Master Thesis ǀ Tesis de Maestría
submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc
at/en Z_GIS
University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg
Evaluación de la amenaza y vulnerabilidad por Erosión costera usando herramientas SIG.
Pacífico versus Caribe colombiano
Hazard and vulnerability assessment of coastal erosion using GIS tools. Colombian Caribbean versus Colombian
Pacific
by/por
Oswaldo Coca Domínguez
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A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of
Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor:
Diana María Contreras Mojica PhD Santa Marta, Colombia Octubre de 2015
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Dedicatoria
A Constanza Ricaurte Villota, por iluminar mi camino y ser el motor de mi vida
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Agradecimientos
A la coordinadora del programa de Geociencias marinas (GEO) del Invemar, por su apoyo incondicional en todos los aspectos, estar siempre atenta a dudas, correcciones, por sus ideas que siempre hacen que los proyectos sean toda una experiencia, por creer en mí y en este proyecto desde un principio y ante todo por sus maravillosas enseñanzas. No hay palabras para agradecerle tanto apoyo.
Agradecer al Invemar por brindar su apoyo y facilitar el desarrollo de este proyecto.
A Constanza por motivarme a la perfección y enseñarme el camino de la ciencia, todos los días aprendo de ti y esto no sería posible sin ti.
A mi familia, toda la familia por celebrar todos mis escalones. A mi tía Vialcy por creer en mí, abuela y abuelo, tías y tíos, Mamá y Juancho, Carolina, Ricardo, primas y primos, sobrinos y sobrinas y mi nueva familia. Ángela que siempre creyó en mí y mi hermosa Naty.
A todos mis compañeros del programa de Geociencias marinas y costeras (GEO) del Invemar, David Morales, apoyo en estos dos proyectos.
A mis amigos, mis hermanos.
A Laure Collet por sus enseñanzas, correcciones y estar siempre atenta a mis dudas.
A Jenny Correa quien estuvo atenta a colaborar en todo lo relacionado con la maestría.
A todos los Tutores y a UNIGIS por compartir el mundo del SIG.
A mis colegas Geógrafos que tanto me apoyaron en este proceso, Andrés Torres compañero de riesgos.
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TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ...8
ABSTRACT ...9
1. INTRODUCCIÓN ... 10
1.1. ANTECEDENTES ... 10
1.2. OBJETIVOS ... 12
1.3. JUSTIFICACIÓN ... 13
1.4. ALCANCES ... 14
2. REVISIÓN DE LITERATURA ... 15
2.1. ANTECEDENTES ... 15
2.2. MARCOCONCEPTUAL ... 17
2.3. MARCOMETODOLÓGICO ... 24
3. METODOLOGÍA ... 26
3.1. ÁREADEESTUDIO ... 26
3.1.1. La Barra, Buenaventura ... 26
3.1.2. Isla de San Andrés (playa de Sprat Bight) ... 30
3.2. METODOLOGÍAGENERAL ... 33
3.3. INFORMACIÓNGEOGRÁFICA ... 35
3.3.1. Adquisición e integración de la información ... 35
3.4. EVOLUCIÓNDELALÍNEADECOSTA-DSAS(DIGITALSHORELINEANALYSIS SYSTEM) ... 38
3.5. AMENAZAPOREROSIÓNCOSTERA ... 39
3.6. POBLADOLABARRA–PACÍFICOCOLOMBIANO ... 45
3.6.1. Evolución de la línea de costa ... 45
3.6.2. Vulnerabilidad predial La Barra ... 45
3.7. ISLADESANANDRES(PLAYASPRATBIGHT)–CARIBECOLOMBIANO ... 52
3.7.1. Evolución de la línea de costa ... 52
3.7.2. Vulnerabilidad por erosión costera ... 52
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 61
4.1. RESULTADOSPOBLADODELABARRA,BUENAVENTURA ... 61
4.1.1. Variación en la línea de costa ... 61
4.1.2. Amenaza por erosión costera ... 64
4.1.3. Vulnerabilidad por erosión costera ... 65
4.1.4. Análisis de la amenaza y la vulnerabilidad ... 70
4.2. RESULTADOSPLAYASPRATBIGHT,ISLADESANANDRÉS ... 71
4.2.1. Variación de la línea de costa playa Sprat Bight ... 71
4.2.2. Amenaza por erosión costera ... 72
4.2.3. Vulnerabilidad por erosión costera ... 73
4.2.4. Análisis de la amenaza y vulnerabilidad ... 74
4.3. DISCUSIÓN ... 75
5. CONCLUSIONES ... 82
BIBLIOGRAFÍA ... 83
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Proceso explicativo de los conceptos. ... 19
Figura 2.2 Vulnerabilidad Global en centro de las otras dimensiones. ... 20
Figura 2.3 Estructura conceptual. ... 21
Figura 2.4 Esquema general de evaluación y gestión del riesgo ... 25
Figura 3.1 Localización general del poblado de La Barra en Bahía Málaga. ... 27
Figura 3.2 Delimitación de zonas climáticas en el Pacífico colombiano. ... 29
Figura 3.3 Localización general de la isla de San Andrés y la playa de Sprat Bight ... 31
Figura 3.4 Esquema metodológico general. ... 34
Figura 3.5 Segmentación elaborada en el software Global Mapper. ... 37
Figura 3.6 Segmentación y tabla de atributos para la evaluación de la amenaza en software ArcGis 10.1. ... 44
Figura 3.7 Esquema metodológico para la evaluación de la vulnerabilidad estructural y corporal. ... 49
Figura 3.8 Esquema general de evaluación de la vulnerabilidad ... 53
Figura 4.1 Variaciones en la línea de costa en La Barra entre mayo y noviembre de 2013. . 62
Figura 4.2 Variaciones y tendencia de desplazamiento en la línea de costa en La Barra entre abril 2009 y noviembre de 2014. ... 63
Figura 4.3 Clasificación de la Amenaza por erosión costera para el poblado de La Barra, municipio de Buenaventura, Pacífico colombiano. ... 65
Figura 4.4 Predios destruidos o que se han perdido en total desde abril de 2012 a noviembre de 2013 ... 66
Figura 4.5 Izquierda: Exposición estructural, clasificación de la densidad de predios por segmento de 1 Ha. Derecha: Exposición corporal, densidad poblacional clasificada según el área del predio por 1 Ha. ... 68
Figura 4.6 Izquierda: Clasificación de la vulnerabilidad estructural, donde se incluyen las cabañas turísticas no habitadas y los predios abandonados. Derecha: Clasificación de la vulnerabilidad corporal, donde se incluyen las cabañas turísticas no habitadas y los predios abandonados. ... 69
Figura 4.7. Clasificación de la vulnerabilidad global, resultado final de la unión de la vulnerabilidad estructural y corporal, con la exposición estructural y corporal ... 70
Figura 4.8 Desplazamiento de la línea de costa en la playa Sprat Bight entre 1990 y 2014 .. 72
Figura 4.9 Mapa de amenaza por erosión costera y sus componentes (Magnitud, ocurrencia y susceptibilidad) para la playa de Sprat Bight... 73
Figura 4.10 Mapa de vulnerabilidad en relación con la amenaza por erosión costera. Los componentes de exposición, fragilidad y falta de resiliencia para la playa de Sprat Bight. ... 74
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.1 Relación de imágenes de sensores remotos de las dos áreas de estudio ... 35
Tabla 3.2 Magnitud (M) ... 42
Tabla 3.3 Ocurrencia (O) ... 42
Tabla 3.4 Susceptibilidad (S) ... 42
Tabla 3.5 Escala numérica-Grados de Vulnerabilidad. - ... 48
Tabla 3.6 Clasificación de las variables de vulnerabilidad corporal. ... 50
Tabla 3.7 Clasificación de las variables de vulnerabilidad estructural... 51
Tabla 3.8 Exposición (E) ... 56
Tabla 3.9 Fragilidad (F) - Fragilidad Física (FF) ... 56
Tabla 3.10 Fragilidad (F) - Fragilidad Social (FS) ... 57
Tabla 3.11 Fragilidad (F) - Fragilidad Ecológica (FE) ... 57
Tabla 3.12 Fragilidad (F) - Fragilidad Económica (FEc) ... 58
Tabla 3.13 Fragilidad (F) - Fragilidad Cultural (FC) ... 58
Tabla 3.14 Fragilidad (F) - Fragilidad Institucional (FI) ... 59
Tabla 3.15 Falta de Resiliencia – (R) - Incapacidad de Anticipar (ICA) ... 59
Tabla 3.16 Falta de Resiliencia (R) - Incapacidad de Enfrentar (ICE)... 60
Tabla 3.17 Falta de Resiliencia (R) - Incapacidad de Respuesta (ICR) ... 60
RESUMEN
EVALUACIÓN DE LA AMENAZA Y VULNERABILIDAD POR EROSIÓN COSTERA USANDO HERRAMIENTAS SIG, PACÍFICO VERSUS CARIBE COLOMBIANO
Los análisis de la amenaza y vulnerabilidad por erosión costera a lo largo de los litorales, son un primer paso para sentar bases para el desarrollo, la toma de decisiones, la prevención, mitigación, reducción de desastres y gestión integral del riesgo. Se seleccionó como áreas de estudio a el poblado de La Barra, municipio de Buenaventura (Pacífico colombiano) y la playa de Sprat Bight en la Isla de San Andrés (Caribe colombiano) para evaluar la amenaza y vulnerabilidad por erosión costera comparando los resultados entre estas regiones. Para llevar a cabo la evaluación de la amenaza por erosión litoral se tuvo en cuenta tres componentes: i) magnitud, ii) ocurrencia y iii) susceptibilidad. La vulnerabilidad por su parte, también está integrada por tres componentes principales para su evaluación: i) exposición ii) fragilidad y iii) resiliencia, componentes que se evalúan en 6 dimensiones de la vulnerabilidad: física, social, económica, ecosistémica, institucional y cultural. El análisis de la amenaza se efectuó mediante una aproximación semicuantitativa, aplicando índices relativos a variables como el tipo de unidad geomorfológica, tipo de playa, grado de exposición de la costa al oleaje, ocurrencia, entre otros. Para la evolución litoral se tomaron datos cuantitativos de avance o retroceso en la línea de costa, por medio de tecnología GNSS y la interpretación de imágenes de satélite, las tasas anuales fueron analizadas con la aplicación DSAS (Digital Shoreline Analysis System) para ArcGIS. El análisis de la vulnerabilidad se realizó a través de dos metodologías según el área de estudio y la escala de trabajo. En San Andrés se utilizaron variables a nivel comunitario y en el poblado de La Barra a escala predial. La evolución litoral presentó resultados de tasas de erosión cerca de -65 m/año en el poblado de La Barra (destacando su estado crítico y el proceso de reubicación urgente) y de hasta -1,8 m/añoen la playa de Spratt Bight. En las dos áreas de estudio la amenaza obtenida en la línea de costa es alta.
La vulnerabilidad en Spratt Bight fue grado medio, para el poblado de La Barra la vulnerabilidad alta y media se presentó en el 64% de los predios. Las dos metodologías se pueden implementar en pequeñas áreas de trabajo según las necesidades u objetivos, además están enmarcadas en el uso de herramientas SIG la cual resalta sus beneficios en el análisis de la información.
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ABSTRACT
HAZARD AND VULNERABILITY ASSESSMENT OF COASTAL EROSION USING GIS TOOLS, COLOMBIAN CARIBBEAN VERSUSCOLOMBIAN PACIFIC
The analysis of hazard and vulnerability by coastal erosion along coastlines, is a first step to lay foundation for development in decision-making, in aspects like prevention, mitigation, disaster reduction and integrated risk management. In this study, the town of La Barra, located of Buenaventura (Colombian Pacific) and Sprat Bight Beach on the San Andrés island (Colombian Caribbean) were selected as study areas to analyze coastal erosion hazard and vulnerability and compare the results between these regions. The hazard assessment for coastal erosion was based on three components:
i) magnitude, ii) occurrence and iii) susceptibility. The vulnerability meanwhile, was also composed of three main components for its evaluation: i) exposure ii) fragility and iii) resilience, which in turn were evaluated in 6 dimensions of vulnerability: physical, social, economic, ecological, institutional and cultural. The performed hazard analysis used a semi-quantitative approach, applying indexes of variables such as type of geomorphological unit, beach type , exposure of the surfing coast, occurrence, among others. For the coastal evolution quantitative data were taken of forward or backward in the coastline, through technology GNSS and interpretation of satellite imagery, the annual rates were analyzed whith DSAS (Digital Shoreline Analysis System), an application of ArcGIS. The vulnerability analysis was performed through two methodologies according to the study area and the scale of work. In San Andrés variables were used at Community level and in the town of La Barra at farm level. The obtained result of erosion rates is -65 m/year in the town of La Barra (highlighting a critical state and urgent relocation process) and erosion rates of -1.8 m/year in Spratt Bight Beach. In both study areas the obtained hazard on the coastline is high. In Spratt Bight beach the vulnerability was intermediate, for the town of La Barra high and medium vulnerability occurred in 64% of the properties. The two methods can be implemented in small workspaces according to needs or objectives, they are also framed into the use of GIS tools which highlights its benefits in the analysis of information.
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1. INTRODUCCIÓN
1.1. ANTECEDENTES
La erosión costera es una de las amenazas naturales de origen marino que afectan el territorio colombiano (INGEOMINAS, 1996; Ossa, 2004; Posada y Guzmán, 2007) y se define como el avance del mar sobre la tierra, medido en un período de tiempo suficientemente amplio para eliminar las fluctuaciones del clima, de las tormentas y de los procesos sedimentarios locales. Eso puede generar tres impactos básicos: la pérdida de superficie, con un valor económico, social o ecológico; la destrucción de las defensas costeras naturales, y el deterioro de las obras de protección, lo cual favorece el riesgo de inundación (Comisión Europea, 2005). El crecimiento urbanístico, el aumento poblacional y el incremento de las actividades económicas sobre las zonas costeras, sumado a los procesos de erosión costera, han generado que cada vez sean más los elementos en riesgo y por consiguiente las afectaciones.
Aun así, en la erosión costera no cabe esperar la pérdida de vidas humanas, ya que es un evento crónico, pero es muy importante evaluar las posibles pérdidas materiales.
En este sentido, para las costas colombianas existen varios ejemplos de infraestructuras costeras arrasadas por la erosión, que obligaron a sus pobladores a trasladarse tierra adentro (Alcántara-Carrió, 2008). El caso de La Barra, en el Pacífico colombiano, es una muestra concreta de ese tipo de eventos. El 19 de marzo de 2013 se presentó la apertura de una nueva boca (avulsión) del estero Arrastradero, ubicado en el centro poblado de La Barra, corregimiento de Juanchaco, Distrito de Buenaventura (departamento del Valle del Cauca). Asociado a este evento, se inicio un proceso de erosión costera hacia el oeste de la barra litoral y erosión fluvial hacia su costado este. La apertura de la nueva desembocadura del cuerpo fluvial aceleró el retroceso de algunos sectores de la línea de costa, afectando de esta forma algunas viviendas y quioscos. El caso de la región Caribe tampoco ha sido ajena a este fenómeno, en la isla de San Andrés, por citar un ejemplo, cerca de 7 km se encuentran amenazados por los procesos erosivos, lo cual corresponde al 16% del total de la isla (Invemar-GEO, 2014).
Evaluar la amenaza por erosión costera permite identificar que zonas de la línea de costa son más susceptibles ante dicho fenómeno; el análisis de la vulnerabilidad
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representaría poder observar la exposición, debilidad intrínseca y la respuesta deficiente del sistema, así pues, obtener productos donde se identifiquen las zonas con altos niveles de pérdidas. En general los resultados permitirán orientar acciones de prevención y mitigación de los efectos que puede ocasionar la erosión costera, sobre las personas, los bienes y las actividades socioeconómicas. Para desarrollar esta metodología, es de gran ayuda el avance tecnológico de las últimas décadas en herramientas informáticas, instrumentos de medida, sistemas de teledetección y sistemas de información geográfica. Este proyecto logra resaltar el uso de las Tecnologías de Información Geográfica (TIG), la integración y análisis de la información en el SIG.
Esta tesis se encuentra enmarcada y apoyada dentro de la actividad: “Identificar las causas de la erosión costera en los litorales Caribe y Pacífico colombianos, que permitan implementar un Programa nacional de prevención y mitigación de dicha erosión en los sectores afectados”, esta actividad se encuentra a cargo del programa de Geociencias Marinas y Costeras (GEO), la cual hace parte del proyecto del Banco de proyectos de inversion nacional (BPIN): “Apoyo para el fortalecimiento de la gestión del Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras – Invemar”, Colombia.
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1.2. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la amenaza y vulnerabilidad por erosión costera en las regiones colombianas Pacífico y Caribe comparando los resultados entre regiones.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Caracterizar la evolución litoral a corto (intra-anual) y mediano plazo (interanual hasta 23 años) en el poblado de La Barra (Pacífico colombiano) y la playa de Sprat Bight en la isla de San Andrés (Caribe colombiano).
2. Evaluar la vulnerabilidad por erosión costera para la población de La Barra (Pacífico colombiano) y la playa de Sprat Bight en la isla de San Andrés (Caribe colombiano).
3. Comparar las metodologías de análisis de la vulnerabilidad implementadas en las dos zonas de estudio.
Preguntas investigación:
¿Cuál es el grado de amenaza y la vulnerabilidad por erosión costera en las áreas de estudio?
¿Cuáles son los cambios en la línea de costa sufridos en el área de estudio durante las últimas décadas? Para el poblado de La Barra entre 2009 y 2014 y para la playa de Sprat Bight en San Andrés entre 1991 y 2014.
¿Cómo responden las regiones ante la amenaza por erosión costera según su dinámica social y física?
¿Cuáles son las diferencias entre las metodologías implementadas?
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1.3. JUSTIFICACIÓN
Colombia es un pais con dos oceanos, con 1392 km de linea de costa en el oceano Pacífico y 1760 km en el mar Caribe, con condiciones fisicas y culturales diferentes que hacen que las distintas problemáticas se aborden dentro de su propio contexto.
Es asi como los desastres naturales en la zona costera, entre los que se cuentan los tsunamis, los huracanes, la erosión costera, entre otros, son causantes de múltiples pérdidas humanas y económicas. La linea de costa sobre el oceano Pacífico afectada por la erosión costera equivale al 25% (Posada, Henao y Guzmán-Ospitia, 2009) y en el Caribe equivale al 29% (Posada y Henao, 2008). Los lineamientos de la política nacional de gestión de riesgo de desastres contemplados en la Ley 1523 del 24 de abril de 2012, señalan que se debe mejorar los procesos fundamentales de conocimiento, reducción, gobernanza, comunicación, monitoreo y capacitación del riesgo frente a las distintas amenazas, en este caso la erosión costera, tanto del estado como de los sectores públicos, privados y la comunidad, con el propósito de ofrecer protección a la población del territorio colombiano. Por lo tanto avanzar en el diagnóstico y evaluación de la erosión costera hacia la articulación e integración de la información geológica, geomorfológica, oceanográfica y antrópica, mediante el análisis de la amenaza y vulnerabilidad, es de vital importancia para la población en general, tanto en la zona costera del Pacífico como en el Caribe, ya que aporta lineamientos para las políticas de prevención, control y mitigación, enmarcados en los planes de ordenamiento territorial o en el Manejo Integrado de Zonas Costeras (MIZC).
Bird (1996), afirmaba que más del 70% de las playas del mundo mostraban una tendencia erosiva a largo plazo. En Europa en el período de 1999-2002, la superficie perdida o afectada por la erosión fue de 15 km2 por año y entre 250 y 300 viviendas fueron abandonadas como resultado de la erosión (Comisión Europea, 2005). En Colombia para el año 2013, en el 23% de la línea de costa se encontraban procesos de erosión, sectores costeros como Arboletes (Antioquia), La barra de Salamanca (Magdalena), Galerazamba (Bolívar), entre otros, han presentado tasas de retroceso en la línea de costa de más de 20 m/año y a mediano plazo retrocesos de más de 150 metros (Invemar, 2014a). Por este motivo son de interés para el conocimiento del impacto de la erosión costera las áreas seleccionadas para la presente evaluación, ya
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que se requiere avanzar en dichos estudios, con el fin de generar insumos y fortalecer la capacidad de los tomadores de decisiones.
1.4. ALCANCES
La delimitación espacial de la metodología abarca desde el análisis vivienda por vivienda, hasta una escala municipal. A partir de esta se obtendrán mapas a escala local de la población, ideales como instrumento para respaldar los procesos de planificación de los gobiernos locales. De un modo general, para las posteriores etapas de evaluación del riesgo, planificación y gestión del riesgo, donde será fundamental realizar estudios de amenaza y vulnerabilidad, las instituciones públicas o privadas del orden nacional, regional o local tendrán un documento técnico de utilidad para la toma de decisiones enfocadas hacia la gestión de riesgos.
La producción cartográfica de este proyecto se puede clasificar de escala pequeña, con mapas de 1:10000 y 1:5000, con un nivel de información de semidetalle; son productos digitales y con el propósito se ser usados en la toma de decisiones y planeación del territorio. Su precisión es adecuada, los cuales cumplen cabalmente las normas y son de calidad excelente.
Los resultados arrojados en el poblado de La Barra son la primera parte de un nuevo proyecto de investigación que realiza el INVEMAR, viendo el continuo retroceso de la línea de costa y la población afectada, la cual se vio en la necesidad de reubicarse. El proyecto pretende identificar las dinámicas poblacionales alternas a la dinámica litoral, tomando como base los resultados de amenaza y vulnerabilidad de este estudio.
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2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. ANTECEDENTES
Existen muchos trabajos en esta temática en el ámbito mundial sirven de referencia al presente trabajo, entre ellos se destaca Contreras y Kienberger (2011), el cual realizó el análisis de la amenaza y vulnerabilidad por erosión costera en el municipio de Eposende (Portugal), el cual se vió afectado por dicho fenómeno. El análisis de la amenaza a lo largo de la costa estuvo enmarcado en relación con la morfología, el contexto geológico e hidrológico y la litología de cada tramo costero.
Otro trabajo importante fue realizado por la Comisión europea (2005), en él se aborda la erosión costera como una amenaza de impactos económicos negativos. Presenta resultados de áreas expuestas, guías para la evaluación y recomendaciones para mejorar la gestión en los procesos de erosión.
Merlotto y Piccolo (2009) utilizaron para la evaluación del riesgo un índice cuantitativo de peligrosidad y uno de vulnerabilidad, los cuales están compuestos por indicadores o variables que al combinarse constituyen el riesgo.
En el ámbito nacional los libros “Diagnóstico de la erosión y sedimentación en la zona costera del Pacífico colombiano” (Posada et al., 2009), “Diagnóstico de la erosión costera del territorio insular colombiano” (Posada, Morales y Henao, 2011) y el
“Diagnóstico de la erosión en la zona costera del Caribe colombiano (Posada y Henao, 2008), presentaron la situación de la línea de costa del país frente a la erosión costera.
Juana María Ossa en su tesis “Evaluación de la influencia antrópica en los cambios de la línea de costa y la erosión litoral en la isla de San Andrés, Caribe colombiano”
del año 2004, caracterizó los problemas de erosión litoral de San Andrés, básicamente la localización y cartografía de los sectores afectados y la estimación de las magnitudes y tasas de erosión históricas y recientes, dándole un énfasis especial a la identificación del papel de las intervenciones humanas en la evolución reciente del litoral y a la evaluación de los impactos de las obras de defensa construidas.
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El Invemar (2014b) en convenio con Coralina, presentó una actualización del estado de la erosión costera en la isla y estudios de vulnerabilidad al Ascenso del Nivel del Mar en aspectos socioeconómicos; así mismo Invemar-GEO (2013a), realizó estudios de amenaza y vulnerabilidad por erosión costera en la islas Providencia y Santa Catalina, adaptando las metodologías de Gornitz, Daniels, White y Birdwell (1994) y Ojeda, Castro, Valencia y Fonseca (2001).
Posada y Guzmán (2007) hicieron un análisis con trabajo de campo, de los aspectos relacionados con la recuperación de la banca de la vía en el sector sureste de San Andrés; analizaron las alternativas presentadas y seleccionaron la de menor impacto negativo para implementación.
El trabajo de campo realizado por el Invemar durante el año 2008 en la zona costera del departamento del Chocó, permitió conocer de cerca los efectos que trae el oleaje incidente y las mareas en la evolución de los perfiles de playa de esta zona. Los pobladores a lo largo de las costas entre los ríos Baudó y San Juan manifestaron que durante los períodos de mareas vivas, la fuerza de la marea y de las olas suelen producir un avance significativo del mar hacia tierra (inundación) y con ello la pérdida de terrenos. Poblaciones como Ijuá o Sivirú en el municipio de Pizarro, han tenido que desplazarse por este efecto y muchas otras están en condiciones de riesgo semejante (Posada et al., 2009). Los cambios naturales del cauce del río Anchicayá han contribuido al deterioro de la isla barrera El Soldado, que perdió la playa en la que se asentaba la población. Este deterioro trajo consigo el retroceso aproximado de 500 m de línea de costa y el cambio de facies sedimentarias, la cual paso de tener un tamaño del sedimento de arena a lodo, es decir un grano más fino, lo que facilita la pérdida de sedimento y por consiguiente mayores tasas de erosión. De igual forma el canal de acceso a la isla se sedimentó, lo que en la actualidad dificulta el embarque - desembarque y el desarrollo de actividades portuarias (Posada et al., 2009).
Adicionalmente, en julio del año 1996 fueron destruidos 17 de los 60 predios que había frente al mar y los postes de la línea de conducción fueron derribados a causa de un oleaje extremo (Martínez y González, 1997). De acuerdo con la información de la comunidad de Punta Soldado, este asentamiento humano ha sido reubicado en dos
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ocasiones. El seguimiento que se presenta en este trabajo se ha realizado en el límite norte de la isla barrera, conformado por una espiga litoral, que ha presentado variaciones morfológicas significativas que fueron evidenciadas por Martínez y González (1997), mediante un análisis de la evolución de la línea de costa por medio de fotos aéreas.
Correa y Restrepo (2002) en los capítulos IV y V de su libro hacen referencia a los efectos sobre la población a causa de la erosión costera en el poblado de El Choncho, teniendo impactos no solo en la pérdida del terreno sino también en aspectos socioeconómicos. Las probables causas de la erosión se le atribuyeron, entre otras, a la subsidencia o hundimiento del terreno desencadenado por el sismo de 1992, como consecuencia de esto se presentó un sobrelavado del terreno, asociado al incremento en los niveles de marea y aumento en la temperatura superficial del mar.
2.2. MARCOCONCEPTUAL
Amenaza, vulnerabilidad y riesgo
A través de los años se han desarrollado diferentes conceptos referentes a la amenaza (UNDRO, 1979; Gonzales, 1990; Mora, 1990; Kolluru, 1996), vulnerabilidad (UNDRO, 1979; Gonzales, 1990; Varnes, 1978), y riesgo (UNDRO, 1979; Gonzales, 1990; Mora, 1990; Luhmann, 1993). Gonzales (1990) define la amenaza como la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno a cierta magnitud que pueda causar daño. La vulnerabilidad es definida como la característica de una persona o grupo en base a su capacidad para anticipar, sobrevivir, resistir y recuperarse del impacto de una amenaza natural (Blaikie, Cannon, David y Wisner, 1996). Por su parte, para Mora (1990), el riesgo es la probabilidad de que durante un tiempo de recurrencia específico, la manifestación de un fenómeno se exceda y genere cierto nivel de daño específico.
Especificamente la evaluación de la amenaza por erosión costera depende de los analisis de susceptibilidad de la línea de costa (Martinez, Rodriguez y Robertson, 2005; Alcántara-Carrió, 2008), la magnitud y la ocurrencia (Alcántara-Carrió, 2008).
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Por otra parte la vulnerabilidad puede ser abordada según la disciplina que lo haga (Tassara y Garcia, 2005).
Para la evaluación del riesgo se requiere un análisis combinado de la amenaza y la vulnerabilidad (Cardona, 1993; Bennett y Doyle, 1997). Para el análisis de la amenaza se tienen en cuenta las características físicas del área de estudio y particularidades del fenómeno; y para evaluar la vulnerabilidad se consideran las variables referentes a la población e infraestructura expuesta (Boruff, Emrich y Cutter, 2005; Del Río y Gracia, 2009).
Soldano (2009) expresa el riesgo como el resultado del producto de la amenaza y la vulnerabilidad (RIESGO = VULNERABILIDAD X AMENAZA). Esta fórmula indica matemáticamente que: ante la presencia de una amenaza (peligro) y un grado de vulnerabilidad (humana o física), existe un riesgo; hay que tener claro que la ecuación se da en términos de producto (X) y no de suma (+), la razón es que si se elimina alguno de los dos factores (amenaza o vulnerabilidad) se reduce el riesgo a cero, pero si se usa la suma entre los factores y se elimina alguno de los dos, no se reduce el riesgo a cero, será como una suma y seguirá existiendo el riesgo o valor 1. A continuación se explica (figura 2.1):
AMENAZA (1) X VULNERABILIDAD (1) = RIESGO (1) - válida AMENAZA (0) X VULNERABILIDAD (1) = RIESGO (0) - válida AMENAZA (0) + VULNERABILIDAD (1) = RIESGO (1) – No válida
19 Figura 2.1 Proceso explicativo de los conceptos: A. Línea de conceptos; B. Existe una Amenaza, se encuentra el elemento expuesto generando la vulnerabilidad y por consiguiente el riesgo latente; C. Si la amenaza se localiza lejos de la población es un fenómeno natural y se
elimina la amenaza, vulnerabilidad y el riesgo; D. Al tomar medidas frente se reduce la vulnerabilidad y por ende el riesgo.
Dimensiones de la Vulnerabilidad
Wilches–Chaux (1988) sostiene que una sociedad puede enfrentar distintas vulnerabilidades y las clasifica en las siguientes dimensiones:
Vulnerabilidad Natural
Vulnerabilidad Física
Vulnerabilidad Ecológica
Vulnerabilidad Social
Vulnerabilidad Económica
Vulnerabilidad Cultural
Vulnerabilidad Educativa
Vulnerabilidad Política
Vulnerabilidad Técnica
Vulnerabilidad Ideológica
Vulnerabilidad Institucional
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De la suma de estos componentes se obtiene la Vulnerabilidad Global (figura. 2.2).
Figura 2.2 Vulnerabilidad Global en centro de las otras dimensiones. Fuente: Wilches-Chaux (1988).
Exposición y fragilidad, conceptos intrínsecos de la Vulnerabilidad
Los conceptos intrínsecos de la vulnerabilidad, se presentan de la siguiente manera (figura 2.3):
Exposición: definida como el volumen y concentración de elementos del sistema en contacto directo con una determinada amenaza (CVC-UniValle, 2010). En general es el grado en que el individuo, grupo o sistema se enfrenta al cambio.
Fragilidad: definida como la debilidad intrínseca de los elementos expuestos, tanto estructurales como corporales, para absorber los impactos de una crisis (CVC- UniValle, 2010); también se puede definir como el nivel de resistencia que existe frente al impacto de un peligro (Chávez-Eslava, 2014). En conclusión, es el grado de respuesta que tiene un sistema al cambio.
Resiliencia: está definida como el nivel de asimilación y adaptabilidad o la capacidad de absorción, preparación y recuperación que puedan tener un individuo, grupo o sistema frente al impacto de un peligro (Chávez-Eslava, 2014).
21 Figura 2.3 Estructura conceptual. Modificado de IPCC (2007).
Evaluación del riesgo en el litoral
La evaluación del riesgo se lleva a cabo a través de un índice cuantitativo de peligrosidad o análisis de la amenaza y uno de vulnerabilidad, compuesto por indicadores o variables que al combinarse constituyen el riesgo (Cardona, 2001; Boruff et al., 2005; Birkmann, 2007; Del Río y Gracia, 2009). La evaluación de los riesgos en el litoral constituye una tarea muy compleja debido al número de factores y variables tanto naturales como socioeconómicas que interactúan (Del Río y Gracia, 2009).
Según Correa, Ferreira y Alcántara-Carrió (2010) para delimitar y enfrentar los riesgos en la franja del litoral hay que tener en cuenta tres aspectos principales: aspecto físico o geológico, aspecto ecológico y aspecto socioeconómico. El aspecto físico o geológico del litoral es aquella franja donde interactúan agentes marinos (oleaje, mareas y corrientes) y continentales (viento, ríos y glaciares). La evolución de los litorales depende también de la acción de procesos gravitacionales (isostasia, deslizamientos y derrumbamientos) asociados a la tectónica de placas (actividad volcánica, sísmica y diastrófica) y de procesos geoquímicos (meteorización física y química de las rocas y sedimentos). En el aspecto ecológico, se incluyen los procesos
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marinos y terrestres que generan las condiciones propicias para la presencia de ecosistemas específicos con una gran biodiversidad. Los aspectos socioeconómicos son los que generan más presión frente a los cambios en el litoral, ya que es donde el hombre realiza actividades, incluyen las poblaciones y territorios colindantes dedicados a la pesca, las actividades portuarias, el turismo, la industria y la agricultura, todo esto relacionado con la presencia o proximidad del mar (Correa et al., 2010).
Teledetección o percepción remota
Los sensores remotos son dispositivos que permiten capturar información de los objetos sin tener un contacto directo con ellos. Su uso en aplicaciones para el estudio de los recursos naturales tiene una larga data, dado que proporcionan información confiable sobre superficies extensas con alta precisión y costos razonables (Melo–
Wilches y Camacho, 2005).
La percepción remota o teledetección puede definirse como el proceso de adquisición de información a distancia, sin que exista contacto físico entre la fuente del receptor (objeto) y el receptor de la misma (sensor) (Montoya, 1996). El procesamiento digital de imágenes, es una disciplina que desarrolla las bases teóricas y algorítmicas mediante las cuales puede extraerse información del mundo real, de manera automática a partir de la imagen observada. Tal información puede relacionarse con el reconocimiento de objetos, descripciones tridimensionales, posición y orientación de los mismos o la medición de cualquier propiedad espacial, tal como la distancia entre dos puntos bien definidos o la sección transversal del objeto (Bravo et al., 2004).
La interpretación de imágenes de sensores remotos consiste en la utilización de técnicas, sistemas y procesos de análisis de imágenes, efectuados por personal capacitado para dar información segura y detallada acerca de los objetos naturales o artificiales contenidos en la superficie cuya imagen se analiza; el método de fotointerpretación, se basa en el análisis de las relaciones de la cubierta terrestre con su medio ambiente (Aguilar, 2002).
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Geomática
La Geomática recoge términos como:
La medición
La cartografía
La geodesia
La adquisición, gestión, procesado y visualización de datos
Posicionamiento por satélite
Fotogrametría
Teledetección
Las herramientas y sistemas necesarios para conocer la posición en tiempo real son conocidos como sistemas de posicionamiento o (GPS por su sigla en inglés, Global Positioning System) y el sistema de posicionamiento por satélite (GNSS por su sigla en inglés, Global Navigation Satellite, Systems).
Sistemas de Información Geográfica (SIG)
Históricamente los Sistemas de Información Geográfica SIG (también conocidos por su sigla en inglés como GIS, Geographic Information System) han sido definidos de distintas maneras; algunos autores ponen énfasis en los Sistemas de Información Geográfica como bases de datos (por ejemplo Dueker, 1979; Goodchild, 1985 y Cebrián, 1988), otros en sus funcionalidades (Burrough, 1986; Clarke, 1986; EPA, 1989; Goodchild y Kemp , 1990), y algunos más en su importancia como sistemas de apoyo a las decisiones (Cowen, 1988).
Una definición que ha sido muy aceptada es la que dieron Goodchild y Kemp (1990) desde el National Center for Geographic Information and Analysis de los Estados Unidos (NCGIA), estableciendo que un SIG es se compone de un hardware y un software, para procedimientos de captura, manejo, análisis y representación espacial, para fines de planificación y gestión.
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Adicionalmente a las concepciones anteriores, hay autores que han propuesto ubicar a los SIG como la Ciencia de la Información Geográfica (GIScience) (Goodchild, 1992), ya que no solamente estudian el componente técnico de la herramienta como sistema informático, sino que también abarcan otros aspectos, tales como las condiciones legales (Cho, 2005), la privacidad y confidencialidad de los datos, y la economía de la información, es decir, que trabaja en un contexto social mucho más amplio (Goodchild, 2011). Actualmente la ciencia que ha integrado la mayor parte de estos aspectos es la Geomática, que en ocasiones también se le conoce como Geoinformática.
2.3. MARCOMETODOLÓGICO
En la evaluación de la amenaza es indispensable analizar las causas de la erosión costera, sean a escala global (ascenso nivel de mar), escala regional (construcción de embalses) o escala local (construcción de obras aguas abajo) (Correa et al., 2010).
Acorde con Alcántara-Carrió (2008), es necesario también analizar la peligrosidad de la amenaza por medio de dos factores intrínsecos al propio fenómeno: su magnitud y su frecuencia de ocurrencia. En general el análisis de la amenaza se realiza mediante un método multivariado dentro del sistema de información geográfico, el uso de imágenes de satélites para la interpretación de la línea de costa y aplicaciones SIG para su análisis, el uso de tecnología GNSS en el levantamiento de perfiles de playa, modelos de elevación y cálculos estadísticos.
Respecto a la vulnerabilidad Gornitz (1990), considerando la susceptibilidad física de la línea de costa través de un índice, individualizó áreas de EE.UU. sujetas a inundación/erosión por el ascenso del nivel del mar, considerando 6 variables físicas:
relieve, litología, morfologías, movimientos verticales - horizontales y rango de marea.
McLaugling, McKenna y Cooper (2002) introdujeron un índice a escala nacional, provincial y local, y tres sub-índices: resistencia a la erosión, energía del oleaje y actividades socio-económicas, siendo este último utilizado por primera vez en estos estudios. Por su parte Merlotto y Piccolo (2009) propusieron un método donde transforman cada variable en un número índice de acuerdo a unas formulas específicas, las cuales se usan dependiendo de la situación. Los indicadores que
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componen el índice de vulnerabilidad consideran aspectos demográficos, educativos, sanitarios, de salud, económicos, productivos y laborales de la población.
En el contexto nacional el trabajo más reciente llevado a cabo por Invemar-GEO (2013a), utilizó 10 variables físicas para el análisis de la amenaza: geomorfología, erosión o acumulación, ancho de playa, pendiente de playa, grado de exposición al oleaje, estado morfodinámico, presencia de rasgos geomorfológicos, rango mareal, altura de olas y aumento del nivel del mar. Para la evaluación de la vulnerabilidad por erosión costera se usaron tres dimensiones: económica, social y conservación.
Posteriormente se detalló el factor de exposición, el cual tiene en cuenta la fragilidad corporal y estructural. Este análisis se realizó dentro del entorno SIG.
En cuanto a la evaluación y la gestión del riesgo, Contreras y Kienberger (2011), propuso un esquema general con base en los resultados de un proyecto que se realizó en distintas áreas de Europa y recogió estudios de caso de amenaza y vulnerabilidad ante diferentes fenómenos; específicamente en la costa de Portugal se realizó el análisis en erosión costera, adoptando tres componentes: exposición, fragilidad o susceptibilidad y falta de resiliencia (figura 2.4).
Figura 2.4 Esquema general de evaluación y gestión del riesgo propuesto por Contreras y Kienberger (2011).
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3. METODOLOGÍA
3.1. ÁREADEESTUDIO
3.1.1. La Barra, Buenaventura
El centro poblado La Barra se encuentra ubicado en el corregimiento No. 3 Juanchaco, Distrito Especial, Industrial, Portuario , Biodiverso y Eco - Turístico de Buenaventura, departamento del Valle del Cauca. La Barra corresponde a una planicie arenosa orientada en sentido NorOeste - SurEste, que se extiende hacia el Norte siguiendo la formación de una barra litoral, frente al estero Arrastradero (3°58´01.94”N – 77°22´49.11W) y al Sureste camino hacia el poblado de Ladrilleros (3°57´27.42”N – 77°22´22.08”W) (figura 3.1) (Consejo Comunitario La Barra, 2015). Al oeste del poblado se encuentra el Océano Pacífico y al este se encuentran formaciones de manglares que se extienden a lo largo del estero, detrás de las cuales se levantan una serie de colinas. Hacia la zona centro - sur del poblado, ubicados en la berma y parte trasera de la playa, hay quioscos que en temporada turística se utilizan como restaurantes y sitios de recreo. Esta población se comunica por un camino con el corregimiento de Ladrilleros hacia el sur. El acceso al poblado de La Barra se da vía marítima, en embarcaciones pequeñas cuando la marea esta alta. Vía terrestre se puede acceder caminando o en moto por un sendero que comunica Ladrilleros con La Barra, o también en marea baja a través de la playa, desembarcando en Juanchaco (Invemar-GEO, 2013b).
27 Figura 3.1 Localización general del poblado de La Barra en Bahía Málaga. Imagen EROS-B (2012). Norte frente al estero Arrastradero (3°58´01.94”N – 77°22´49.11W) y al Sureste camino
hacia el poblado de Ladrilleros (3°57´27.42”N – 77°22´22.08”W).
GEOMORFOLOGÍA
Planos intermareales con esteros
Corresponde a los sedimentos limosos y arcillosos con alto contenido de materia orgánica, generalmente contienen gran cantidad de mangle y morfológicamente se caracterizan por tener superficies planas de transición, inundadas la mayor parte del tiempo en función de los altos y bajos de los niveles de marea (Posada et al., 2009).
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Los planos intermareales se encuentran ubicados en la región NorOeste de La Barra, rodeando los principales esteros de la zona y se prolongan hacia el norte donde la franja elongada de esta unidad, se ve representada por una planicie ubicada detrás de la isla barrera, cerca al costado Sur de la desembocadura del río San Juan. Los planos intermareales contienen cantidades importantes de mangle y por lo tanto sus sedimentos son ricos en materia orgánica (Invemar, 2011).
Barra – Espiga
Barras arenosas elongadas, de morfología baja, dispuestas paralelas a la línea de costa, formada por procesos avanzados de progradación de cordones litorales dejando una boca que comunica hacia el mar. Su formación es producto de un proceso de acreción generado por el transporte de sedimentos por la deriva litoral, junto con las mareas, el oleaje, el viento y el aporte de sedimentos de un drenaje cercano, como se observa en La Barra (Invemar-GEO, 2013b).
CLIMA Y OCEANOGRAFÍA
Clima
El Centro Control Contaminación del Pacífico (CCCP, 2002), presentó las zonas climáticas en las que se podría dividir la costa Pacífica colombiana de acuerdo con sus características meteorológicas (figura 3.2): Zona Norte: comprendida desde punta Ardita hasta Pizarro (aproximadamente entre las latitudes 7° 08’ y 4° 57’ Norte). Zona Centro: comprendida desde Pizarro hasta punta El Coco – Gorgona (aproximadamente entre latitudes 4°57’ y 3° 00’ Norte). Zona Sur: área comprendida desde punta El Coco - Gorgona hasta Cabo Manglares (aproximadamente entre latitudes 3° 00’ y 1°36’ Norte).
29 Figura 3.2 Delimitación de zonas climáticas en el Pacífico colombiano. Fuente: CCCP, 2002.
El clima en la Zona Centro del Pacífico colombiano (correspondiente al área de estudio) es predominantemente cálido, muy húmedo, con altas temperaturas y precipitaciones durante la mayor parte del año. En zonas de ascenso cerca de la cordillera Occidental, el enfriamiento de las masas de aire provoca la condensación, y por consiguiente, la formación de nubosidad y de precipitaciones. El área donde limita la zona Norte y Central, que se encuentra en la cuenca hidrográfica del río San Juan, se caracteriza por contar con dos períodos de precipitaciones. Durante los meses de abril a noviembre se presenta una temporada de lluvias abundantes, en la cual se recibe aproximadamente el 70% de la precipitación anual. La otra temporada es menos lluviosa y corresponde a la época comprendida entre diciembre y marzo (cuando el cinturón nuboso se ha desplazado hacia el Sur). En esta zona se registran precipitaciones que fluctúan alrededor de los 8000 mm/año, lo que determina que sea la hoya hidrográfica con mayor precipitación para todo el territorio colombiano (CCCP, 2002 en Invemar-GEO, 2013b).
Oceanografía
Las mareas en la costa Pacífica colombiana son del tipo semidiurno, registrando dos mareas altas y dos bajas con un período aproximadamente de 12.5 horas. La
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existencia de las variaciones del nivel del mar, genera la formación de corrientes de marea, principalmente en el interior de bahías y estuarios. Estas corrientes, pueden alcanzar velocidades cercanas a 1.5 m/s sobre todo durante las mareas vivas (CCCP, 2002). La oscilación de la marea en el océano abierto es del orden de los 50 cm, no obstante, esta variación del nivel medio hacia la costa se amplifica por efecto de los contornos, llegando a producir variaciones de nivel de hasta 4 o 5 m (Tejada et al., 2003).
3.1.2. Isla de San Andrés (playa de Sprat Bight)
El Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, está ubicado en el sector occidental del mar Caribe o de las Antillas, al noroeste del territorio continental nacional de Colombia, aproximadamente a 700 km de la costa norte colombiana, siendo así, el territorio más septentrional del país. El Archipiélago consta de tres islas:
San Andrés, Providencia y Santa Catalina, además de un conjunto de cayos, cuya elevación sobre el nivel del mar en general es apenas de 1 a 6 m. El área de interés de este trabajo, corresponde a la isla de San Andrés, esta se encuentra entre 12°28’55” y 12°35’37” de latitud Norte y 81°40’49” y 81°43’23” de longitud W; tiene un contorno alargado en sentido NNE con 12.6 km de longitud, 3.7 km de ancho máximo y una superficie promedio de 28 km2 (MADS-Invemar, 2012). Específicamente este estudio se realizó en la playa de Sprat Bight, la cual se localiza en el extremo Norte de la isla(figura 3.3); esta tiene una longitud de 1590 m desde el antiguo sector de La Fonda Antioqueña (ahora Juan Valdez) al oriente, hasta la Cooperativa de pescadores en el extremo occidental y está limitada por el paseo peatonal, el cual fue construido entre los años 2004 y 2005 (Invemar – GEO, 2014).
31 Figura 3.3 Localización general de la isla de San Andrés y la playa de Sprat Bight (circulo
verde).
GEOMORFOLOGÍA
Playas
Estas se encuentran en sectores norte y oriental de la isla, siendo las más importantes las localizadas en Sprat Bight, Rocky Cay, Sound Bay, Decamerón San Luis, Tom Hooker y Elsy Bar. Estas playas tienen amplitudes variables entre los 10 y 15 m, con excepción de la playa de Sprat Bight donde se alcanzan hasta 60 m (Invemar-GEO, 2014).
CLIMA Y OCEANOGRAFÍA
Clima
El clima del área es tropical seco y estacional, debido a la influencia de los cambios de posición de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) (Nystuen y Andrade, 1993) y a los vientos Alisios del noreste (NE). La velocidad promedio anual del viento
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es 4,5 m/s; a principio de año cuando la ZCIT está en la posición más sur, se presenta la época seca en el Caribe (diciembre a marzo) y los vientos predominantes son del N y NE; entre los meses de abril a julio es la época conocida como “veranillo de San Juan”, siendo el mes de julio en el que se presentan los vientos más fuertes (6 a 7 m/s); entre agosto y noviembre la ZCIT se encuentra en la posición más norte, se genera la época de lluvias y los vientos en los meses de septiembre y octubre son más suaves (2 a 3 m/s) (Mesa, Poveda y Carvajal, 1997; González y Hurtado, 2012).
La dirección del viento predominante es NE, aunque en los meses de junio, julio y septiembre la dirección predominante es E (González y Hurtado, 2012; Invemar-GEO, 2014).
Oceanografía
El oleaje responde a los patrones de variación espacio-temporal de los vientos en el Caribe (Mesa et al., 1997). La dirección, período y la altura del oleaje en el Caribe colombiano están directamente relacionados con el patrón de los vientos. Según Mesa-García (2009), el comportamiento del oleaje muestra una conducta bimodal asociada al comportamiento de los vientos Alisios del noreste, presentando dos períodos de vientos y oleajes intensos (bajas precipitaciones) y dos períodos de vientos y oleajes débiles (altas precipitaciones) (Invemar-GEO, 2014).
Respecto a la marea, esta es mixta principalmente diurna (Kjerfve, 1981), es decir, presenta dos pleamares y dos bajamares durante el día, pero una más alta y más baja que la otra. El rango de la marea en el Caribe oscila entre 20 y 30 cm, rara vez excede los 50 cm, catalogándola como micromareal (Wiedeman, 1973; CCI, 2009). Según el IDEAM (2012), el monitoreo de las mareas en San Andrés se lleva a cabo en una estación mareográfica ubicada en las instalaciones de la base naval San Luis de la Armada Nacional, la cual registra datos desde enero de 1997 hasta la fecha. Los datos derivados de esta estación muestran que las mareas en San Andrés son de tipo diurno mixto con valores máximos del nivel del mar (pleamar) entre los meses de enero y julio y los mínimos (bajamar) en abril y octubre (Invermar-GEO, 2013a).
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3.2. METODOLOGÍAGENERAL
El esquema metodológico general (figura 3.4), parte de 3 componentes principales:
geomorfológico, oceanográfico y socioeconómico, generados como información geográfica, es decir, localizada en el espacio geográfico. Dentro de cada componente se obtienen datos derivados de diferentes variables, introducidas en una matriz a través de un análisis multicriterio y desarrollado en un SIG; estos datos son adquiridos a partir de información secundaria, levantada en campo (censos poblacionales y Geomática) y mediante procesamiento de imágenes de satélite o trabajo de laboratorio.
Los dos primeros componentes principales: el geomorfológico y oceanográfico son la fuente principal para el análisis de la amenaza por erosión costera, ya que son los principales detonadores de este fenómeno, la evolución litoral analizada a través de la herramienta DSAS (Digital Shoreline Analysis System), es fundamental para la evaluación de la amenaza por erosión costera e implementada en las dos zonas de estudio; el tercer componente principal, el socioeconómico se usa en el análisis de la vulnerabilidad. Para la evaluación de la vulnerabilidad se adaptaron dos metodologías, esto con el fin de aprovechar sus beneficios a nivel de escala e implementación sobre la línea de costa colombiana. En el poblado de La Barra (Pacífico colombiano) el análisis de la vulnerabilidad se hizo a nivel predial, en las dimensiones física (estructural) y socioeconómica (corporal), para el Caribe colombiano en la playa de Sprat Bight (San Andrés) el análisis de la vulnerabilidad se realizó a nivel de comunidad con la vulnerabilidad total, la cual tiene en cuenta 6 dimensiones de análisis.
El SIG es implementado en todas las etapas del proceso de evaluación y paralelo a este proceso, igualmente se lleva a cabo el tratamiento general de desarrollo de un SIG en sus etapas: adquisición de información geográfica, procesamiento y análisis, integración, resultados y salidas gráficas.
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Figura 3.4 Esquema metodológico general.
3.3. INFORMACIÓNGEOGRÁFICA
3.3.1. Adquisición e integración de la información
Imágenes de sensores remotos
Las imágenes provenientes de sensores remotos, comúnmente tienen una localización geográfica aproximada, según el nivel de procesamiento que brinda el proveedor. Sin embargo las diferencias con respecto a la realidad pueden ser desde unos pocos metros hasta kilómetros de desplazamiento. Por lo anterior es necesario realizar un análisis de la precisión posicional de estas, y, si es necesario, realizar la georreferenciación y registro de las imágenes. Para este propósito se determinó un procedimiento de muestreo que consistía en el levantamiento de vías y puntos de control, para realizar el ajuste posterior de la imagen. Se realizó una salida de campo con equipos GNSS Topcon GRS, en modo diferencial para la adquisición de puntos en modo estático y se trazaron algunas vías del sector. Se utilizó como base la estación de datos RINEX del IGAC en San Andrés y en Buenaventura para realizar la corrección de datos diferencial en postproceso.
Como información base para los levantamientos cartográficos de este estudio y para las dos zonas, se usaron las siguientes imágenes aportadas por el Invemar (tabla 3.1), estas imágenes son usadas para la digitalización de la línea de costa, para lo que se requiere que su resolución espacial sea de buen detalle:
Tabla 3.1 Relación de imágenes de sensores remotos de las dos áreas de estudio
Sensor Fuente Espectro Resolución Fecha Imagen Área
Fotografía aérea IGAC - INVEMAR 1990 San
Andrés Ikonos Proyecto INVEMAR NIR,R,G,B 1m, 4m 01/12/2002 San
Andrés
Ultra Cam IGAC - INVEMAR R,G,B,Pan 0.07m 17/04/2007 San
Andrés Eros-B MADS-Invemar Pancromático 5 m 23/11/2012 La Barra Rapid-Eye MADS-Invemar B, G, R, NIR 15 m 10/12/2012 La Barra
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Captura de datos SIG
La captura de datos SIG se hizo por medio del uso del equipo Topcon GRS-1 (Geodetic Rover System), el cual tiene un receptor de satélite GNSS (Global Navigation Satellite System) que actualmente integra el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de los Estados Unidos y el Sistema Orbital Mundial de Navegación por Satélite (GLONASS) de la Federación Rusa (GPS + GLONASS). Este receptor tiene la capacidad de DGPS (Diferencial GPS) que permite una corrección diferencial con precisión de centímetros. El uso de esta tecnología permitió la toma de datos para postproceso estático y como controlador móvil en topografía. De igual manera se utilizó un navegador GPS marca Garmin GPSMap 078S para georreferenciación de rasgos con menor precisión. Por último los datos son descargados y corregidos en el software TopCon Tools.
Configuración de coordenadas y formatos
La información cartográfica se trabajó en coordenadas geográficas WGS 84, capas que aportó el Laboratorio de Sistemas de Información Geográfica LabSis del Invemar. Para las capas producidas en este trabajo se usó el sistema de proyección MAGNA Colombia Oeste y en las coordenadas geográficas WGS 84. Esta proyección en planas está dada en la opción de realizar cálculos de áreas.
En cuanto a los formatos de uso de la información cartográfica base y temática, se presentó en archivos vector shapefile (.shp). En los procesos de descarga GPS se usaron archivos de Mapsource (.gdb) y archivos de Google Earth (.kml). El uso de imágenes raster y las salidas graficas de figuras y mapas, fueron exportadas en formato imagen JPG.
SIG – Procesamiento de datos
Para las dos zonas de estudio, el primer paso se ejecutó en el software Global Mapper, dicho programa es una aplicación que combina una gama completa de herramientas de tratamiento de datos espaciales con acceso a una variedad sin precedentes de formatos
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de datos. En este se realizó la cuadrícula o segmentación sobre la línea de costa, dicha cuadrícula es la mínima unidad espacial de análisis de información para la evaluación de la amenaza, cada una tiene una medida de 100 x 100 m y corresponde a introducir información cada 100 metros de línea de costa, se definió esta medida para alcanzar escalas de trabajo a 1:10.000, cada unidad está representada como un polígono el cual es exportado en archivo shape (figura 3.5), finalmente es ingresado al software ArcGis 10.1. ArcGis funciona como un sistema de información geográfico (SIG) ideal para el análisis multivariado y el procesamiento de datos espaciales, además de las salidas gráficas.
Figura 3.5 Segmentación elaborada en el software Global Mapper.
3.4. EVOLUCIÓNDELALÍNEADECOSTA-DSAS(DIGITALSHORELINE ANALYSISSYSTEM)
El estudio de la evolución litoral a mediano plazo se realizó calculando los cambios semi- cuantitativos (acumulación y/o erosión) a lo largo de una costa determinada a partir de la comparación de fotos aéreas, imágenes de satélite y recorrido en campo con un Sistema de Posicionamiento Global GPS (Thieler, Himmelstoss, Zichini y Ergul, 2010). Para el año 2014 se levantó en las zonas críticas establecidas una línea de costa mediante GNSS, con corrección DGPS (diferencial) en post-proceso. Se realizó la consulta de imágenes satelitales según la disponibilidad en LabSIS (Laboratorio de Sistemas de Información - INVEMAR) o las entidades ambientales de la región. La extensión DSAS de ArcGis fue desarrollada por el Servicio Geológico Norteamericano (USGS), calcula parámetros estadísticos que indican el estado y las tendencias evolutivas para períodos de tiempo específicos. Dentro del trabajo se empleó el End Point Rate (EPR) que es la relación de la distancia entre la línea de costa más antigua y la más reciente, y el lapso de tiempo en años entre ambas líneas como medida principal, y está dada en tasas de erosión en m/año (Thieler y Danforth, 2005). Estos datos se dan sobre la definición de unos transectos transversales a las líneas de costa y son los que marcan los resultados.
Al usar el DSAS, el primer paso consiste en definir una línea base fija, paralela a las líneas de costa digitalizadas. A partir de esta línea base el DSAS permite trazar de manera semiautomática transectos perpendiculares a esta línea y que cortan a las líneas de costa disponibles, separados entre sí a una distancia definida por el usuario y que debe estar acorde a la escala de trabajo. Las intersecciones de los transectos con las líneas de costa se emplean para cuantificar a lo largo de cada transecto, la distancia entre la línea base y las posiciones de la línea de costa de las distintas fechas (Invemar-GEO, 2013b).
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3.5. AMENAZAPOREROSIÓNCOSTERA
Todas las variables usadas fueron evaluadas y clasificadas a partir de dos fuentes: i) la información contenida en la literatura existente sobre el área de estudio, principalmente dos publicaciones, el “Diagnostico de la erosión y sedimentación en la zona costera del Pacífico colombiano” (Posada et al., 2009) y “Diagnostico de la erosión costera del territorio insular colombiano” (Posada et al., 2011) y ii) la comprobación de la información y colecta de nuevos datos mediante salida de campo. Los cambios recientes para la línea de costa se determinaron a partir de la comparación de imágenes de satélite y levantamiento DGPS.
Para evaluar la amenaza (A) por erosión costera fue necesario analizar su peligrosidad, la cual se mide como la probabilidad de que ocurra un fenómeno de una determinada intensidad en una zona concreta. Por tanto, la peligrosidad depende de dos factores intrínsecos al propio fenómeno: su Magnitud (M) y su frecuencia de ocurrencia (O) (Alcántara-Carrió, 2008). El otro componente para la evaluación de la amenaza es la susceptibilidad del terreno (S), definida como el grado de propensión de un segmento de la línea de costa a desarrollar un proceso de desgaste (Martínez et al., 2005). La evaluación de la amenaza se realizó bajo la sumatoria de sus tres factores:
A = M + O + S
Magnitud (M)
La magnitud está dada por el nivel de energía de los distintos fenómenos que inciden en la zona costera, de esta manera a mayor energía del fenómeno, mayores son los efectos negativos y por tanto, mayor es su peligrosidad. No se tuvo en cuenta eventos extremos, solo condiciones normales que si van en ascenso el SIG permite modificar. Se utilizaron tres variables que se muestran en la Tabla 3.2. Estas variables fueron adaptadas de Gortniz (1990), Gortniz et al. (1994) y Merlotto y Bértola (2010).
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La amplitud mareal: está dado por la diferencia entre los niveles de pleamar y bajamar, los datos fueron extraídos de las tablas de marea pronosticada del IDEAM (IDEAM, 2012).
La altura de la ola media en rompiente: cuando las olas llegan a las costas aumentan su altura y este proceso de hidrodinámica altera las condiciones de la playa, los datos fueron extraídos de Invemar-GEO (2013b), Invemar-GEO (2014), Thomas, Nicole-Lerma y Posada (2012) y Thomas, Ricaurte-Villota y Coca-Domínguez (2014).
Aumento del nivel del mar: según el IPCC (2007) la tendencia global de ascenso del nivel del mar es de 1.7 ± 0.3 mm/año, no se tienen datos específicos para cada área de estudio.
Ocurrencia (O)
Atendiendo a su frecuencia de ocurrencia, la peligrosidad de las amenazas se clasificó en: futuro (evento que nunca ha ocurrido pero la información disponible no permite descartar su ocurrencia), pasado (evento ya ocurrido en el lugar o en condiciones similares) e presente (evento detectable o evidente), estos rangos se definieron a partir de las experiencias en talleres con la comunidad, los cuales al observar los mapas de erosión costera encontraban que existían lugares con erosión que no marcaba el mapa o viceversa. Las variables que se usaron para esta medición fueron dos: variación en la línea de costa y ocurrencia (Tabla 3.3). El uso de estas variables se adapta de la variable propuesta por Gortniz (1990) y Gortniz et al. (1994) “Shoreline erosion/acretion (m/year)”
y Merlotto y Bértola (2010) los cuales representan las tasas de erosión o acreción (m/año) como la dinámica de evolución histórica de la línea de costa. Las tasas de variación en la línea de costa es resultado del trabajo de campo con medición de DGPS y la digitalización de esta de imágenes de satélite, posteriormente las tasas se obtuvieron por medio de la herramienta DSAS. La ocurrencia se obtuvo de Posada et al., (2009) y Posada et al., (2011), en la cual se pudo observar si para esos años hubo o no erosión en las áreas de estudio consideradas y en que intensidad.
Susceptibilidad (S)
Finalmente, la peligrosidad también depende de la susceptibilidad de cada zona, es decir, su tendencia o predisposición a una determinada amenaza, en función de sus
