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Landslide forecasting for Puerto Rico: Establishing hydro-meteorological thresholds for rainfall-induced mass wasting
Figueroa Colón, Tania
Figueroa Colón, Tania
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Abstract
Puerto Rico experiences numerous landslides annually, primarily caused by intense and prolonged rainfall. They pose a significant risk to residents, many of whom live in landslide-prone areas. Monitoring soil hydraulic conditions before, during, and after rainfall events can provide insights into the conditions that trigger landslide activity on the island. This understanding can help establish antecedent soil moisture and precipitation intensity thresholds for rainfall-induced landslides in Puerto Rico. Data on rainfall, soil saturation, and groundwater pressure from 8 soil moisture monitoring stations across the island's mountainous areas, along with landslide reports, were used to optimize bilinear landslide-inducing thresholds based on rainfall and antecedent soil saturation conditions. The analysis employed the Threat Score, Precision, True Skill, and Optimal Point statistical metrics to evaluate both landslide reports and groundwater responses that may serve as a proxy for landsliding conditions at each monitoring station. Rainfall and antecedent soil saturation thresholds were established for stations with varying length of data record and located in distinct soil units. The results of this analysis show that for the Threat Score statistic and utilizing landslide reports as landslide proxies, the threshold for stations located in clayey soils was 62 mm of rainfall and 85% antecedent soil saturation, while for sandy soils resulted in 85 mm of rainfall and 54% soil saturation. These results contribute to developing an early landslide warning system for Puerto Rico.
Puerto Rico experimenta deslizamientos de tierra anualmente, causados, principalmente, por lluvias intensas y prolongadas. Estas representan un riesgo significativo para los residentes, dado que muchos habitan en áreas propensas a deslizamientos. Monitorear continuamente las condiciones hidráulicas del suelo antes, durante y después de eventos de lluvia puede proporcionar información clave sobre las condiciones que desencadenan estos eventos en la Isla. Este conocimiento puede ayudar a establecer límites de humedad antecedente en el suelo, y de precipitación, para deslizamientos de tierra inducidos por lluvias en Puerto Rico. Se utilizó datos de lluvia, saturación del suelo y presión de agua subterránea, provenientes de 8 estaciones de monitoreo de humedad del suelo distribuidas en áreas montañosas de la Isla, junto con reportes de deslizamientos, para optimizar los límites bilineales que producen deslizamientos basados en las condiciones de lluvia y saturación antecedente del suelo. Para el análisis de datos, se emplearon las funciones estadísticas “Threat Score”, “Precision”, “True Skill” y “Optimal Point”, utilizando tres enfoques diferentes que examinan el aumento de la presión del agua subterránea a dos distintos niveles, al igual que los informes de deslizamientos, como sustitutos de tiempo de ocurrencia de estos eventos. Se establecieron límites de lluvia y saturación antecedente del suelo para estaciones con diferentes cantidades de tiempo reportado y ubicadas en diferentes tipos de suelo. Los resultados de este análisis demuestran que, al emplear la función estadística “Threat Score” y utilizar los reportes de deslizamientos como sustituto, el límite para suelos en terreno arcilloso fue de 62 mm de precipitación y 85% de humedad antecedente en el suelo, mientras que, para terrenos arenosos, el límite fue de 85 mm y un 54% de saturación antecedente en el suelo. Estos resultados contribuyen a un sistema de alerta temprana de deslizamientos para Puerto Rico.
Puerto Rico experimenta deslizamientos de tierra anualmente, causados, principalmente, por lluvias intensas y prolongadas. Estas representan un riesgo significativo para los residentes, dado que muchos habitan en áreas propensas a deslizamientos. Monitorear continuamente las condiciones hidráulicas del suelo antes, durante y después de eventos de lluvia puede proporcionar información clave sobre las condiciones que desencadenan estos eventos en la Isla. Este conocimiento puede ayudar a establecer límites de humedad antecedente en el suelo, y de precipitación, para deslizamientos de tierra inducidos por lluvias en Puerto Rico. Se utilizó datos de lluvia, saturación del suelo y presión de agua subterránea, provenientes de 8 estaciones de monitoreo de humedad del suelo distribuidas en áreas montañosas de la Isla, junto con reportes de deslizamientos, para optimizar los límites bilineales que producen deslizamientos basados en las condiciones de lluvia y saturación antecedente del suelo. Para el análisis de datos, se emplearon las funciones estadísticas “Threat Score”, “Precision”, “True Skill” y “Optimal Point”, utilizando tres enfoques diferentes que examinan el aumento de la presión del agua subterránea a dos distintos niveles, al igual que los informes de deslizamientos, como sustitutos de tiempo de ocurrencia de estos eventos. Se establecieron límites de lluvia y saturación antecedente del suelo para estaciones con diferentes cantidades de tiempo reportado y ubicadas en diferentes tipos de suelo. Los resultados de este análisis demuestran que, al emplear la función estadística “Threat Score” y utilizar los reportes de deslizamientos como sustituto, el límite para suelos en terreno arcilloso fue de 62 mm de precipitación y 85% de humedad antecedente en el suelo, mientras que, para terrenos arenosos, el límite fue de 85 mm y un 54% de saturación antecedente en el suelo. Estos resultados contribuyen a un sistema de alerta temprana de deslizamientos para Puerto Rico.
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Date
2025
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Keywords
landslides, landslide thresholds, rainfall, soil saturation, Puerto Rico