodos para estudios del subsuelo.

El componente estructura y dinámica socioeconómica del territorio contempla estudios de la población y su distribución espacial, de su densidad, infraestructuras en red, equipamientos básicos, estructura física y funcional, tipología de edificaciones, materiales de construcción, uso del suelo, entre otros. La información sobre la exposición de edificaciones e infraestructura urbana, en términos de costos y de población, representa un componente fundamental en el análisis del riesgo, derivado de las amenazas en centros urbanos que deben ser considerada en los planes.

En el análisis de la ciudad es fundamental abordar los componentes socioeconómicos y políticos institucionales, así como la exposición de los factores socioeconómicos y el grado de vulnerabilidad de cada uno de ellos. Además de la localización geográfica y de las características de cada elemento expuesto, también es necesario disponer de información relacionada con su valoración económica, su eventual ocupación humana y sus características de interacción socioeconómica, al considerarlo como un componente dentro de un sistema (Millán Orozco, Treviño Espinosa y Square Wilburn, 2012).

En términos de los modelos del riesgo, la vulnerabilidad física puede ser entendida como la susceptibilidad de un elemento a sufrir daños frente a una amenaza específica. Esto se mide con la exposición física, la fragilidad social y el factor de impacto, que en conjunto definen el nivel de daño asociado a diferentes niveles de intensidad de la amenaza correspondiente, y se expresa para el análisis mediante las llamadas funciones de vulnerabilidad. Esta puede expresarse también en términos de las pérdidas físicas, humanas o ambientales esperadas, o en función de las pérdidas económicas directas o indirectas esperadas (Millán Orozco et al., 2012).

La caracterización de la vulnerabilidad se realiza mediante la generación de funciones que relacionan el nivel de daño de cada componente con la intensidad del fenómeno de la amenaza. La función de vulnerabilidad debe ser una estimación para cada uno de los tipos constructivos característicos, de modo que puedan asignarse a cada uno de los componentes de la base de datos de exposición. Mediante las funciones de vulnerabilidad asignadas, es posible cuantificar el daño o afectación producidos en cada uno de los activos antes de la acción de un evento dado, caracterizado por algunos de los parámetros de intensidad. Cada función de vulnerabilidad se caracteriza por un valor medio y una varianza con la cual es posible estimar su función de probabilidad respectiva (Millán Orozco et al., 2012).

Posteriormente, se realiza un análisis prospectivo que busca la creación de escenarios de riesgo y vulnerabilidad. El análisis permite definir con precisión las restricciones, orientaciones, limitaciones y potencialidades de los usos urbanos, el desarrollo de las infraestructuras, actuales y potenciales, para garantizar que estas sean más seguras y estables.

Para evaluar la exposición física y la vulnerabilidad ante una amenaza específica en un área determinada, bajo la visión de un modelo de riesgo probabilista, se requiere de la siguiente información:

Identificación clara de los elementos socioeconómicos expuestos en el área de estudio.

Estos persiguen el diseño del modelo territorial deseado y la formulación de objetivos, de estrategias y actuaciones a implementar para orientar la ocupación del territorio y el desarrollo integral de la ciudad y de la región, considerando las probabilidades de ocurrencia de eventos de peligro. Estos modelos aportan la estrategia territorial, concretada en la zonificación del uso del suelo y propuestas complementarias, la base para aunar esfuerzos entre las alcaldías, las comunidades y demás actores locales, bajo un pacto social (Yamin et al., 2013).

A partir del diagnóstico de las variables físicas y funcionales, de la ubicación, intensidad y frecuencia de las amenazas y de la exposición de la población, con la participación de los actores, se elabora el modelo territorial, mediante un análisis prospectivo de las amenazas y un análisis tendencial, elaborando alternativas futuras posibles, de forma que los ciudadanos puedan visualizar las zonas de riesgo y escoger un modelo, una visión, para el desarrollo de la ciudad, sobre cuya base se genera una relación de temas críticos y/o líneas de actuación genéricas (Yamin et al., 2013).

Los modelos probabilistas del riesgo ofrecen una metodología rigurosa para evaluar las pérdidas potenciales por eventos adversos, antes de que estos ocurran. El uso adecuado de estas metodologías proporciona la información necesaria para una toma de decisiones adecuada. Por ejemplo, es posible comparar las pérdidas potenciales derivadas de varias amenazas, con las opciones disponibles de recursos, para conseguir una solución balanceada, basada en una perspectiva técnicamente viable y diversificada. Por otro lado, con las posibilidades informáticas actuales, el avance de los sistemas de información geográfica y el desarrollo de herramientas de software libre (open source), los instrumentos para modelar el riesgo de manera probabilista están al alcance de gobiernos y particulares (ERN-AL, 2010, citado por Yamin et al., 2013).

Hasta la actualidad, se vienen desarrollando esfuerzos para insertar la variable riesgo natural y la vulnerabilidad en los instrumentos territoriales, haciendo uso de diferentes tecnologías y productos que permiten desarrollar estudios y métodos efectivos para lograr la inserción de las variables en la planificación territorial, como son: Sistemas de Información Geográfica (SIG), Sistemas de Procesamiento Digital de Imágenes Satelitales, Sistemas de Posicionamiento Global (GPS), Cartografía Digital y los productos de los Sensores Remotos, como las imágenes satelitales, de radar y las fotos aéreas, estas últimas de amplio uso tiempo atrás.

Otro esfuerzo es la generación de cartografía tipo inventario, susceptibilidad, amenaza, vulnerabilidad y riesgo a escala de semidetalle y detalle, mediante la utilización de herramientas, entre ellas, los Sistemas de Información Geográfica (SIG), con el empleo de variables ponderadas, plasmadas en capas temáticas y superposición de las mismas, con el fin de estimar zonas de amenaza, vulnerabilidad y riesgo por rangos, entre ellos, bajo, medio, alto y muy alto.