O Modelo de Água Nacional: Prevendo o Futuro

Nos Estados Unidos, os desastres de inundação representam alguns dos eventos de risco natural mais caros em termos de perda de vidas e propriedades. Apenas nos últimos 20 anos, quase 60% das declarações de grandes desastres feitas pelo presidente dos EUA foram para eventos de inundação, e pelo menos 20 delas resultaram em danos superiores a US$ 1 bilhão.

A base atual para previsões de água é uma rede de ~8.000 medidores de fluxo, mantida pelo United States Geological Survey (USGS). Os medidores fornecem dados de nível de água em tempo real que, por sua vez, são usados pelos meteorologistas para prever as características do nível de água a montante e a jusante do medidor. Embora a rede existente de medidores tenha sido metodicamente projetada para produzir as previsões de água mais abrangentes, atualmente, apenas 3% de todas as milhas de rios e córregos dos EUA estão a jusante de um medidor (figura 1). Isso representa uma clara lacuna de serviço, especialmente no caso de eventos de inundação.

Confrontada com o desejo e a necessidade de previsões e mapeamento de recursos hídricos aprimorados, a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) embarcou em uma transformação das capacidades de previsão de água do país por meio do National Water Model (NWM), uma abordagem do século XXI sobre previsão de água. O NWM combina recursos de modelagem avançados, mapeamento topográfico preciso e observações em tempo real (de medidores de fluxo do USGS) para produzir previsões objetivas de alta fidelidade "nível de rua" de fluxo em 2.7 milhões de alcances de fluxo em todo o país (figura 2) - ou 3.3 milhões quilômetros de vias navegáveis.

Esta evolução do NWM deve-se em parte à parceria da NOAA com a Esri. A partir de 2014, o Office of Water Prediction (OWP) da NOAA explorou de forma colaborativa, com engenheiros da Esri, o conceito de um sistema de informação geográfica empresarial (EGIS) que poderia se tornar o motor para pesquisa e desenvolvimento de atividades geoespaciais para apoiar o NWM, como também, o desenvolvimento de serviços de dados analíticos. Isso ajudaria não apenas o desenvolvimento do modelo, mas também a exploração da inteligência que poderia ser obtida a partir da saída do modelo. Em 2016, este EGIS tornou-se realidade através do Esri Enterprise Advantage Program (EEAP) e da implantação do ArcGIS Enterprise no NOAA/National Weather Service (NWS) National Water Center. Este sistema está em vigor hoje e inclui um portal front-end, como também, um conjunto de sites do ArcGIS Server.

Em 6 de Março de 2018, a NOAA implementou a versão 1.2 do Modelo de Água Nacional, que se baseia no sucesso das versões anteriores e produz análises e previsões de vazão mais precisas. O maior grau de precisão se deve em parte a um grande aumento no número de observações assimiladas no modelo, incluindo 680 medidores de fluxo USGS adicionais (um aumento de quase 10%) para ajudar a melhorar a simulação de fluxo do modelo. Ao todo, o maior grau de precisão fornecido pela versão 1.2 pagará dividendos tanto para o gerenciamento rotineiro da água quanto para a tomada de decisões durante eventos de alto impacto. O EGIS está sendo usado para teste e desenvolvimento de serviços de dados experimentais que suportam briefings hidrológicos de rotina das condições atuais e previstas de recursos hídricos dos NWS River Forecast Centers. O NWC EGIS também é o centro para uma série de serviços de mapa e aplicativos da web que colocam a saída do NWM em contexto para o usuário final.

Em seguida, a versão 2.0 do Modelo de Água Nacional deve ser lançada no início de 2019. A versão 2.0 fornecerá cobertura pela primeira vez para o Havaí, fornecendo fluxo e outras orientações hidrológicas para previsores, equipes de emergência, gerentes de recursos hídricos e outros nas ilhas. Também representará um grande passo a frente no envolvimento com o clima, água e empreendimento climático –um componente-chave da visão do Serviço Nacional de Meteorologia para criar uma Nação Preparada para Clima. Como parte da atualização da versão 2.0, o código do Modelo de Água Nacional será organizado em uma série de bibliotecas recuperáveis, tornando-as gratuitas e abertas para uso por pessoas de fora do governo federal. Essa abordagem de desenvolvimento comunitário abre as portas para a criação de soluções geograficamente específicas, de valor agregado e sob medida que fecharão a lacuna entre a ciência e as pessoas que precisam de informações sobre recursos hídricos para protegê-los e apoiá-los.

Talvez o mais empolgante dos recursos emergentes sejam os serviços de dados que convertem as previsões oficiais do NWS River Forecast Center em um conjunto de serviços experimentais de mapeamento de inundações. Esses serviços demonstrativos darão início a uma era de novos serviços de apoio à decisão baseados em impacto para previsão de água.

O Modelo de Água Nacional representa um salto progressivo para enfrentar os desafios da água de amanhã. Com o tempo, e com a parceria contínua com a Esri, os resultados do Modelo Nacional de Água continuarão a ser mais usados pelos meteorologistas do Serviço Nacional de Meteorologia para complementar as previsões tradicionais de água e fornecer previsões melhores e mais oportunas para atender às crescentes necessidades das partes interessadas.