Glaciares: ¿Cómo y dónde estudiarlos?
Bernard Francou & Bernard Pouyaud
Resumen:
Glaciares: ¿cómo y dónde estudiarlos?, proporciona algunas definiciones básicas sobre los glaciares, las metodologías para estudiarlos, y la descripción de la red de monitoreo de glaciares existente para la Región Andina. Asimismo, describe cómo los glaciares son monitoreados desde diversos ángulos, y que como objetos sensibles a la variabilidad climática, pueden ser utilizados como indicadores del cambio climático.
Esta sección proporciona algunas definiciones básicas sobre los glaciares y la manera en que se estudian. Veremos que para estudiarlos, los glaciares son monitoreados desde diversos ángulos; y que como objetos sensibles a la variabilidad climática, pueden servir de indicadores del cambio climático. Por último, describiremos la red de monitoreo de glaciares en los Andes.
Los glaciares y su estudio
Un glaciar es una masa de hielo que transforma agua sólida (nieve, granizo o escarcha) en hielo y la restituye en forma de vapor (por evaporación o sublimación) o en forma líquida (agua escurrida por el torrente emisario). La relación entre estas ganancias y pérdidas de masa se conoce como el balance de masa de un glaciar.
Debido a que la acumulación neta es generalmente positiva en las partes altas de un glaciar (zona de acumulación), un exceso de carga produce flujos de hielo hacia la parte baja (zona de ablación). Este fenómeno se produce debido a que el hielo, desde un punto de vista mecánico, se comporta como un cuerpo visco-plástico que se deforma bajo el efecto de su propio peso.
El hielo acumulado en las partes bajas es sometido a una intensa ablación debido a la fusión producida en la superficie. La fusión hace que el hielo desaparezca por el frente del glaciar.
Este proceso de transferencia del hielo de la zona de acumulación hacia la zona de ablación del glaciar, está controlado por (i), el balance de masa, que representa el componente climático de la evolución de un glaciar; y (ii), por las características topográficas del glaciar (pendiente, morfología del lecho rocoso, presencia de agua a este nivel, etc.), que representan el componente dinámico del glaciar. De este segundo componente depende el tiempo de respuesta del glaciar a un cambio climático, el cual puede variar entre algunos años y más de un decenio.
El enfoque de los estudios glaciológicos practicados actualmente en los Andes Centrales por el Institut de Recherche pour le Développement (IRD) y sus contrapartes considera el glaciar como un objeto hidrológico cuya masa cambia a corto plazo en función de las características del clima. Estos estudios se enfocan en los siguientes aspectos:
- El balance de masa, que representa el equivalente en agua de lo que gana y de lo que pierde un glaciar en un tiempo determinado. Este indicador se obtiene a partir de mediciones repetidas, ya sea de manera directa (balance glaciológico) u indirecta (balance hidrológico).
- Los cambios de longitud, superficie y volumen ocurridos en el pasado: el desempeño de estos indicadores proporciona información sobre la respuesta de un glaciar a los cambios de masa acumulados. Para medir dichos cambios, se utilizan métodos geodésicos de terreno, análisis de fotografías aéreas e imágenes satelitales, y reconstrucciones hechas en base a análisis geomorfológicos o de investigaciones históricas.
- La sensibilidad del glaciar al clima, que consiste en identificar las correlaciones entre la evolución de un glaciar y el clima. Estos análisis se basan en el estudio directo de los procesos ocurridos en la superficie del glaciar a partir de un balance energético. La sensibilidad también puede ser analizada a través de relaciones estadísticas entre el balance de masa y diversas variables climatológicas medidas en estaciones meteorológicas o estimadas a través de modelos de circulación general.
Variaciones geométricas
La dinámica de un glaciar puede ser analizada estudiando el desplazamiento de las balizas que sirven para estimar el balance y su cambio de altura a partir de un punto fijo. Un balance neto positivo, por ejemplo, se refleja por un aumento de la velocidad y del espesor del glaciar.
La respuesta de un glaciar a un cambio de balance es variable. Esta depende de su tamaño, espesor, geometría del lecho rocoso, pendiente promedio, de la cantidad de agua entre el hielo y el lecho, y de la temperatura del hielo a nivel de lecho. Los glaciares que presentan una fuerte pendiente, amplias zonas de acumulación, hielo a temperatura de fusión y una geometría regular del lecho rocoso (cercana a un cilindro perfecto) son los que usualmente responden rápidamente a series sucesivas de balances positivos o negativos.
El movimiento del frente del glaciar en un año determinado (avance, retroceso o estabilidad) es el resultado del efecto combinado de la ablación producida en el frente y de la dinámica del glaciar. Esta última depende, a su vez, del efecto acumulado de los balances de los años precedentes y del espesor máximo del glaciar.
En el caso de glaciares de pequeño tamaño (inferiores a 1km2), la extensión de las zonas de acumulación y de ablación varían cada año, por lo que es posible que durante ciertos años la superficie entera del glaciar se convierta en una zona de ablación o en una de acumulación. Dichos glaciares tienen una dinámica poco activa con una velocidad muy reducida.
Por otro lado, los glaciares más grandes pueden tardar entre cinco y diez años en responder a cambios del entorno. Esto quiere decir que el movimiento del frente de un glaciar durante un año determinado depende tanto del balance de masa en la zona de ablación durante ese mismo año, como del exceso o déficit acumulado en toda la superficie del glaciar durante los diez años anteriores. Esto explica porqué el análisis decenal de las variaciones en el frente de un glaciar (análisis de datos registrados durante periodos de diez años) ofrece valiosa información sobre la tendencia de la variación del clima.
El balance de masa
El balance de masa constituye la información básica más importante para el estudio de los glaciares: Es el cambio de masa (medido como un volumen de agua equivalente), ocurrido durante un periodo de tiempo, normalmente la duración del año hidrológico. El balance de masa anual se denota bajo su forma específica en mm w.e. a-1 (milímetros de agua equivalente por año)
Son dos las principales variables a medir: la acumulación neta y la ablación.
- La acumulación neta es la cantidad de nieve y hielo acumulada a lo largo de un año hidrológico. Proporciona información acerca de la cantidad de precipitaciones sólidas recogidas por el glaciar durante un año hidrológico.
Esta variable se estima abriendo un pozo o realizando una perforación en el glaciar y mi diendo el espesor y la densidad del hielo. El resultado es un “perfil de densidad” que puede tomar la forma indicada en la Figura 2.1 (ver página siguiente).
En este caso, la primera capa basal (formada antes de la temporada de acumulación 2002-2003) está a 130 cm de profundidad, lo que indica una acumulación neta posterior de unos 530 mm de agua durante este ciclo. La segúnda, formada antes de la temporada de acum.lación 2001-2002, está a 320 cm, lo que corresponde a una acumulación neta posterior de unos 870 mm de agua. Sin embargo, hay que considerar que una parte de la acumulación original ha podido perderse por sublimación o fusión. El viento también ha podido remover la nieve, produciendo una redistribución en otras partes del glaciar.
- La ablación es el resultado directo del balance energético a la superficie del glaciar (la suma de fusión y sublimación). Se mide entre meses o años a partir de balizas repartidas sobre la zona de medición.
En el Recuadro 2.2 (página siguiente) se muestran los diversos métodos empleados para medir el balance de masa en un punto, tomando en cuenta las diferentes densidades de nieve y hielo.
Racoviteanu et al (2007) estudiaron el área de glaciación del nevado Coropuna (6,420 msnm) utilizando sensores espaciales. Este nevado está ubicado en la Cordillera Ampato, en el sur del Perú. Los resultados fueron que el área de glaciación, que se estimaba en 82.6 km2 en 1962, se había reducido a 60.8 km2 en octubre de 2000.
La ablación como producto del balance de energía
Las mediciones meteorológicas en la superficie de los glaciares permiten calcular el balance de energía entre el glaciar y la atmósfera, y así comprender cómo el glaciar responde físicamente a las variables meteorológicas. El cálculo del balance de energía se realiza mediante una estimación de los flujos energéticos (radiativos, conductivos y turbulentos) entre el glaciar y la atmósfera. Para este fin, el IRD ha desarrollado un tipo de estación meteorológica llamada SAMA (Station Automatique Météorologique d’Altitude), la cual se aprecia en el Recuadro 2.3 (debajo):
Balance hidrológico en cuencas glaciares
Una cuenca vertiente es el espacio geográfico sobre el cual se analiza el balance hidrológico. Dos elementos diferencian las cuencas que poseen una superficie glaciar significativa de aquellas que no las poseen:
Como las superficies glaciares y no glaciares tienen comportamientos hidrológicos extremadamente distintos, los procesos y regímenes hidrológicos en ambos tipos de cuencas son también muy diferentes.
Las dinámicas hidrológicas y glaciológicas ocurren simultáneamente, pero en diferentes periodos de tiempo.
Cabe señalar que el balance hidrológico de una cuenca con un fuerte componente glaciar se analiza en periodos de tiempo relativamente largos, que van desde mensual a interanual.
El sistema de observación de glaciares en los Andes Centrales
A pesar de que varios tipos de observaciones de glaciares en los Andes Centrales se llevaron a cabo con anterioridad, recién a principios de la década de los noventa se empezó a desarrollar una red integrada de monitoreo en el área andina.
Este sistema se desarrolló en varias etapas. Empezó en 1991 en Bolivia, con la observación de los glaciares Zongo y Chacaltaya; y continuó en 1994 en el Ecuador, con la observación de los glaciares Antizana 15α y Carihuairazo. Se extendió finalmente al Perú en los años 1998-2000, que ya tenía informaciones sobre varios glaciares, en particular en la Cordillera Blanca.
En el Mapa 2. (abajo) se presenta la ubicación de los glaciares más monitoreados de los Andes Centrales en la actualidad. Otros glaciares que también son monitoreados permanentemente son los de los nevados Santa Isabel (Parque Los Nevados, Colombia) y Cajap (Cordillera Blanca, Perú).
En la Tabla 2.1 (abajo) se precisan los glaciares sobre los cuales se realizan mediciones periódica y permanentemente. Nótese que las series de datos completos más largas provienen de Bolivia (Zongo y Chacaltaya, desde 1991); seguidos por las del Antizana 15α, desde 1994. El monitoreo de los demás glaciares se inició después del año 2000, aunque ya se habían hecho mediciones parciales de algunos glaciares de la Cordillera Blanca.
Cabe mencionar que la red de monitoreo de estos glaciares forma parte de una red de observación más extensa. En la Tabla 2.2 (página siguiente) se puede observar la lista de los glaciares monitoreados actualmente en los Andes y México por diversas instituciones que en el año 2004 decidieron formar un grupo de interés científico y técnico, con apoyo del programa hidrológico de la UNESCO y otras instituciones.
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