Estado del arte

Aunque la ocurrencia de movimientos en masa ha afectado la población del Valle de Aburrá desde principios del siglo pasado, estudios que evalúen las condiciones de susceptibilidad y amenaza ante movimientos en masa en el Valle de Aburrá solo surgen a partir de la década de los 80. Los primeros estudios dirigidos en entender los depósitos originados por grandes movimientos en masa y su relación con el origen del valle iniciaron con los trabajos de Shelmon [1979] y Hermelin [1984]. Este último autor plantea la necesidad de llevar a cabo estudios de zonificación de amenaza en las laderas y establecer una reglamentación para la construcción basados en las condiciones de amenaza y riesgo del Valle de Aburrá. Sin embargo solo después de la ocurrencia del desastre de Villatina en 1987, se inician la elaboración de estudios de amenaza por movimientos en masa en el Valle de Aburra.

Entre estos estudios se destacan Chica [1989], Ingeominas [1990], y Florez et al. [1996], quienes aplican esencialmente métodos heurísticos utilizando variables morfológicas. En la primera década del presente siglo se dan inicio a los estudios de amenaza para su incorporación en los planes de ordenamiento territorial basados en métodos heurísticos. Como parte de los estudios para la incorporación de la gestión del riesgo de desastres en el ordenamiento territorial, se han elaborado dos estudios entre la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, y el Area Metropolitana del Valle de Aburrá. El primero de ellos del Valle de Aburrá and de Colombia. [2009] se implementaron modelos de redes neuronales para evaluar la amenaza por movimientos en masa; y para el segundo del Valle de Aburrá and de Colombia [2012] se implementaron las guías metodológicas Peña [2016], Castiblanco et al. [2017] del Servicio Geológico Colombiano que acogen las directrices dadas en el Decreto 1807 de 2014, utilizando métodos estadísticos bivariados (Peso de la Evidencia) para la evaluación de la susceptibilidad por movimientos en masa. La capacidad predictiva del método de Pesos de Evidencia (WoE) frente a otros métodos bivariados ha sido evaluada en distintos contextos: en el Valle de Aburrá, Aristizábal et al. [2019] contrastó el WoE con la regresión logística multivariada, encontrando un área bajo la curva muy similar entre ambos (77,8% para la regresión logística frente a 76,8% para el WoE), aunque concluye que el WoE resulta más robusto para analizar factores condicionantes individuales y asignarles pesos significativos, reduciendo el sesgo del criterio experto. En estudios comparativos internacionales en terrenos análogos –como las estribaciones del Himalaya en Nepal (Bhandari et al., 2024, Sustainability) y la región montañosa del Rif en Tánger, Marruecos (Bousta y Ait Brahim)– el WoE ha mostrado sistemáticamente tasas de éxito y predicción superiores al 70% (hasta 85% en validación), superando en general a otros métodos bivariados como Frequency Ratio, Shannon’s Entropy e Information Value, aunque las diferencias entre estos métodos suelen ser estrechas. Para el caso de la quebrada La Arenosa, en el municipio de San Carlos (Antioquia) en septiembre 21 de 1990, se han implementado modelos con base física, ampliamente conocidos a nivel mundial, como SHALSTAB (), TRIGRS () y r.slope.stability ().

Recientemente, se viene implementando nuevos métodos probabilísticos a nivel local que incorporan dentro del análisis los sismos y la lluvia como factor detonante, tales como los estudios de Vega and Hidalgo [2016] en las laderas nororientales de la ciudad de Medellín, Aristizábal et al. [2019] para diferentes municipios del valle de Aburrá, Aristizábal et al. [2020] donde analizan la amenaza por movimientos en masa detonados por sismos en el municipio de Barbosa (Antioquia), y donde estudian el impacto de la intensidad de la lluvia en la evaluación de la amenaza bajo un escenario de Cambio Climático. utilizan modelos de aprendizaje automático de máquinas, denominados machine lerning, para la evaluación de la susceptibilidad por movimientos en masa, implementados en la cuenca de la quebrada La Miel en el departamento de Antioquia.

En cuanto a flujos torrenciales en Colombia, los primeros estudios publicados se remontan a finales de la década de los ‘80 por Flórez and Parra [1988] y Caballero and Mejía. [1988] sobre el evento torrencial del 14 de abril de 1988 en la quebrada La Ayurá del municipio de Envigado (Antioquia). En el año 1991 la Gobernación de Antioquia, a través de la Sección FOPREVE, realizan un inventario histórico de avenidas torrenciales en Antioquia entre los años 1930 y 1990 según compilación histórica del Servicio Geológico Regional Noroccidente. Un número importante de eventos fueron descritos por el profesor Hermelín en las décadas de los ‘90 y 2000; entre ellos se destacan Hermelin et al. [1992] sobre el evento del 21 de septiembre de 1990 de la quebrada La Arenosa en el municipio de San Carlos (Antioquia), Hermelin et al. [1992] sobre el evento torrencial del 20 de marzo de 1991 en el río San Francisco en los departamentos de Risaralda y Caldas, y Piedrahita & Hermelín (2005) y Cadavid & Hermelín (2005) en Hermelin [2005] sobre los eventos ocurridos en el año 1993 en el río Tapartó del municipio de Andes (Antioquia) y en el año 2000 en el municipio de La Estrella (Antioquia). Parra et al. (1995) y Parra. and Mejia [1996] presentan y describen las avenidas torrenciales del oriente antioqueño y del área de influencia del embalse de Chivor, respectivamente. Caballero [2011] describe y analiza la susceptibilidad por avenidas torrenciales en el Valle de Aburrá. GUERRERO-HOYOS and ARISTIZABAL-GiRALDO [2019] proponen umbrales de lluvia para avenidas torrenciales en el Valle de Aburrá. Posteriormente, Aristizábal et al. [2020] estudian y definen el término avenida torrencial de acuerdo con el estado del arte a nivel mundial, y Arango et al. [2021] proponen índices morfométricos para identificar cuencas torrenciales en los Andes Colombianos. Finalmente, Aristizabal et al. [2023], en un estudio elaborado para el Departamento Administrativo de Gestión del Riesgo de Antioquia (DAGRAN), implementan para el departamento de Antioquia un estudio para identificar las cuencas susceptibles a avenidas torrenciales, y estiman la vulnerabilidad y el riesgo de las comunidades asentadas y expuestas en estas cuencas.

En Colombia se han adelantado pocos estudios acerca de la precipitación como factor detonante de los movimientos en masa. Uno de los primeros estudios surge con Paz and Torres [1989], quienes estudiaron las precipitaciones y su influencia sobre los movimientos en masa ocurridos en las laderas del valle de Aburrá. Luego Gomez [1990] estudió la relación entre la infiltración y los movimientos en masa profundos, y entre las lluvias intensas locales y los movimientos en masa superficiales para la ciudad de Bucaramanga. Sobresalen los estudios realizados por Naranjo et al. [1994] y Terlien [1997] en la cuenca del Río Chinchiná y en la ciudad de Manizales respectivamente, donde evalúan la estabilidad de las vertientes integrando un modelo hidrológico que evalúa la posición y fluctuación del nivel freático de acuerdo a la precipitación. Dicho análisis revela que movimientos superficiales son detonados por lluvias diarias superiores a los 70 mm, mientras movimientos profundos son detonados por lluvias acumuladas antecedentes sobre 200 mm en 25 días, combinadas con lluvias diarias las cuales se reducen cuando la lluvia antecedente incrementa. Para toda Colombia y utilizando análisis regionales, Castellanos [1996], Castellanos and González [1996], Castellanos and González [1997] estudiaron la relación de la precipitación y la ocurrencia de movimientos en masa, donde relacionan la Lluvia crítica (LLc) con la lluvia anual (LLa) y la duración de la lluvia (Dc).En este mismo nivel Mayorga (2003) presenta una metodología estadística usando el método de regresión lineal para construir umbrales de lluvia críticos basados en lluvia acumulada y lluvia diaria para toda Colombia. Arango [2000] estudia, para esta misma ciudad Manizales, la relación entre los movimientos en masa y la lluvia diaria y lluvia acumulada antecedente, para proponer la zonificación geotécnica de la comuna 2. Los resultados encontrados por Arango indican que la lluvia acumulada de los 30 días con un rezago aproximado de un mes es el indicador más adecuado para la determinación de alertas en la ciudad de Manizales. Para el departamento de Antioquia, Moreno et al. [2006] estudian la relación entre lluvia y movimientos en masa para el periodo 1929-1999, y proponen umbrales de acuerdo a la lluvia antecedentes de 15 días y la lluvia precedente de 3 días, con valores de 150 mm y 75 mm respectivamente. A nivel oficial, el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) implementó un modelo para el pronóstico en tiempo real de la amenaza por movimientos en masa detonados por lluvia en Colombia, para el cual utilizan la lluvia acumulada antecedente de largo plazo de 1 a 180 días y la de corto plazo de 1 a 24 horas. Información que es publicada diariamente en su página web (www.ideam.gov.co). Suárez [2008] analiza los datos históricos registrados hasta el año 2005 para la ciudad de Bucaramanga, y propone niveles de alerta por movimientos en masa utilizando un árbol de decisiones, a partir del cual obtiene como umbrales críticos de lluvia acumulada de 150 mm para 15 días, 55 mm para lluvias antecedentes de las 24 horas y magnitudes de 120 mm para un solo evento. Aristizabal et al. [2010] realiza una revisión sobre el estudio de movimientos en masa detonados por lluvias y proponen umbrales de lluvia acumulada diaria para el Valle de Aburrá. establece umbrales de lluvia Intensidad-Duración utilizando el modelo con base física TRIGRS a escala de subcuencas, y posteriormente evalúa la influencia de la morfometría de las cuencas en los umbrales (). utilizan información satelital del programa CHIRPS y proponen un índice para Colombia. proponen umbrales de lluvia acumulada de 90 dias como parte de un sistema de alerta temprana en el piedemonte llanero. Gonzalez et al. [2023] realiza un estudio sobre el uso de modelos con base física para establecer umbrales de lluvia. Finalmente, Gomez et al. [2023] y Gomez et al. [2023] estudian la influencia de la lluvia antecedente en la ocurrencia de movimientos en masa en Colombia, utilizando lluvia medida de la red del IDEAM y lluvia estimada satelital de diferentes programas con cobertura mundial, para esto utilizan herramientas de inteligencia artificial y aprendizaje automático de maquinas.