Plan Ribera. Guía de interpretación de los mapas

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Como parte del “Plan estatal de protección de la ribera del mar contra la contaminación” se ha llevado a cabo un análisis de riesgos ambientales de contaminación de la costa por posibles derrames de hidrocarburos (HC). Por no estar interconectadas, el análisis se ha hecho por separado para cada una de las 3 regiones siguientes: Noratlántico, Mediterráneo – Golfo de Cádiz y Canarias. Dicho análisis ha consistido en lo siguiente:

  1. Clasificación de los hidrocarburos
  2. Identificación y caracterización de las fuentes potenciales de derrame.
  3. Estudio probabilístico de los derrames
  4. Estudio probabilístico de las condiciones oceano-meteorológicas
  5. Tramificación de la línea de costa
  6. Determinación de los tramos afectados y de la intensidad de la contaminación
  7. Distribución de probabilidad de la intensidad de la contaminación (riesgo de contaminación en términos de su intensidad)
  8. Determinación de las vulnerabilidades ecológica y socioeconómica de cada tramo de costa
  9. Definición de las funciones de impacto y cálculo de los daños
  10. Distribución de probabilidad de las severidades de daño (riesgo de contaminación en términos de los hipotéticos daños)
  11. Riesgo total al que está sometido cada tramo

    Clasificación de los hidrocarburos

    Se han considerado 4 tipos de hidrocarburos: crudo, fueloil pesado, fueloil medio y gasoil.

    Identificación y caracterización de las fuentes potenciales de derrame.

    Se han considerado como fuentes potenciales los accidentes de los buques, la carga y descarga de HC en los puertos y la extracción de crudo en la plataforma Casablanca, frente a Tarragona.

    Para los primeros se ha considerado como ubicación posible cualquier punto de las aguas jurisdiccionales españolas y algunas zonas contiguas próximas al territorio español (a distancias inferiores a unos 60 km). Se han dividido éstas en celdas de 15’ × 15’ de latitud y longitud y a efectos de cálculo se hace la simplificación de que cualquier accidente que pudiera producirse en el interior de una celda se produce en el centroide de la parte de ésta no ocupada por tierra. Se han empleado 647 celdas en la región “Noratlántico”, 573 celdas en la región “Mediterráneo-Golfo de Cádiz” y 776 celdas en la región “Canarias”.

    En cada celda se han recopilado los datos del sistema de identificación automática de buques (AIS) y del sistema de vigilancia de buques pesqueros (VMS) correspondientes a un año y se han cruzado con una base de datos de buques para conocer las características de cada buque identificado. Se supone que los petroleros transportan crudo, que los pesqueros (datos VMS) usan gasoil como combustible y que de los restantes buques (datos AIS), la mitad usan fueloil medio y la otra mitad, fueloil pesado. Los buques se han agrupado en varios rangos por tamaño y para cada uno de ellos se ha hecho una estimación del volumen de derrame, resultando un total de 24 escenarios de posibles derrames en cada una de las celdas.

    En el caso de la carga y descarga de HC en los puertos en los que existe esta actividad,  para cada uno de los 4 tipos de HC estudiado se han considerado 12 escenarios posibles de derrame potencial durante las transferencias (3 caudales posibles x 2 sistemas de bloqueo del caudal en caso de rotura de la tubería x 2 tamaños de rotura), lo que da un total de 48 escenarios posibles de derrame en cada puerto en el que se manipulen los 4 tipos de HC, para cada uno de los cuales se ha estimado el volumen derramado. Para tener en cuenta que en los puertos existe un Plan Interior Marítimo se ha considerado que por la bocana solo sale el 60% del volumen derramado.

    Respecto a la plataforma Casablanca, que explota varios pequeños campos de petróleo enviándolo al puerto de Tarragona mediante una tubería submarina, se han modelizado los incidentes de contaminación debidos a derrames por rotura de las tuberías o de los “risers”. También se ha tenido en cuenta la posibilidad de una erupción incontrolada (“blowout”) y de derrames del gasoil utilizado en la plataforma como combustible y del crudo almacenado en ella de forma transitoria. Agrupando algunos casos de volúmenes de derrame parecidos resultan en total 11 escenarios de derrame potencial, para cada uno de los cuales se ha estimado el volumen derramado y su ubicación geográfica.

    Estudio probabilístico de los derrames

    En el caso de los accidentes de buques, a partir de los casos recogidos en una base de datos suministrada por la D.G. de la Marina Mercante se calculan unas tasas medias de accidentes con derrame de HC (expresadas como nº de derrames/buque-hora) para cada región. Multiplicando estas tasas medias por el nº de buques-hora de cada rango de tamaño que están presentes en la celda durante un año y por unos factores de corrección que tienen en cuenta el clima marítimo de cada celda, el año de construcción y la bandera de los buques que han estado presentes en la celda en cuestión, la densidad de tráfico (cercanía o lejanía de la costa) y la fracción de la superficie de la celda que en su caso forme parte de un dispositivo de separación de tráfico se calcula la frecuencia anual de ocurrencia de cada uno de los 24 escenarios de posibles derrames en cada una de las celdas.

    En el caso de la carga y descarga de HC en los puertos, para calcular las frecuencias anuales de ocurrencia de accidentes durante la transferencia de HC para cada uno de los en los puertos se ha partido de las tasas de ocurrencia que aparecen en la publicación “Guidelines for quantitative risk assessment (Purple book)” del Ministerio de Medio Ambiente y Planificación Espacial de la Vivienda del gobierno de Holanda. El tiempo de utilización del sistema de transferencia se calcula para cada puerto dividiendo el volumen anual movido por los caudales nominales del sistema para cada tipo de HC.

    En el caso de la plataforma Casablanca las frecuencias anuales se han calculado multiplicando las longitudes de las diferentes tuberías submarinas por las tasas de ocurrencia de rotura tomadas de la publicación 434-4 (Riser & pipeline release frequencies) de la serie “Risk Assessment Data Directory” de la International Association of Oil & Gas Producers (OGP).

    Estudio probabilístico de las condiciones oceano-meteorológicas

    El desplazamiento y la evolución de las propiedades de la mancha de HC por meteorización (esparcimiento, evaporación, dispersión, emulsión con agua incorporada  si se trata de crudo o de fuel pesado, disolución, descomposición) en caso de derrame está determinado por las condiciones océano-meteorológicas. También dependen de éstas las condiciones de navegabilidad, que influyen en  la tasa anual de accidentes. Como dichas condiciones océano-meteorológicas son muy variables se han considerados múltiples situaciones y se ha asignado una probabilidad a cada una de ellas.

    Para el viento y el oleaje se han utilizado las bases de datos históricos SIMAR-44 y WANA de Puertos del Estado. Para las corrientes,las bases de datos sintéticos del modelo Atlantic-Iberian Biscay Irish Ocean Physics Analysis and Forecast (IBI), disponibles mediante el servicio MYOCEAN.

    Las trayectorias se han determinado componiendo vectorialmente la deriva debida al viento con la velocidad de la corriente y agrupando los resultados para cada celda en una rosa de corrientes de 16 sectores con 3 velocidades en cada sector (variables de un sector a otro y de una celda a otra), cada una de las cuales con una probabilidad asociada.

    Tramificación de la línea de costa

    Tomando como base la línea de cota cero de las cartas náuticas a escala 1:50.000, se ha corregido para ajustar los detalles con las ortofotografías del PNOA y para darle una topología correcta. Después se ha llevado a cabo una tramificación de dicha línea de costa  por municipios costeros. Los municipios con gran longitud de costa se han dividido en tramos más pequeños según su fisiografía y orientación. Estos tramos constituyen la “variable independiente” a la cual se refieren los resultados de todos los cálculos de riesgos y de todos los mapas de presentación de resultados

    La situación e identificación de cada tramo puede consultarse en el mapa-guía que puede descargarse desde esta misma web. De sus 93 hojas, las 50 primeras corresponden a la región “Mediterráneo-Golfo de Cádiz”; de la 51 a la 73 corresponden a la región “Noratlántico” y de la 74 a la 93, a la región “Canarias”. La parte del mapa-guía correspondiente a cada región también se puede descargar por separado (Mediterráneo-Golfo de Cádiz, Noratlántico o Canarias). El identificador de cada tramo es simplemente un número asignado correlativamente en sentido horario tanto para la península como para cada una de las islas. La numeración empieza con el número 1 para cada una de las 3 regiones.

    El objeto de este mapa-guía consiste en que el usuario pueda identificar el número de tramo que corresponde a cualquier punto de la costa española con el fin de poder luego consultar en las tablas disponibles en esta web los valores de las diferentes variables calculadas en el análisis de riesgos ambientales y que, de forma gráfica pero con menor resolución, puede consultarse también en los restantes mapas disponibles también en esta web.

    Determinación de los tramos afectados y de la intensidad de la contaminación

    Cualquiera que sea el origen de las manchas iniciales producidas por los derrames, se supone que siguen trayectorias rectas que parten de cada celda y que se recorren con tres velocidades diferentes calculadas mediante suma vectorial de las derivas debidas al viento y de las corrientes generales para dieciséis sectores de dirección diferentes. Se consideran todas las trayectorias que terminan en la costa española y se agrupan por conjuntos que van a parar a un mismo tramo de costa. Como representante de cada grupo se elige la trayectoria que une el centro de la celda con el centro del tramo y se le asocia la frecuencia anual conjunta del grupo, producto de la probabilidad de que la trayectoria pertenezca al grupo por la frecuencia anual del escenario de derrame considerado.

    Para cada incidente de contaminación (combinación de una trayectoria y un escenario de derrame), teniendo en cuenta la intensidad del viento asociada a esa dirección y el nivel de agitación por oleaje típico de esa celda, se calcula la cantidad de hidrocarburo (m3) que llega al tramo (tras sufrir los procesos de meteorización y emulsificación) y el diámetro medio de la mancha. Para ello se utilizan modelos sencillos de simulación que se han diseñado para esta aplicación y se han calibrado con resultados de otros modelos más complejos. En los casos de crudo y de fuel pesado, que pueden emulsionar, se calculan por separado las cantidades de HC puro y de mezcla HC-agua emulsionada.

    La intensidad de la contaminación de cada tramo se determina de dos formas: por el volumen total que arriba a dicho tramo y por la severidad de la contaminación, que es el cociente entre dicho volumen y la longitud del tramo, y que se expresa en m3/km. Ambos descriptores de la intensidad de la contaminación resultan útiles. El primero, porque da una idea del esfuerzo que habría que realizar en cada municipio para llevar a cabo la limpieza de la costa. El segundo porque la intensidad del daño producido por una hipotética llegada de HC a la costa sobre cualquier comunidad biológica depende de la concentración con la que llegue. De hecho, como se verá más adelante, la severidad del daño (daño por unidad de longitud de costa) se calcula como una función no lineal de la severidad de la contaminación.

    Si el diámetro de la mancha es mayor que el tamaño del tramo, se determinan los tramos cercanos que también resultarían contaminados y la intensidad de la contaminación.

    Algunos tramos son ficticios pues representan en realidad cierres en las desembocaduras de ríos y estuarios estrechos o tramos de costa ocupados por un puerto. En estos casos se calcula el volumen de HC que llega al tramo, pero no la severidad de la contaminación.

    Distribución de probabilidad de la intensidad de la contaminación (riesgo de contaminación en términos de su intensidad)

    Para cada tramo de costa se identifican todos los incidentes que terminan produciendo contaminación en dicho tramo (unos 22.000 de media por cada tramo), ya sea porque la trayectoria le llegue directamente o porque le llegue a un tramo vecino con un diámetro de mancha suficientemente grande (el diámetro medio a la llegada a la costa es de unos 6.700 m pero los máximos son del orden de 37.000 m).
    La intensidad de la contaminación (volumen arribado y severidad) y su frecuencia anual asociada para cada incidente de contaminación del tramo considerado se van almacenando. Luego se ordenan por orden decreciente de intensidades de contaminación y se van sumando las frecuencias para obtener la frecuencia anual de excedencia correspondiente a cada intensidad de contaminación obtenida. Las curvas así obtenidas para cada descriptor de la intensidad contaminación y para cada tipo de HC constituyen la expresión más completa del riesgo de contaminación en términos de su intensidad.

    Con las curvas obtenidas para los diferentes tipos de HC en cada tramo se ha preparado una ficha resumen para el volumen arribado y otra para la severidad de la contaminación. Dichas fichas son imágenes en formato .png que pueden descargarse de esta web. El nombre del fichero correspondiente es Vxxx.png para los volúmenes de HC que arribarían al tramo correspondiente como consecuencia de los hipotéticos derrames y Sxxx.png para las severidades de contaminación, dónde “xxx” representa el número identificador del tramo de que se trate, que se puede consultar en el Mapa Guía descrito más arriba, en el apartado 5.

    Cada una de las fichas recoge las características principales del tramo:
    • Identificador del tramo
    • Provincia donde se encuentre, o nombre del cierre al que hace referencia, por ejemplo un puerto o alguna desembocadura, como por ejemplo en Gerona, el acceso a la marina de Ampuriabrava o el Río Ter.
    • Código CODINE (CÓDigo del Instituto Nacional de Estadística de provincias y municipios)
    • Longitud real del tramo
    • Las coordenadas de su punto inicial y final
    • Distancia entre estos extremos
    • El número de celdas accesibles desde el tramo.

    Esta descripción va acompañada de un plano de situación del tramo respecto a la península o a los archipiélagos junto con la situación de las celdas accesibles a él, es decir, las celdas desde las que se puede trazar una trayectoria recta hasta el tramo sin que intercepte antes en otro tramo. Algunos tramos muy interiores de la región Noratlántico (17 en total) no tienen celdas accesibles, pero les llega contaminación procedente de manchas que arriban a tramos próximos. Además, hay 2 tramos a los que no les llega nunca contaminación.

    Las fichas se completan con 4 gráficos, uno por cada tipo de HC (crudo, gasoil, fuel medio y fuel pesado). En cada gráfico se representan todos los incidentes de contaminación que afectan al mismo ordenados de menor a mayor intensidad de contaminación (el volumen (m3) o la severidad (m3/m) de HC) que llega a ese tramo de costa. En ordenadas se muestra la frecuencia anual con la que se sobrepasa cada intensidad de contaminación.

    En las gráficas de crudo y de fuel pesado se muestran 2 curvas, una que corresponde al volumen emulsionado que llega a la costa y otra, al volumen real de HC sin tener en cuenta la proporción de agua de la mezcla emulsionada.

    Como se explicó antes, existen tramos denominados cierres con características especiales, como por ejemplo, la desembocadura de un río o un estuario, o bien, costa rigidizada con las obras portuarias. Los tramos con alguna de estas excepciones se cierran con una línea recta sin tener en cuenta la longitud real de la costa por lo que el cálculo de su severidad carece de sentido. Para estos cierres se presentan las fichas de volumen de HC, pero no las correspondientes a la severidad de la contaminación.

    Existen 94 tramos tipo “cierre” en el frente Noratlántico, 26 en el frente Mediterráneo y Golfo de Cádiz y ninguno en el frente Canario. En las tablas Excel de las que se hablará más adelante se asigna el valor -1 para señalar esta característica del tramo.

    A partir de estas distribuciones de frecuencias de excedencia se han calculado los valores de intensidad de contaminación (volumen arribado o severidad de contaminación para cada uno de los tipos de HC) que se superarían una vez cada mil años. Los resultados se han representado gráficamente en forma de mapas, que pueden descargarse desde esta web.

    A partir de estas mismas distribuciones de frecuencias de excedencia se han calculado también las frecuencias de excedencia de un conjunto determinado de intensidades de contaminación y las intensidades correspondientes a otros valores de frecuencias de excedencia.

    Determinación de las vulnerabilidades ecológica y socioeconómica de cada tramo de costa

    Para la vulnerabilidad ecológica se ha definido un conjunto de tipologías de costa a las que, dependiendo de sus características, de su grado de exposición al oleaje y de si se encuentra en un espacio protegido, se les ha asignado un valor relativo que tiene en cuenta no solo su valor ecológico sino también los costes de su limpieza en caso de contaminación. Se han identificado los segmentos de costa de cada tipo y después, a cada tramo de costa se le ha asignado un valor de vulnerabilidad ecológica.

    Para la vulnerabilidad socioeconómica se ha seguido un procedimiento parecido teniendo en cuenta ahora otras variables como la población de los núcleos próximos a la costa, el tipo de ocupación del suelo, el tipo de costa, la existencia de instalaciones críticas y la relevancia del turismo y de la pesca.

    Normalizando estas vulnerabilidades entre 0 y 1 se han obtenido los índices de vulnerabilidad ecológica (IVE) y los índices de vulnerabilidad socioeconómica (IVS).

    Los resultados se han representado gráficamente en forma de mapas, documentos todos ellos que pueden descargarse desde esta web.

    Definición de las funciones de impacto y cálculo de los daños

    Se define una función de impacto como una función que, dados un tipo de hidrocarburo y una vulnerabilidad de la costa, permite convertir las severidades de contaminación en severidades de daño. Estas funciones suelen tener forma sigmoidal, parecidas a las funciones de frecuencias acumuladas de la teoría de probabilidades. Esto es debido a que para severidades de contaminación inferiores a un umbral el daño es despreciable cualquiera que sea la concentración y para severidades por encima de otro umbral el daño ya no aumenta porque se ha alcanzado el valor intrínseco del tramo de costa. Entre estos dos umbrales es donde el daño se incrementa de forma significativa al incrementarse la severidad de la contaminación.

    Teniendo en cuenta la ley psicofísica de Weber-Fechner y diversos estudios de porcentajes de individuos o de poblaciones afectados seriamente por episodios de contaminación, en el presente trabajo se han utilizado funciones del tipo logarítmico-normal. Los parámetros se han calculado a partir de los IVE e IVS considerando los dos aspectos de la vulnerabilidad: el valor intrínseco, que se corresponde con el daño máximo que se puede producir en el caso de una llegada masiva de hidrocarburos, cuando desaparece todo vestigio de vida y se supera totalmente la capacidad de resiliencia del tramo de costa considerado, y la sensibilidad, que tiene que ver con la severidad mínima de contaminación que empieza a producir efectos perjudiciales y con la relación entre incremento de daño e incremento de contaminación.

    Para cada tipo de HC y para cada tramo, en función de sus índices de vulnerabilidad IVE e IVS, se han establecido dos funciones de impacto, una para los daños ecológicos y otra para los daños socioeconómicos. Se ha considerado como unidad relativa de daño de cada tipo (UDE o UDS) el que se produciría en 1 km de costa de índice de vulnerabilidad 0,7 al que llegaran 0,04 m3 de crudo. Las funciones de impacto dan como resultado severidades de daño, que se expresan como unidades relativas de daño por unidad de longitud (UDE/km o UDS/km).

    Distribución de probabilidad de las severidades de daño (riesgo de contaminación en términos de los hipotéticos daños)

    Se parte de las agrupaciones de severidades de contaminación calculadas para todos los incidentes con un mismo tipo de hidrocarburo, junto con sus correspondientes frecuencias, que se obtuvieron para representar los gráficos de frecuencias de excedencia de las diferentes severidades de contaminación (apartado 7).
    En cada tramo de costa, para cada incidente, empleando la metodología descrita en el apartado 9, se convierte la severidad de la contaminación en severidad de daño, y se le asocia la misma probabilidad, ya que ésta es la del incidente en cuestión. Así se obtiene una agrupación de severidades de daños para cada tipo de contaminante a partir de la cual, mediante un proceso similar al explicado en el apartado 7 (ordenación de las parejas severidad-frecuencia por orden decreciente de severidades y suma acumulada de las frecuencias) se pueden representar unos gráficos de frecuencias de excedencia de las diferentes severidades de daños. Las curvas así obtenidas para cada tipo de HC y cada tipo de daño constituyen la expresión más completa del riesgo de contaminación en términos de los hipotéticos daños.

    Con las curvas obtenidas para los diferentes tipos de HC y cada tipo de daño en cada tramo se ha preparado una ficha resumen para la severidad del daño. Dichas fichas son imágenes en formato .png que pueden descargarse de esta web. El nombre del fichero correspondiente es Dxxx.png dónde “xxx” representa el número identificador del tramo de que se trate, que se puede consultar en el Mapa Guía descrito más arriba, en el apartado 5.

    Cada una de las fichas recoge las mismas características principales del tramo que aparecían en las fichas para el volumen arribado y para la severidad de la contaminación, más los índices de vulnerabilidad ecológica y de vulnerabilidad socioeconómica. También se representa el plano de situación del tramo respecto a la península o a los archipiélagos junto con la situación de las celdas accesibles a él, es decir, las celdas desde las que se puede trazar una trayectoria recta hasta el tramo sin que intercepte antes en otro tramo.

    Las fichas se completan con 4 gráficos, uno por cada tipo de HC (crudo, gasoil, fuel medio y fuel pesado). En cada gráfico se representan todos los incidentes de contaminación que afectan al mismo ordenados de menor a mayor severidad del daño que se produciría en ese tramo de costa. En ordenadas se muestra la frecuencia anual con la que se sobrepasa cada intensidad de contaminación.

    En las gráficas se muestran 2 curvas, una que corresponde al daño ecológico y otra que corresponde al daño socioeconómico. Las curvas para el crudo y el fuel pesado se representan en color azul y las del fuel medio y el gasoil en color rojo. Esto se hace para remarcar que las primeras se han calculado tomando como severidad de la contaminación la correspondiente a la mezcla emulsionada, que incluye la parte de agua contenida en la emulsión.

    No existen fichas para los tramos denominados cierres.

    A partir de estas distribuciones de frecuencias de excedencia se han calculado los valores de severidad de daño (ecológico o socioeconómico) para cada uno de los tipos de HC que se superarían una vez cada mil años. Los resultados se han representado gráficamente en forma de mapas que pueden descargarse desde esta web.

    A partir de estas mismas distribuciones de frecuencias de excedencia se han calculado también las frecuencias de excedencia de un conjunto determinado de severidades de daño y las severidades de daño correspondientes a otros valores de frecuencias de excedencia.

    Riesgo total al que está sometido cada tramo

    Para cada incidente de contaminación, multiplicando la severidad del daño (ecológico o socioeconómico) por la longitud del tramo de costa se obtiene el daño que produciría en dicho tramo ese incidente de contaminación en caso de que realmente sucediera. El resultado se expresa en unidades de daño de cada tipo (UDE o UDS).

    Multiplicando estos daños por la frecuencia anual del incidente en cuestión se obtiene los riesgos ecológico y socioeconómico asociados a dicho incidente. Como la frecuencia es adimensional, el resultado se expresa también en unidades de daño, pero se trata de un concepto diferente del explicado en el párrafo anterior porque ahora ya lleva incorporada la probabilidad de que dicho incidente ocurra. Por ello es mejor interpretar los resultados como valores expresados en unidades de riesgo ecológico o socioeconómico (URE o URS). De acuerdo con esto, la unidad de riesgo puede definirse como el riesgo al que está sometido un tramo para el que solo existe un incidente de contaminación que le pudiera afectar, cuya frecuencia anual sea de una vez cada 1 000 años, y tal que el daño que produjera en dicho tramo fuera de 1 000 unidades de daño. También puede definirse como el riesgo al que está sometido un tramo para el que existen 10 000 incidentes de contaminación que le pueden afectar, cada uno de ellos con una frecuencia anual media de una vez cada 100 000 años, y tal que el daño medio que produjera cada incidente en dicho tramo fuera de 10 unidades de daño.

    Sumando los riesgos de todos los incidentes de contaminación con un mismo tipo de HC se obtiene el riesgo total de daño al que está sometido el tramo por contaminación con ese tipo de HC. Sumando los riesgos para los cuatro tipos de HC se obtiene el riesgo total de daño por contaminación por HC.

    Los resultados de estos cálculos para cada uno de los tramos de cada una de las tres regiones se exponen en forma de mapas que pueden descargarse desde esta web.

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