EVALUACIÓN PROBABILISTA DEL RIESGO: ENFOQUE INTEGRAL PLATAFORMA DE MODELACIÓN Omar Darío Cardona A. Preguntas imprescindibles para la GRD... ¿Cuáles eventos son más y menos frecuentes y con quéé severidad? id d? ¿Cuánto pueden ser las máximas pérdidas en lapsos de 10, 50, 100 o más años? Es decir, ¿con qué frecuencia pueden ocurrir? ¿C á to sería ¿Cuánto se ía la pé pérdida dida promedio p o edio a anual? al? ¿En dónde se concentran las pérdidas? ¿Qué medidas y acciones inmediatas y de mediano y largo plazo se pueden tomar? RIESGO Y VULNERABILIDAD RIESGO Y VULNERABILIDAD CONCEPTOS FUNDAMENTALES Curva de Excedencia de Pérdidas 100 0.01 10 0.1 1 1 10 0.1 Análisis Retrospectivo: Eventos menores Alta frecuencia 0.01 0.001 100 1,000 10,000 0.0001 0.00001 0.1 1 10 100 1,000 Pérdida [Millones US$] 10,000 100,000 100,000 1,000,000 Periodo de retorno [años] T Tasa de exced dencia de pérdidas [#/año]] Correlaciona las pérdidas con la frecuencia Rieesgo eextensivo Deslizamientos Rieesgo eextensivo Los desastres menores son eventos locales f frecuentes t con efectos f t sociales i l acumulativos l ti notables ERN Evaluación de Riesgos Naturales Evaluación de riesgo extensivo e intensivo – América Latina – Propuesta p de una Curva “Híbrida” de Excedencia de pérdidas p 0.001 100 0.01 10 0.1 1 1 01 0.1 10 0.01 100 0.001 1,000 0.0001 10,000 0.00001 0.01 0.1 1 10 100 Economic loss [Million USD] [ ] Empirical curve 1,000 10,000 100,000 100,000 Return pe eriod [years] Loss exceedaance rate [#/yyear] 1,000 ERN Propuesta de una Curva “Híbrida” Híbrida de Excedencia de Pérdidas Evaluación de Riesgos Naturales Evaluación del Riesgo Extensivo e Intensivo – América Latina – Evaluación de Riesgos Naturales Curva de de Pérdidas – América Latina – ERN Excedencia Correlaciona las pérdidas con la frecuencia 0.01 0.0 Análisis Prospectivo: Eventos catastróficos Baja frecuencia T Tasa de exced dencia de pérd didas [#/año]] 10 1 0.1 1 0.1 10 0.01 100 0.001 1,000 0.0001 10,000 0.00001 0.1 1 10 100 1,000 Pérdida [Millones US$] 10,000 100,000 100,000 1,000,000 Periodo o de retorno [años] 100 Riesgo inten R nsivo Huracanes Terremotos Riesgo inten R nsivo Riessgo inttensiv vo o extens e sivo Inundaciones Riessgo in ntensiv vo o extens e sivo Déficit de lluvias Volcanes Participación en las pérdidas por tipo de fenómeno utilizando los eventos históricos ili d l hi ó i Particcipación e en pérdidaa [%] 100 90 80 70 60 Vol ca nico 50 Otros 40 Des lizamiento 30 Hi drometereológicos 20 Si s mo 10 0 1 5 10 20 Periodo de retorno [años] Periodo de retorno [años] 40 Modelación probabilista del riesgo Amenaza A ti Activos Expuestos Riesgo FDP de la p pérdida Pérdidas Vulnerabilidad Económicas Humanas Pérdida PMP (PML) PAE (AAL) Proceso de generación de pérdidas 1 0.9 Pr p 0.8 Pérdida a 0.8 0.7 Pr p 0.6 0.6 0.5 0.4 Pr p 0.3 0.3 0.2 Pr p 0 .1 0.1 0 0 200 400 600 800 1000 Tiempo En la modelación las pérdidas siguen un proceso de Poisson Proceso de generación de pérdidas 1 0.9 Pr p 0.8 Pérdida a 0.8 0.7 Pr p 0.6 0.6 0.5 0.4 Pr p 0.3 0.3 0.2 Pr p 0 .1 0.1 0 0 200 400 600 800 1000 Tiempo como en l t noseesnecesita posible ibl determinar t i la di directamente t bdi distribución t ib diód de d P Para cada dgeneral, evento it d obtener bt l distribución di t ibt ió tde d esta probabilidad bilid ded llasprobabilidad, pérdidas: é bdidbilid d se puede calcular “encadenando” dos distribuciones de probabilidad condicionales: f ( p | Evento i ) f(pf| (Evento p | Sa ) f i()Sa | Evento i )dSa 0 Vulnerabilidad e a dad Amenaza Modeelació ón pro obabilista Análisis probabilista de riesgo Evento en consideración del conjunto de eventos Sitio en consideración del área de análisis (malla) Tipo de estructura en consideración Selección de la curva de vulnerabilidad Intensidad del evento en el sitio Obtención de la pérdida y su varianza ¿Otros tipos estructurales en el sitio? Si No No ¿Ha sido analizada toda el área? Si Cálculo de la Función de Distribución de Probabilidad de la pérdida (FDP) para el evento Si ¿Han sido analizados todos los eventos? Cálculo de la tasa de excedencia de pérdiidas utilizando la FDP de las pérdidas de cada evento y su frecuencia (CEP, PMP, PAE) No Análisis probabilista de riesgo Función de distribución de probabilidad (FDP) p() f(x) X x Pr x X f x dx X f(x) p ( p) Eventos i 1 P Pr( P p Evento i)FA ( Evento i) p Tasa de eexcedencia a de pérdid da (#/año)) f(x) P Pérdida Representa una pérdida para un período de retorno dado Pérdida máxima probab ble [unidadess monetariass] Modeelació ón pro obabilista Pérdida Máxima Probable (PML) Periodo de retorno [años] ¿Cuánta seguridad es una seguridad suficiente? En la industria aseguradora, aseguradora por ejemplo, ejemplo los periodos de retorno utilizados para definir la PML varían entre 200 y 1500 años. Modeelació ón pro obabilista Pérdida Anual Esperada (AAL) Se calcula como la suma, para todos los eventos, del producto de la pérdida esperada por la frecuencia anual de ocurrencia del evento: Valor esperado de la pérdida, condicionado a la ocurrencia del evento PAE E Eventos E ( P Evento i)FA ( Evento i) i1 Sumatoria para todos d llos eventos o escenarios Frecuencia anual de ocurrencia del evento Se plantea aquí que la PAE es el indicador de riesgo más robusto que existe: es una métrica probabilista compacta y es relativamente insensible a la incertidumbre S puede Se d obtener bt para representar t ell riesgo i d de un edificio, difi i un portafolio de edificios, una ciudad, un país HAZARD MAPS: THE .AME FORMAT ERN Evaluación de Riesgos Naturales Evaluación de riesgo extensivo e intensivo – América Latina – Propuesta p de una Curva “Híbrida” de Excedencia de pérdidas p 0.001 100 0.01 10 0.1 1 1 01 0.1 10 0.01 100 0.001 1,000 0.0001 10,000 0.00001 100,000 0.01 0.1 1 10 100 Economic loss [Million $USD] [ $ ] Analytical curve 1,000 10,000 100,000 Return pe eriod [years] Loss exceedaance rate [1/yyear] 1,000 ERN Evaluación de Riesgos Naturales Evaluación de riesgo extensivo e intensivo – América Latina – Propuesta p de una Curva “Híbrida” de Excedencia de pérdidas p 0.001 100 0.01 10 0.1 1 1 01 0.1 10 0.01 100 0.001 1,000 0.0001 10,000 0.00001 100,000 0.01 0.1 1 10 100 1,000 Economic loss [Million $USD] [ $ ] Historic curve Analytical curve 10,000 100,000 Return pe eriod [years] Loss exceedaance rate [1/yyear] 1,000 ERN Evaluación de Riesgos Naturales Evaluación de riesgo extensivo e intensivo – América Latina – Propuesta p de una Curva “Híbrida” de Excedencia de pérdidas p 0.001 100 0.01 10 0.1 1 1 0.1 10 0.01 100 0.001 1,000 0.0001 10,000 0.00001 100,000 0.01 0.1 1 10 100 1,000 10,000 Economic loss [Million $USD] Historic curve Analytical curve Hybrid curve 100,000 Return pe eriod [years] Loss exceedaance rate [1/yyear] 1,000 ERN Precauciones Evaluación de Riesgos Naturales Análisis Probabilista de Riesgo – América Latina – La mayoría de los eventos catastróficos no han ocurrido aún Escasa información f ó histórica h ó Corta memoria acerca de los desastres previos (una generación) Se modelan eventos de baja recurrencia con información f de cortos segmentos g de tiempo. p Modelación de fenómenos físicos muy complejos con modelos analíticos relativamente simples. El proceso de modelación requiere de experiencia y sentido común. ERN Curva de excedencia de pérdida (CEP) Evaluación de Riesgos Naturales Análisis Probabilista de Riesgo – América Latina – Tasa d de excede encia de p pérdida [#//año] Representa la frecuencia anual con que determinada pérdida económica será excedida. Pérdida [unidades monetarias] Estratificación del riesgo Retención (prespuesto / credito contingente) Retención Transferencia 0.1 10 Pl ifi Planificación ió / Prevención P ió / Mitigación Miti ió 0.2 5 Reglamentos (códigos / normas / usos del suelo) (Riesgo residual) Alerta / Respuesta a emergencias 1 1 0.5 0 5 0.1 0.01 0.001 Estrato 2 Estrato 1 50 100 Pérdida ($ 000) Estrato 3 500 1 = Probabilidad alta & pérdidas menores/moderadas 2 = Probabilidad media & p pérdidas moderadas/mayores y 3 = Probabilidad baja & pérdidas mayores 4 = Probabilidad muy baja & pérdidas muy grandes 2 10 100 1000 Estrato 4 1000 Perríodo de Rettorno (años) Tasa de exce T edencia (#ve edencia (#veeces/año eces/año)) La CEP representa la l ffrecuencia anuall con que d determinada d pérdida é dd económica será excedida. Sistemas de información sobre exposición y amenaza Sistemas de información sobre exposición y amenaza Desastre por la ocupación de áreas propensas a eventos VULNERABILIDAD Dimensiones:: Dimensiones Física Económica,, financiera Económica Social Ambiental Educativa,, Cultural, Ideológica Educativa Política,, Institucional Política La pobreza y segregación social son factores que agravan las condiciones de vulnerabilidad El crecimiento urbano sin planificación se traduce en un aumento dramático de la vulnerabilidad. Es fundamental entender entender cómo surge la cómo surge la vulnerabilidad, cómo aumenta aumenta y cómo se y cómo se acumula Riesgo: Riesgo: medida de la seguridad territorial medida de la seguridad territorial Tomado de WilchesWilches-Chaux RIESGO: POSIBILIDAD DE DESASTRE Modeelació ón pro obabilista ¿Por qué un enfoque probabilista? Incertidumbre en la amenaza ¿Cuándo? ¿C á d ? ¿De que tamaño es cada evento? ¿Dónde? ¿Cómo se el evento se desarrolla? ¿Qué intensidades tiene en cada sitio? ¿Cómo amplifica por efectos de sitio? Incertidumbre vulnerabilidad ¿Cómo responde la edificación? ¿Qué capacidad tienen los materiales? ¿Calidad de la construcción? ¿Cómo se daña cada elemento? ¿Cómo se dañan los contenidos? Modeelació ón pro obabilista ¿Por qué un enfoque probabilista? Es necesario considerar la naturaleza aleatoria de los eventos y de sus efectos; Las intensidades de los eventos tienen una f frecuencia i d de ocurrencia; i Es preferible expresar las pérdidas potenciales en tasas de ocurrencia o períodos de retorno; Las mejores métricas del riesgo están asociadas a la probabilidad de excedencia de pérdidas. Evaluación de Riesgos Naturales Aproximación Latina – ERN – América Multi-Amenaza AMENAZA PRIMARIA EFECTOS A. P. AMENAZA SECUNDARIA TSUNAMI SISMO LLUVIAS INTENSAS DESLIZAMIENTO Estabilidad de laderas INUNDACIÓN Profundidad de inundación Precipitación Velocidad del viento Marea de tormenta Flujos de lava VOLCÁN Á Profundidad P f did d de inundación Movimiento del terreno Precipitación HURACÁN EFECTOS A.S. Flujos piroclásticos Caída de cenizas M O D U L O R I E S G O Evaluación de Riesgos Naturales Amenaza Inundación – América Latina – ERN por Efectos Inundación en áreas rurales Evaluación de Riesgos Naturales Generación sintética de lluvias Latina – ERN – América Patrón elíptico Cuenca d C dell río í Jib Jiboa. El Salvador Evaluación de Riesgos Naturales Lluvia – en cuencas – América Latina – ERN Escorrentía La cuenca como un sistema lineal escorrentía precipitación Cuenca aguacero t Q creciente t Evaluación de Riesgos Naturales Lluvia – en cuencas – América Latina – ERN Escorrentía MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN ERN de Riesgos Naturales AmenazaEvaluación por inundación – América Latina – Proceso de cálculo Resultado Evaluación de Riesgos Naturales Amenaza Inundación – América Latina – ERN por Resultados La Hachadura Frontera con Guatemala. Cuenca del río Paz Evaluación de Riesgos Naturales Amenaza Inundación – América Latina – ERN por Resultados La Hachadura Frontera con Guatemala. Cuenca del río Paz Escenario calculado a partir de 100 simulaciones del huracán Olivia Amenaza de inundación HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System) Evaluación de Riesgos Naturales Amenaza Inundación – América Latina – ERN por Efectos Inundación en áreas urbanas Inundaciones derivadas de la insuficiencia de la red de drenaje j del sistema de alcantarillado urbano Tanques de retención para reducir inundaciones Tanques de retención para reducir inundaciones ERN Herramientas de computación Evaluación de Riesgos Naturales EXPOSICIÓN – América Latina – -CAPRA-InfoPolig-V1.0 ERN Herramientas de computación Evaluación de Riesgos Naturales EXPOSICIÓN – América Latina – -CAPRA-InfoPolig-V1.0 USANDO INFORMACIÓN CATASTRAL Evaluación de Riesgos Naturales Ejemplos funciones de – América Latina – ERN de vulnerabilidad Ejemplo de funciones de vulnerabilidad sísmica ERN Base de datos de funciones Evaluación de Riesgos Naturales Plataforma online – América Latina – http://capra.no--ip.org/CAPRAVulExplorer/ http://capra.no Evaluación de Riesgos Naturales Distribución ERN – América Latina – de tipos constructivos Muros Viviendas de uno y dos pisos Sistema aporticado Sistemas de mampostería reforzada Sistemas duales Evaluación de Riesgos Naturales Distribución ERN – América Latina – de tipos constructivos Evaluación de Riesgos Naturales Distribución ERN – América Latina – de tipos constructivos EJEMPLO ZONA 10 26% 34% PCR‐RCSM‐5 PCR‐RCSB‐2 1% 35% MC‐RLSB‐2 B‐SPFB‐1 A‐SLSB‐1 14% 1% 4% PCR‐RCSB‐2 MC‐RLSB‐2 MS‐SLSB‐1 MR‐RLSB‐2 MC‐RLSB‐2 B‐SPFB‐1 B SPFB 1 MR‐RLSB‐2 MR RLSB 2 B‐SPFB‐1 A‐SLSB‐1 MC‐SLSB‐1 W‐SLFB‐1 MR‐RLSB‐2 50% PCR‐RCSM‐5 MS‐SLSB‐1 A‐SLSB‐1 MS‐SLSB‐1 30% ZONA 8 PCR‐RCSB‐2 4% ZONA 2 PCR‐RCSM‐5 1% MC‐SLSB‐1 100% R‐SLFB‐1 W‐SLFB‐1 OTROS R‐SLFB‐1 OTROS MC‐SLSB‐1 W‐SLFB‐1 R‐SLFB‐1 OTROS ZONA 3 ZONA 9 ZONA 9 PCR‐RCSM‐5 1% 3% PCR RCSM 5 PCR‐RCSM‐5 PCR‐RCSB‐2 PCR‐RCSB‐2 3% MS‐SLSB‐1 MS‐SLSB‐1 4% MC‐RLSB‐2 29% 39% MC‐RLSB‐2 26% MR‐RLSB‐2 MR‐RLSB‐2 45% 2% B‐SPFB‐1 24% B‐SPFB‐1 A‐SLSB‐1 A‐SLSB‐1 20% MC‐SLSB‐1 4% MC‐SLSB‐1 W‐SLFB‐1 W‐SLFB‐1 R‐SLFB‐1 R‐SLFB‐1 OTROS OTROS TOTAL CIUDAD PCR‐RCSM‐5 PCR‐RCSB‐2 1% 2% 0% 14% 4% MS‐SLSB‐1 MC‐RLSB‐2 14% 6% MR‐RLSB‐2 1% 22% B‐SPFB‐1 A‐SLSB‐1 18% 18% MC‐SLSB‐1 W‐SLFB‐1 R‐SLFB‐1 OTROS ERN Pérdidas totales a nivel país de Riesgos Naturales Perfil de Evaluación riesgo catastrófico – América Latina – Resultados Sismo Amenaza Valor Expuesto p Pérdida Anual Esperada 6 $ US$ x10 Huracán $99,019 $ , 6 US$ x10 ‰ $619 6.2 PML Periodo retorno $210 2.1 Pérdida 6 años 50 100 250 500 1000 US$ x10 $3,821 $5,764 $9,125 $ $12,081 $15,103 6 % 3.9% 5.8% 9.2% 12.2% 15.3% US$ x10 $2,625 $3,956 $5,941 $ $7,567 $9,302 % 2.7% 4.0% 6.0% 7.6% 9.4% Curva de excedencia de pérdida Sismo Huracán 10 1 0.1 Tr 100 PML(5 8%) Tr 100 PML(5.8%) 0.01 Tr 250 PML(9.2%) Tr 500 PML(12.2%) Tr 1000 PML(15.3%) 0.001 0.0001 0.00001 Tasa de excede encia anual Tasa de exce edencia anual 10 1 0.1 Tr 100 PML(4%) Tr 100 PML(4%) 0.01 Tr 250 PML(6%) Tr 500 PML(7.6%) Tr 1000 PML(9.4%) 0.001 0.0001 1E‐05 $0 $5,000 $10,000 Pérdida [US$ millones] $15,000 $20,000 $0 $3,000 $6,000 $9,000 Pérdida [US$ millones] $12,000 ERN Evaluación de Riesgos Naturales Puerto Barrios – América Latina – Pérdida anual esperada por viento huracanado AAL [US$] 0 - 1,000 1,001 - 3,500 3,501 , - 9,000 , 9,001 - 23,000 23,001 - 65,992 ERN Evaluación de Riesgos Naturales Puerto Barrios – América Latina – Pérdida anual esperada (al millar del valor expuesto) por viento huracanado AAL [‰] 6-9 10 - 15 16 - 25 26 - 35 36 - 44 Daño [%] Riesgo g Sísmico Físico Edificio por edificio, ( áfi (gráficos por manzanas d de la l ciudad) E Escenarios i de d daño d ñ para la l gestión del riesgo de desastre FALLA FRONTAL M = 6.0 FALLA FRONTAL M = 7.0 70 W N S E FALLA FRONTAL M = 7.6 ERN Modelo de exposición Evaluación de Riesgos Naturales El Progreso Cuenca del Río Ulúa – América Latina – MODELO DE EXPOSICIÓN – MANZANAS HOMOGÉNEAS ERN Evaluación de Riesgos Naturales – América Latina – Estructura de retención y transferencia 100% Valor Total del portafolio Sin protección RETENCIÓN CAPAS SUPERIORES Pérdida Máxima Probable - PML Acciones complementarias a largo plazo (bono cat, impuestos, prestamos de largo plazo, etc) Gobierno Nacional Organismos multilaterales Límite superior TRANSFERENCIA Seguros y Reaseguros Límite inferior Crédito Contingente RETENCIÓN Reasignación Presupuestal Fondo de Reservas Deducible ALTERNATIVAS DE PROTECCIÓN FINANCIERA Estructura de Retención y Transferencia SEGUROS Y REASEGUROS Capital propio/Fondos de reserva BONOS DE CATÁSTROFE OPCIONES DE CATÁSTROFE OPCIONES DE CATÁSTROFE TRANSADAS EN BOLSA DERIVADOS DEL CLIMA Costo de los in nstrumentos NOTAS CONTINGENTES NOTAS CONTINGENTES (CONTINGENT SURPLUS NOTES) Seguros/Reaseguros Mercado de capitales/Bonos Cat SWAPS DE CATÁSTROFE CAUTIVAS CREDITOS CONTINGENTES 0 k1 k2 Monto de recursos requeridos ($) k3 Fondos de reservas, seguros y reaseguros y mercados financieros k RELACIONES BENEFICIO-COSTO PROBABILÍSTAS O ÍS S Edificios e infraestructura 1.0 Seguridad 0.9 S l d Salud Probab bilidad (B/C > b/c) 0.8 Educación 0.7 06 0.6 Acueducto 0.5 Energía 0.4 Gas 0.3 Telefonía 0.2 Transporte 0.1 Administracion 0.0 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Beneficio/Costo 3.50 4.00 4.50 5.00 Aumento de la intensidad y la frecuencia de los eventos extremos con el cambio climático Energía A Agua Seguridad alimentaria Viento Transporte Intensidad M Marejadas j d S Salud Ciclones tropicales Amenazas I d ti Industria Asentamientos humanos Lluvias → Inundaciones i ió Mayor exposición + aumento de la vulnerabilidad Olas de calor Frecuencia M Mayor Ri Riesgo MEDIO AMBIENTE AMENAZAS Escalaa internacio onal↔nacio onal↔ subn nacional Escala subnacionaal↔local Escala locall Eventos naturales / eventos socio‐naturales Interacciones Acoplamiento ‐ Sensibilidad Intervención de la amenaza ADAPTACIÓN SOCIEDAD VULNERABILIDAD EXPOSICIÓN Ó SUSCEPTIBILIDAD y FRAGILIDAD Física Ecológica Temporal Social Espacial Económica Cultural Institucional FALTA DE RESILIENCIA Capacidad de anticiparse Intervención de la vulnerabilidad Reducción de la exposición Capacidad de respuesta Reducción de la susceptibilidad Capacidad de recuperación Aumento de la resiliencia RIESGO Impacto potencial económico / social / / social / ambiental ambiental P R E P A R E A C I Ó N M A N E J O D E D E S A S T R E S P R E V E N C I Ó N M I T I G A C I Ó N T R A N S F E R E N C I A R E G D E U S C T C I I Ó Ó N N D E L D E L R R I I E E S S G G O O GESTIÓN DEL RIESGO Organización / / planeación planeación / implementación ...los hechos son inciertos, inciertos ...los los valores son discutibles, discutibles ...la relevancia es alta,, ...las decisiones son urgentes.
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