Se han estudiado los factores meteorológicos asociados a seis inundaciones catastróficas acaecidas en Cataluña. Previamente al análisis de tales episodios se ha recopilado toda la información disponible sobre el tema, ordenándose y clasificándose las características expuestas por diversos autores, tanto para situaciones producidas en Europa como en Norteamérica, así como presentando diversos modelos elaborados para Estados Unidos y Francia, a partir de las configuraciones sinópticas y de mesoescala. En el estudio se incluyen también los llamados Complejos Convectivos de Mesoescala. La finalidad de todo ello es la posterior comparación con los episodios acaecidos en Cataluña.Dada la insólita popularidad que en los últimos años han adquirido las expresiones «gota de aire frío» o «gota fría», especialmente en relación con episodios de lluvia catastróficos, ha parecido procedente realizar un estudio extendido a un número suficiente de casos para averiguar si esa relación es correcta y en caso afirmativo, cual es la naturaleza de tal asociación. De paso se han analizado también diversos aspectos de las gotas de aire frío que en el período 1974-1983 afectaron a España y Portugal. Scherhag, en 1937, puso de manifiesto las características fundamentales y acuñó el nombre «kaltlufttpfen». Según este autor, la gota de aire frío es una marcada depresión inexistente en el suelo y sólo apreciable en altura, en cuya parte central se encuentra el aire más frío. Dado que posteriormente se inició una confusión que dura aún hoy, hemos precisado la identificación de una gota de aire frío mediante las siguientes conclusiones:- Existencia de una depresión cerrada en la troposfera media y alta coincidente con un mínimo de temperatura.- El campo bárico en superficie debe ser poco definido, si bien con el tiempo la gota puede reflejarse en superficie mediante una débil depresión.- En la topografía relativa 500/1000 hPa debe existir al menos una equiescalar cerrada.En los diez años se han detectado 76 gotas de aire frío cuya duración total se extiende a 170 días. El mayor número se registra en primavera, seguida de verano, otoño e invierno, y suelen durar de dos a tres días. Un 65 % se producen por estrangulación de un surco meridiano y un 26 % por estrangulación de un surco zonal; el resto proceden de bajas frías que se rellenan primero en superficie sobreviviendo en altura unos días. En general se sitúan en el sector oeste de la Península. No hay ninguna característica notable en lo que respecta a presión y temperatura en superficie, en tanto que a 500 hPa la temperatura, el geopotencial y el espesor geopotencial manifiestan una variación mensual bien definida con los valores más altos en verano. Es posible establecer una relación lineal entre el espesor geopotencial y la temperatura a 500 hPa. De la comparación de radiosondeos se deduce que las gotas de aire frío que afectan a la Península Ibérica están más altas y presentan una menor diferencia de temperatura con el entorno que las registradas en Centroeuropa.Cuando la gota se sitúa en la parte norte, es posible que su presencia aumente la precipitación registrada bajo ella, si bien en muy poca cantidad. En tal caso, si el centro se halla en el sector oeste, las lluvias se suelen producir al este del mismo, bien bajo la gota, bien fuera de ella, oscilando entre 15 y 60 mm en 24 horas. Si el centro de la gota se sitúa en la parte meridional de la Península, las máximas cantidades se registran al Norte o al Noreste, siendo más cuantiosas en este último caso. Sin embargo, su papel en las inundaciones de Cataluña y Levante es la circulación ciclónica que crea y arrastra en su borde oriental aire muy húmedo y cálido en las capas bajas, el cual incide, si la posición del vórtice es favorable, normalmente o casi normalmente a las cadenas montañosas del litoral. Si la masa arrastrada presenta inestabilidad convectiva el ascenso forzado basta para desencadenarla. En general, el aire que arrastra procede del Atlántico y es por consiguiente húmedo. Dado que a niveles superiores el flujo es del Sur, mientras en la troposfera baja es del Sureste, la cizalladura es considerable.Por último y dentro de este apartado se efectúa un breve estudio sobre la distribución de gotas frías en Europa.En cuanto al estudio de la estructura termodinámica vertical, realizado a partir de los radiosondeos de Palma y en algún caso de otras estaciones, se concluye que los índices de inestabilidad no proporcionan buen resultado subestimando la inestabilidad hidrostática responsable de la fuerte convección que luego se desarrolló en Cataluña; que la temperatura suele ser en casi todos los niveles superior a la media; que la humedad relativa en la baja troposfera es superior al valor medio produciéndose una disminución brusca en la troposfera media; que la masa de agua precipitable ente 1000 y 300 hPa supera el valor medio llegando a ser en 1982 del 202 %; que la presión en superficie experimenta un descenso uno o dos días antes de producirse las lluvias más fuertes, recuperando su valor original al finalizar el episodio; que el viento suele ser débil; que los diagramas de masa de aire muestran una evolución de una masa tipo C(d) a K(d) que acaba por transformarse en K(m); que la inestabilidad condicional por el criterio de la partícula y la inestabilidad convectiva por ascensos en bloque suelen extenderse a gran parte de la troposfera, registrándose ascensos mínimos necesarios para la inestabiliación inferiores a 1000 m (según sea su valor, las mayores lluvias se producen en la cadena litoral o en las cadenas interiores, más altas).Tras realizar el estudio individual de cada episodio, se reagrupan sus características más o menos comunes, con vistas a la elaboración de un posible modelo. Aparte de las que se acaban de comentar se obtiene:- Siempre se producen en otoño, siendo de mayor duración cuanto más avanzado sea éste.- En general las lluvias más copiosas se inician al atardecer.- Las máximas registradas en 24 horas superan siempre los 200 mm, siendo el Vallés una de las zonas más afectadas.- Situación sinóptica poco definida sobre España.- Anticiclón en Europa que favorece el flujo del sureste y da lugar a una inversión de subsidencia sobre el Mediterráneo Occidental.- Viento de componente sureste en la baja troposfera y suroeste en la alta, lo que permite la incidencia perpendicular a la costa y a las cadenas montañosas y es responsable de una fuerte cizalladura entre 850 y 500 hPa. En altura, vientos muy fuertes del Suroeste sobre el centro y oeste de la Península, consecuencia de la ondulación o de la bifurcación de la corriente en chorro.- Entrada de aire atlántico a través de la Península y del Mediterráneo.En función de otras características no comunes a los cinco episodios, se distinguen dos tipos:- Tipo I: Configuración en "Omega" en altura, con el eje de la loma sobre Cataluña o este de ella, que favorece la entrada de aire cálido sobre dicha región y frío sobre el noroeste de la Península y norte de Italia, así como dificulta el avance de la perturbación. En estos casos la temperatura superficial del mar es muy elevada, sobre todo entre Argelia y Levante. Este es el caso más común.- Tipo Il: Presencia de una gota de aire frío sobre la Península que se extiende hasta la baja troposfera y favorece el contraste de temperaturas con el aire que entra en el Mediterráneo, si bien su papel más importante es el de inducir la circulación ciclónica, como ya se ha dicho.En el presente trabajo se ha mostrado que, cuando se cumplen ciertas condiciones de carácter sinóptico, pueden producirse episodios catastróficos. Estos suelen afectar a una extensión limitada y tienen características atribuibles a complejos convectivos de mesoescala. Por tanto, un estudio más detallado y profundo requeriría una buena red pluviométrica (mejor si se registrasen también las intensidades de lluvia), y un radar meteorológico que permitiese el seguimiento de las células tormentosas. / Meteorological factors associated with six cases of catastrophic floods affecting Catalonia have been studied and the thermal vertical structure has been analyzed through the ascents of Palma and elsewhere. The usually assumed causal connection between cut-off lows aloft and severe floods has been thoroughly investigated and the conclusion is drawn that the presence ofthe former is neither necessary nor sufficient for the development of the latter. In those cases when a cut-off low did show up, it was invariably located to the SW of the flood area. Its role is to bring in humid and warm Mediterranean air, which when impinging at right angles upon the coastline and coastal mountain ranges releases the potential instability and gives rise to heavy rainfall. Radiosoundings show in every case a remarkable conditional and convective instability with minimum ascents of a few hundred meters. A K(d)-type air mass with an inversion layer between 900 and 700 hPa was also observed. From the individual analysis of each episode and their comparison, it is inferred that all of them showed the features of mesoscale convective complexes on two different synoptic frameworks: situation I, more frequent, with an Omega-pattern in the middle and high troposphere, the rigid axis East of Catalonia and warm, very humid air advection in the lower troposphere; and situation II, in which a cold cut-off low was present. Both share the features of high pressure over Europe, South-easterly winds in the lower troposphere and South-westerlies aloft over Catalonia, and import of Atlantic air. The orographically-forced ascent seems to be the key factor for the onset of the rains.

Data availability is extremely important for water management. Without data it would not be possible to know how much water is available or how often extreme events are likely to occur. The usually available hydro-meteorological data often have a limited representativeness and are affected by errors and uncertainties. Additionally, their collection is resource-intensive and, thus, many areas of the world are severely under-monitored. Other areas are seeing an unprecedented – yet local – wealth of data in the last decades. Additionally, the spread of new technologies together with the integration of different approaches to water management science and practice have uncovered a large amount of soft information that can potentially complement and expand the possibilities of water management. This thesis presents a series of studies that address data opportunities for water management. Firstly, the hydro-meteorological data needs for correctly estimating key processes for water resource management such as precipitation and discharge were evaluated. Secondly, the use of non-traditional sources of information such as social media and human behaviour to improve the efficiency of flood mitigation actions were explored. The results obtained provide guidelines for determining basic hydro-meteorological data needs. For instance, an upper density of 24 rain gauges per 1000 km2 for spatial precipitation estimation beyond which improvements are negligible was found. Additionally, a larger relative value of discharge data respect to precipitation data for calibrating hydrological models was observed. Regarding non-traditional sources of information, social memory of past flooding events was found to be a relevant factor determining the efficiency of flood early warning systems and therefore their damage mitigation potential. Finally, a new methodology to use social media data for probabilistic estimates of flood extent was put forward and shown to achieve results comparable to traditional approaches. This thesis significantly contributes to integrated water management by improving the understanding of data needs and opportunities of new sources of information thus making water management more efficient and useful for society. / All vattenförvaltning kräver tillgång till data. Data behövs för att kunna fastställa t.ex. hur mycket vatten som finns och sannolikheten för stora översvämningar. De hårda hydro-meteorologiska data som normalt är tillgängliga har inte sällan en begränsad representativitet och påverkas av fel och osäkerheter. Dessutom är datainsamling nästan alltid resurskrävande och därför finns hårda data i begränsad utsträckning, eller inte alls, i stora delar av världen. Samtidigt har man under senaste decennierna fått tillgång till en oöverträffad – men lokal – mängd data i vissa områden. Spridningen av ny teknik har, tillsammans med integreringen av olika vetenskapliga metoder inom vattenförvaltning och praktik, påvisat värdet av mjuk information som potentiellt kan komplettera hårda data och förbättra möjligheterna till en god vattenförvaltning. Denna avhandling presenterar studier som belyser vilka möjligheter vattenförvaltningen har vid olika tillgång på hårda data och mjuk information. Först utvärderades vilka krav som kan ställas på hydro-meteorologiska data för att korrekt kunna beskriva nyckelprocesser som nederbörd och vattenföring vid bestämning av vattenresurser. Därefter utforskades möjligheterna att förbättra översvämningsberäkningar med hjälp av mjuk information från sociala medier och rörande mänskligt beteende. Resultaten gav riktlinjer för att bestämma värdet av hydro-meteorologiska data. Till exempel visades att information om nederbördens rumsliga fördelning inte förbättras nämnvärt vid en mätartäthet över 24 regnmätare per 1000 km2. Det relativa värdet av vattenföring visade sig också vara större än för nederbörd för att kalibrera hydrologiska modeller. Det visade sig att en befolknings minne av tidigare översvämningar påverkar effektiviteten hos tidiga varningssystem för översvämningar och deras möjlighet att begränsa skador. Slutligen har en ny metod föreslagits för att använda sociala medier för sannolikhetsberäkningar av översvämmade områden. Metoden visade sig leda till resultat som var jämförbara med traditionella metoder. Avhandlingens huvudsakliga bidrag till en integrerad vattenförvaltning är att öka förståelsen för vilka data som krävs för olika förvaltningsmål och vilka möjligheter som finns att utnyttja mjuk information för att effektivisera vattenförvaltningen göra den mer användbar för samhället. / La disponibilitat de dades és extremadament important per a la gestió de l’aigua. Sense dades no seria possible conèixer ni la quantitat d'aigua disponible ni la freqüència d’esdeveniments extrems. Les dades hidrometeorològiques normalment disponibles tenen una representativitat limitada, es veuen afectades per errors i incerteses i la seva recol•lecció requereix nombrosos recursos, cosa que produeix que moltes zones del món no estiguin adequadament monitoritzades. Així i tot, en les últimes dècades s’ha generat una quantitat de dades sense precedents però de manera localitzada. A més, la difusió de noves tecnologies, juntament amb la integració de diferents enfocaments han permès utilitzar una gran quantitat de dades “toves” per complementar i ampliar les possibilitats en la gestió de l'aigua. Aquesta tesi presenta estudis que aborden algunes de les oportunitats ofertes per les dades per a millorar la gestió de l'aigua. En primer lloc es va avaluar la quantitat necessària de dades hidrometeorològiques per estimar correctament processos clau per a la gestió dels recursos hídrics. En segon lloc es va explorar l'ús de fonts no tradicionals d'informació per millorar l'eficiència de la mitigació d'inundacions. Per exemple, es va identificar una densitat màxima de 24 pluviòmetres per 1000 km2 per estimar la distribució espacial de precipitació, per sobre de la qual les millores són insignificants. A més, es va observar que les dades d’escorrentia tenen un valor relatiu més gran per al calibratge de models hidrològics que les dades de precipitació. Pel que fa a la informació no tradicional, la memòria social d’anteriors inundacions es va identificar com un factor rellevant per a determinar l'eficiència dels sistemes d'alerta d'inundacions i, per tant, del seu potencial per mitigar danys. Finalment, es va proposar una nova metodologia per utilitzar informació provinent de xarxes socials per a realitzar estimacions probabilístiques d'extensió d’inundacions i es va demostrar el seu potencial per aconseguir resultats comparables als d’enfocaments tradicionals. Aquesta tesi aporta avenços significatius per a la gestió integrada de l'aigua mitjançant la millora de la comprensió de les necessitats de dades i de les oportunitats presentades per noves fonts d'informació. D’aquesta manera contribueix a una gestió de l'aigua més eficient i útil per a la societat. / La disponibilidad de datos es sumamente importante para la gestión del agua. Sin datos no sería posible determinar la cantidad de agua disponible o la frecuencia de eventos extremos. Los datos hidrometeorológicos normalmente disponibles tienen una representatividad limitada, son afectados por errores e incertidumbres y su recolección requiere de abundantes recursos, lo cual causa que muchas zonas del mundo no estén adecuadamente monitorizadas. En contraste, en las últimas décadas se ha generado una cantidad de datos sin precedentes pero de manera localizada. Además, la difusión de nuevas tecnologías, conjuntamente con la integración de distintos enfoques, ha permitido usar una gran cantidad de datos “blandos” para complementar y ampliar las posibilidades en la gestión del agua. Esta tesis presenta estudios que abordan las oportunidades ofrecidas por los datos para mejorar la gestión del agua. En primer lugar se evaluó la cantidad necesaria de datos hidrometeorológicos para estimar correctamente procesos clave para la gestión de recursos hídricos. En segundo lugar se exploró el uso de fuentes no tradicionales de información para mejorar la eficiencia de la mitigación de inundaciones. Por ejemplo, se identificó una densidad máxima de 24 pluviómetros por 1000 km2 para estimar la distribución espacial de precipitación más allá de la cual las mejoras son insignificantes. Además se observó que los datos de escorrentía tienen un mayor valor relativo para la calibración de modelos hidrológicos que el de los datos de precipitación. Respecto a la información no tradicional, la memoria social de inundaciones pasadas fue identificada como un factor relevante para determinar la eficiencia de los sistemas de alerta de inundaciones y, por lo tanto, de su potencial para mitigar daños. Finalmente, se propuso una nueva metodología para usar información proveniente de redes sociales para realizar estimaciones probabilísticas de extensión de inundaciones y se demostró su potencial para conseguir resultados comparables a los de enfoques tradicionales. Esta tesis aporta avances significativos para la gestión integral del agua a través de la mejora de la comprensión de las necesidades de datos y de las oportunidades presentadas por nuevas fuentes de información, contribuyendo a una gestión del agua más eficiente y útil para la sociedad.