Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015)
1
Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar
Suyuparina, Cordillera Vilcanota, Perú
M. Edwin
1
, S. Simone
3,6
, H. Christian
3
H. Wilfried
3
, C. Alejo
2
, C. Thomas
7
, D.Fabian
3) 4)
, G. Claudia
3
, S.Nadine
3) 5),
J. Luís
1
, M Nilton
1
, R. Maxwell
1
,CH. Nicacio
1
,S. Jaime Samata
1
, S. Wilson
8
, A. Sandro
8
, S. Felipe
1
1
Universidad Nacional de San Antonia Abad del Cusco, Vicerectorado de Investigción, Facultad de Ingeniería
Geológica y Geografía, Departemento Académico de Geografía
2
Unidad de Glaciologia y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional del Agua, Huaraz, Perú
3
Geography Department, University of Zurich, Zurich, Switzerland
4
Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima
5
Department of Geosciences, Unit of Geography, University of Fribourg, Fribourg, Switzerland
6
Meteodat GmbH, Zürich, Switzerland
7
University of Grenoble Alpes, Grenoble, Francia
8
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú, SENAMHI, Perú
Received 15 September 2015; Accepted 06 october 2015; Published online 29 december 2015
Copyright statement
Abstract The Cordillera Vilcanota is the second largest glacierized mountain range in Peru. The role of glaciers as
temporal water storages is particularly relevant for tropical glaciers, due to the existence of two distinct seasons, one wet
and one dry season. Despite of this fundamental importance, few studies exist on mass balance for glaciers of the
Cordillera Vilcanota. In 2010/11, first point net mass balance measurements were realized on Suyuparina glacier and the
adjacent Quisoquipina glacier. In 2013, field work was reinitiated in the frame of a monitoring campaign, and now shows
first results. Measurements show that ablation is highly influenced by the microtopography of the glacier, causing a
spatially heterogeneous ablation pattern. There is a large scatter in point mass balance in function of elevation, which
makes it difficult to estimate accurately the equilibrium line altitude (ELA) and the annual total glacier mass balance. For
the hydrological year 2013/14, stake measurements for sites on the lower part of the glacier varied between +0.2 y -4 m
w.e., while accumulation in the uppermost part of the glacier showed values between +1.2 and +1.4 m w.e.. A seasonal
pattern in ablation could be identified, with less loss in the wet season between December 2013 and May 2014. For future
studies, it is important to understand the role of the irregular surface, especially the icecliffs, in the total annual mass
balance of Suyuparina glacier and of similar glaciers in the Cordillera Vilcanota.
–––––––––––––––––––––––
Resumen La Cordillera Vilcanota es la segunda cordillera nevada más grande del Perú. El papel de los glaciares como
almacén temporal de agua es particularmente relevante en los trópicos debido a la existencia de dos estaciones marcadas,
una lluviosa y una seca. A pesar de su importancia fundamental, existen pocos estudios sobre balance de masa en los
glaciares de la Cordillera Vilcanota. En 2010/11 se realizaron las primeras mediciones puntuales de balance de masa en el
glaciar Suyuparina y el adyacente glaciar Quisoquipina. En 2013 se retomaron las mediciones dentro de una campaña de
monitoreo que ahora muestra los primeros resultados. Las mediciones muestran que la ablación está altamente
influenciada por la microtopografía del glaciar, causando un patrón de ablación heterogéneo. Esto se refleja en una gran
dispersión en el balance de masa puntual en función de la elevación y hace difícil estimar el balance de masa total del
glaciar y la altura de la línea de equilibrio (ELA). Para el año hidrológico 2013/14, las mediciones en las balizas
instaladas en la parte baja del glaciar varían entre +0.2 y -4 m equivalente de agua (water equivalent, w.e.)., mientras que
la acumulación en la zona alta del glaciar varía entre 1.2 a 1.4 m w.e.. Se han identificado patrones estacionales, con
menor pérdida en la estación húmeda entre diciembre 2013 y mayo 2014. Para futuros estudios es importante entender el
papel de la superficie irregular, sobre todo de los icefliffs, en el balance de masa total del glaciar Suyuparina y en
similares glaciares en la Cordillera Vilcanota.
––––––––––––––––––––––––
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 2
1. Introducción
La Cordillera Vilcanota concentra aproximadamente
el 20% de los glaciares de todo el territorio peruano
(UGRH, 2014). El río Vilcanota-Urubamba tiene su
origen en la Cordillera Vilcanota y contribuye de forma
importante a los recursos hídricos regionales. Entre 1988
y 2010, el área glaciar se redujo alrededor de 4 km
2
por
año, de aproximadamente 360 km
2
a 270 km
2
(-25%,
Hanshaw & Bookhagen, 2014). Se ha estimado una
pérdida de volumen total de 40 a 45% (de 17-20 km3 a
9.2-12.4 km3) entre 1962 y 2006 (Salzmann et al., 2013).
La mayor parte de esta pérdida de volumen ocurrió desde
la década de 1980, a pesar de que el aumento de
temperatura probablemente se ralentizó desde el cambio
del siglo, como observado por ejemplo para la Cordillera
Blanca (Schauwecker et al., 2014).
El recurso hídrico que nace en la Cordillera de
Vilcanota provee de agua al gran valle del río Vilcanota,
este valle es importante puesto que concentra el 75% de la
población del Departamento del Cusco, es decir, 900 000
habitantes (INEI 2007) y el 82% de terrenos de cultivo,
desarrollándose una agricultura intensiva, principalmente
de maíz blanco, fresa, legumbres y frutas, en la parte
intermedia del valle. En la parte baja se desarrolla cultivos
tropicales como café, cacao, te, coca, frutas, etc., los
cuales constituyen base de la economía de los pobladores.
En valle se encuentran ciudades como Sicuani, Tinta,
Combapata, Urcos, Pisaq, Calca Urubamba,
Ollantaytambo, Machupicchu, Quillabamba, etc. La
Central Hidroeléctrica de Machupicchu, fuente de energía
que abastece a todo el departamento está ubicado en el
curso medio del rio Vilcanota, el rio proporciona 131 m
3
/s
de gua promedio anual (2006 EGEMSA) para la Central
Hidroeléctrica.
Por lo visto, la relación balance de masa glaciar,
recurso hídrico y usuarios en la cuenca del río Vilcanota
están muy articulados, puesto que, finalmente los
afectados son los habitantes del valle y en el futuro
sufrirán las consecuencias, de ahí la importancia del
balance de masa en el glaciar Suyuparina. En la región
del Cusco, hay una estación seca marcada con poca
precipitación (abril, mayo, junio, julio, agosto, setiembre,
octubre y noviembre). En esos meses, gran parte del
caudal viene del derretimiento de los glaciares. Si los
glaciares desaparecen, ya no existiría ese almacenamiento
y - probablemente – el agua del río Vilcanota y sus
afluentes sería muy escaso durante la estación seca.
Estudiar el balance de masa glaciar ayuda a entender
cómo cambian los glaciares, es decir, cuantificar
la pérdida de volumen anual (que ahora contribuyen al
caudal aumentando el volumen anual) y también en qué
momento desaparecen. Conociendo el comportamiento de
los glaciares, se puede manejar mejor el agua disponible
en la temporada seca a largo plazo.
Para entender el reciente retroceso glaciar en la
Cordillera Vilcanota, es fundamental establecer un
programa de monitoreo. En 2010, se iniciaron las
primeras mediciones de ablación y acumulación en los
glaciares Suyuparina y Quisoquipina, en el marco de una
expedición científica organizada por el Programa de
Adaptación al Cambio Climático (proyecto PACC) con
investigadores de varias instituciones de Perú y Europa.
También se inició un monitoreo de la lengua glaciar por la
Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos (UGRH),
Huaraz. En 2011, se instaló una estación meteorológica en
el glaciar Quisoquipina (5180 m snm, Figura 1) para
medir temperatura del aire, velocidad y dirección de
viento, flujos radiativos, humedad relativa, presión
atmosférica y nivel de nieve (Suarez et al., 2014). La
estación comenzó a operar desde el 27 de septiembre del
2011. El monitoreo de balance de masa del glaciar
Suyuparina se reinició en 2013 en el marco de un
proyecto de investigación de tres años liderado por
científicos de la Universidad Nacional San Antonio Abad
del Cusco (UNSAAC) con el apoyo del Proyecto
Glaciares - financiado por la Agencia Suiza para el
Desarrollo y la Cooperación (COSUDE) - y la
Universidad de Zurich. El objetivo principal de este
estudio es estimar el balance de masa total del glaciar
Suyuparina durante el periodo 2013-2015. Como
objetivos específicos se pueden mencionar el monitoreo e
investigación de la variación anual y estacional del
balance de masa; la difusión de los resultados; y la
sensibilización de la comunidad universitaria y la
población en general sobre la importancia del desarrollo
de semejantes estudios. El proyecto forma parte de una
iniciativa conjunta, en la que intervienen otros proyectos
(por ejemplo el proyecto “Recursos hídricos, glaciares e
indicadores climáticos en la naciente del Río Vilcanota:
Laguna de Sibinacocha y Nevado de Quisoquipina”), para
desarrollar modelos hidrológicos de la Cordillera
Vilcanota, en vistas a políticas de asesoramiento y gestión
del impacto del cambio climático a escala local y
regional.
A largo plazo, el objetivo es incluir las observaciones
en la red internacional de monitoreo de glaciares
(WGMS, 2013). El Servicio Mundial de Monitoreo de
Glaciares (World Glacier Monitoring Service, WGMS)
recoge observaciones de forma estandarizada sobre los
cambios que se producen en la masa, volumen, superficie
y longitud de los glaciares a lo largo del tiempo
(fluctuaciones de glaciares), así como información
estadística sobre la distribución espacial de la superficie
de hielo perenne. La información se publica regularmente
en un inventario de glaciares, boletines e informes
(WGMS, 2008).
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 3
Los objetivos de la presente publicación son i)
describir el glaciar Suyuparina y la geomorfología del
ambiente proglacial; ii) analizar las mediciones puntuales
de balance de masa con respecto a la variación estacional
y el patrón espacial; iii) estimar la velocidad del flujo
glaciar y el retroceso de la lengua; iv) considerar
necesidades importantes para futuros monitoreos en
glaciares parecidos al Suyuparina.
2. Área de estudio
Figura 1: A la izquierda se ve una imagen de la Cordillera Vilcanota (GoogleEarth). Se han señalado, de Este a Oeste, la
montaña más alta de la región, i.e Ausangate (6.384 m snm), la laguna Sibinacocha (aprox. 4873 m snm), el glaciar
Suyuparina (5083 a 5452 m snm, objeto del presente estudio), el glaciar Quisoquipina y el casquete de hielo Quelccaya
(4950 a 5645 m snm, Mark et al., 2002). En el mapa de la derecha se puede observar el glaciar de estudio, i.e. glaciar
Suyuparina, con los puntos de mediciones y la estación meteorológica en Quisoquipina.
El presente estudio se está realizando en el glaciar
Suyuparina, ubicado en la Cordillera de Vilcanota (Figura
1), en los Andes Peruanos. El glaciar Suyuparina
(13.790S, 70.896W) es un glaciar tropical por encontrarse
a baja latitud, entre el Ecuador y el Trópico de
Capricornio. Políticamente, el glaciar se encuentra entre
los Distritos de Pitumarca y Marcapata, Provincia de
Canchis y Quispicanchi, Departamento del Cusco. El
glaciar Suyuparina está situado unos 15 km al norte del
casquete de hielo Quelccaya y unos 15 km al noroeste del
gran embalse de la Laguna Sibinacocha (Figura1). Este
glaciar ha sido elegido como sitio de estudio por su fácil
acceso tanto a la zona de ablación, se puede llegar en
vehículo a unos 100 m de la lengua glaciar, como a la
zona de acumulación, cuyo acceso es generalmente difícil
en los glaciares tropicales.
Climatología
La Cordillera Vilcanota está situada en un área climática
compleja, en el límite sur de la Zona de Convergencia
InterTropical (ZCIT) y por lo tanto entre patrones
climáticos tropicales y subtropicales (Salzmann et al.,
2013). La región se caracteriza por una estación húmeda
en el verano austral (de diciembre a marzo) y una estación
seca durante el resto del año. La precipitación media
anual de la región altiplánica es aproximadamente de 700
mm (promedio de 7 estaciones meteorológicas en la
región entre 2005-2010, Perry et al., 2013), que también
se confirma por la estación meteorológica en Lampa.
Perry et al., 2013 encontraron que la humedad para la
precipitación viene mayormente de la cuenca Amazónica.
Como la Cordillera Vilcanota está ubicada en una zona
con grandes gradientes de precipitación de este a oeste, la
precipitación medida en estaciones ubicadas en el
altiplano probablemente subestima la precipitación en el
glaciar Suyuparina. Los datos TRMM por ejemplo
revelan montos grandes de precipitación de 2600 mm en
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Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 4
el periodo 1998-2013 para la célula de Suyuparina
(13.875°S, 70.875°W).
Las tendencias en la temperatura varían
estacionalmente y son diferentes entre temperatura
máxima y mínima. Se ha reportado por ejemplo que
temperatura mínima diaria aumenta más fuerte que la
temperatura máxima diaria (Salzmann et al., 2013)La
estación meteorológica de Lampa (15.4°S, 70.4°W, 3900
m snm, 180 km al sur-sureste de la Cordillera Vilcanota)
muestra un aumento de 0.16°C por década entre 1966 y
2009.
Todavía no se entienden completamente los posibles
impactos y teleconexiones de El Niño Oscilcación del Sur
(ENSO) al clima regional. Estudios previos no
encontraron una relación clara entre cambios de
temperatura o precipitación y eventos ENSO (Salzmann
et al., 2013; SENAMHI, 2009).
Parametrización del Glaciar Suyuparina
Para este estudio se ha adquirido un Modelo Digital de
Elevación (DEM) mediante technología LIDAR aéreo
(zona 19 UTM, sistema: WGS84/Modelo Geoidal Local
2008, control: AIRBORNE GPS – IMU.) de abril del
2013 que fue procesado a 4 m de resolución espacial
mediante la interpolación Inverse Distance Weighting
(IDW). La Figura 2 da una impresión visual del producto
combinado con una ortofotografía de 0.4 m de resolución
espacial. Según la delimitación en el Inventario Nacional
de Glaciares (UGRH, 2014) el glaciar Suyuparina abarcó
en el año 2009 un área de superficie (S) ~1.21 km² la cual
ha disminuido a ~1.13 km² en 2013 (-7%). Abarca desde
una altitud máxima (A
max
) de 5452 m snm a un mínimo
(A
min
) de 5083 m snm con una longitud a lo largo de la
línea central de flujo (L) de unos 1.90 km. Para
determinar algunas características adicionales del glaciar
se ha utilizado un esquema de parametrización
glaciológica basado en datos cuantitativos de inventario
(Haeberli & Hoelzle, 1995). Según estos parámetros –
considerando la relación entre el área de acumulación y
área total del glaciar (AAR, por sus siglas en inglés) de
0.8 para glaciares tropicales (Kaser & Osmaston, 2002) –
la Línea de Equilibrio Glaciar (ELA, por sus siglas en
inglés) se ubica a ~5170 m snm (Figura 3). En promedio
se puede determinar una tasa de flujo de hielo en la ELA
de unos 10 m al año.
Adicionalmente, se estima que el glaciar Suyuparina
presenta una pendiente media (α) de 11º, un espesor
promedio de hielo (z
med
) alrededor de 35 m, un espesor
máximo (z
max
) de hielo de unos 100 m y un volumen total
(V) de unos 45 x 10
6
m
3
. Si se aplica un gradiente de
balance de masa en la zona de ablación (db/dH) de unos
1.8 m w.e. por 100 m de elevación y año (Kaser &
Osmaston, 2002), y se considera la ubicación de la ELA a
~5170 m snm, se puede inferir que el balance de masa en
el término del glaciar (b
t
) está alrededor de 3.2 m w.e. por
año y el tiempo de respuesta dinámica del glaciar a las
condiciones climáticas actuales (t
r
) corresponde a unas
pocas décadas (aproximadamente 30-40 años). Este
último resultado significa que la tasa de retroceso glaciar
todavía corresponde a condiciones climáticas alrededor de
finales del siglo XX. En este periodo prevaleció un
aumento significativo de la temperatura superficial
terrestre, no dado en la última década, la cual indica una
disminución en la tasa de este aumento en los Andes
Tropicales (Schauwecker et al., 2014). La Tabla 1 resume
los cálculos indicados.
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
5
Figura 2: Visión general del área de interés. El contorno azul indica los principales glaciares adyacentes del Inventario
Nacional de Glaciares (UGRH, 2014): Istalla, Suyuparina, Quisoquipina y Jurcay (de izquierda a derecha). La superficie
irregular en las lenguas glaciares se observa en los tres glaciares Suyuparina, Quisoquipina y Jurcay.
Figura 3: Glaciar Suyuparina con los principales parámetros determinados: A
max
, A
min
, ELA
y L, véase también Tabla 1. El
contorno rojo indica la extensión del glaciar en el año 2009 (UGRH, 2014) y el contorno azul la extensión actual (2013).
Tabla 1: Parámetros y resultados para el glaciar Suyuparina según el esquema de parametrización
glaciológica (Haeberli & Hoelzle, 1995).
Parámetro
Método, fórmula
Resultado
Suyuparina
A
max
Altitud máxima
Mediante DEM
5452 m snm
A
min
Altitud mínima
Mediante DEM
5083 m snm
ELA
Línea de Equilibrio Glaciar
AAR = 0.8 (según Kaser & Osmaston,
2002)
5170 m snm
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ΔA
Rango de altura entre el punto más
alto y más bajo del glaciar
A
max
- A
min
369 m
L
Longitud (a lo largo de línea central de
flujo)
Manualmente
1.90 km
S
Superficie
Mediante DEM
1.13 km²
α
Pendiente promedia de la superficie
glaciar
tan
-1
(ΔA / L)
11°
z
c
Espesor promedio en la línea central
de flujo de la superficie glaciar
Basado en la pendiente y el esfuerzo
de cizalla basal promedio (100 kPa)
60±20 m
z
med
Espesor promedio de la superficie
glaciar
z
c
x (2/3)
40±13 m
z
max
Espesor máximo en la línea central de
flujo
z
c
x 2.25±0.25 m
140±60 m
V
Volumen
z
med
x S
45±15 x 10
6
m³
db/dH
Gradiente promedio del balance de
masa
1.75±0.25 ma
-1
100 m
-1
(valor empírico)
b
t
Balance de masa anual (del término
del glaciar)
db/dH x
(ELA - A
min
)
3.24±0.46 m a
-1
t
r
Tiempo de respuesta dinámica del
glaciar a condiciones climáticas
actuales
z
max
/ b
t
47±25 a
Evolución del frente glaciar
Figura 4: Frente glaciar entre 2010 y 2014
Evaluaciones anuales de la evolución del frente glaciar se han realizado utilizando equipos como la estación total para el
levantamiento topográfico en campo. Los resultados muestran un retroceso promedio de 37.36 m para los años 2010-
2011-2012 (Figura 8). La altitud mínima del glaciar en el 2010 era de 5095.71 m snm, en 2012 se elevó a 5107.15 m
snm, es decir una diferencia de altura de 11.44 m. A partir del 2012 el proceso se desacelera. Para el periodo 2013-2014
se ha calculado 2.84 m de retroceso, la altitud mínima del último año es 5107.53 m snm. El frente glaciar ha retrocedido
48.49 m en cuatro años, de 2010 a 2014, con un promedio de 12.12 m/año.
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Geomorfología
Figura 5: Glaciar Suyuparina,Cordillera Vilcanota, en Julio 2010 y 2014 con una marcada microtopografía
(Fotografía: N. Salzmann, W. Haeberli)
Figura 6: Patrón topográfico en la superficie del glaciar
Suyuparina. Para la escala, véa los glaciólogos tomando
mediciones en las balizas (Fotografía: W. Haeberli,
Julio 2014)
Figura 7: Margen glaciar empinado, en contacto con
múltiples pequeñas morrenas terminales (Fotografía: W.
Haeberli, Julio 2014)
Figura 8: Pequeñas morrenas estacionales que cruzan
secuencias de estriaciones longitudinales sobre
sedimento fino en el entorno del glaciar Suyuparina
(Fotografía: W. Haeberli, Julio 2014)
Figura 9: Microformas del suelo con dibujos de los
ciclos diarios de hielo/deshielo. (Fotografía: W.
Haeberli, Julio 2014)
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Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 8
El glaciar se caracteriza por tener una superficie muy
irregular con depresiones marcadas y acantilados de hielo
(en adelante icecliffs según el término en inglés, Figuras 5
y 6). Los icecliffs generalmente están orientados hacia el
Norte y tienen un albedo relativamente bajo en
comparación con las superficies planas, cubiertas en su
mayoría con nieve. Este patrón microtopográfico se
observa también en otros glaciares de la región. Los
márgenes de los glaciares son empinados y, en algunos
sitios, están en contacto con pequeñas morrenas
terminales (Figura 7). También se observan paredes
verticales en otros glaciares tropicales como en el glaciar
de la cumbre del Kilimanjaro (Mölg et al., 2003). Algunas
de las morrenas terminales se cruzan perpendicularmente
con estrías longitudinales (flutes) en el ambiente
proglacial (Figura 8). El ambiente proglacial mayormente
no tiene vegetación y el suelo está cubierto por sedimento
con microformas pronunciadas debido a los ciclos diarios
de hielo/deshielo del sedimento fino (Figura 9). El glaciar
tiene un lecho constituido por una mezcla de roca y
sedimento y probablemente es temperado. Pese al
retroceso marcado, el glaciar probablemente se encuentra
en un estado próximo al equilibrio. En algunos glaciares
en los Alpes se observa un derretimiento y
adelgazamiento paulatino hasta colapso de la lengua
glaciar (“downwasting”). En cambio, el glaciar
Suyuparina se caracteriza por un retroceso activo (“active
retreat”).
3. Mediciones de campo
El trabajo de campo está siendo realizado por el
equipo de investigadores del departamento académico de
Geografía de la Universidad Nacional San Antonio de
Abad del Cusco (UNSAAC) con el apoyo científico de la
Universidad de Zurich y otras instituciones Peruanas y
Europeas. El balance de masa total del glaciar se
determinará utilizando dos métodos, el método
glaciológico directo (con balizas y pozos), y el geodético
(mapeo repetido y diferenciación de DEMs). El principio
del año hidrológico ha sido establecido el 1 de octubre.
Los detalles del monitoreo en el glaciar Suyuparina se
encuentran en la Tabla 2.
En los años 2010 y 2011 se iniciaron las primeras
mediciones en el glaciar Suyuparina en el marco del
proyecto PACC. En Julio 2010, se instalaron siete balizas
en la zona de ablación y dos pozos en la zona de
acumulación. El año siguiente, cinco balizas fueron
encontradas y monitoreadas. Además, en Julio 2010, se
realizaron mediciones de acumulación de seis capas
anuales en una grieta. Con mediciones del espesor de cada
capa y la densidad estimada según Tompson et al. (1980),
se estima el equivalente en agua que resulta de la
acumulación y la ablación (fusión y sublimación) de cada
año hidrológico al nivel de la grieta.
Para medir la ablación del año hidrológico 2013/14 se
han instalado 13 balizas en la lengua del glaciar
realizando perforaciones con profundidades de 6 metros.
Cada una de estas balizas ha sido referenciada y
codificada para su respectivo monitoreo. Las medidas de
ablación se realizan directamente sobre las balizas
emergidas del hielo, a partir de la diferencia respecto a la
lectura anterior. La ablación en las balizas se monitorea
cada dos a cinco meses (Tabla 2). Para estimar valores de
ablación en equivalente de agua (w.e.), se estima una
densidad de 0.9 g/cm
3
para hielo y 0.2 g/cm
3
para nieve.
La acumulación del año hidrológico 2013/14 se midió
mediante la excavación de dos pozos en octubre 2013. La
conversión del material (nieve o neviza) al equivalente en
agua se calcula midiendo su densidad. La primera
estimación se realizó el 30 de septiembre de 2013, cuyos
datos corresponden al periodo 2012-2013. El 1 de octubre
del año 2014 se realizó la segunda estimación para los
años 2013-2014.
Tabla 2: Cronograma de mediciones de campo
Fecha
Mediciones
Proyecto
25 de julio 2010
Instalación de 7 balizas
Medición de acumulación
en una grieta con seis
capas anuales
Instalación de 2 pozos
PACC
06 de julio 2011
Lectura de 5 balizas
instaladas en Julio 2010
PACC
01 de octubre
2013
Instalación de 13 balizas
en nuevas posiciones
Levantamiento
topográfico de balizas
Instalación de 2 pozos en
nuevas posiciones y
estimación de
acumulación del año
2012/13
UNSAAC
07 de diciembre
2013
Lectura de 13 balizas
UNSAAC
10 de mayo
2014
Lectura de 13 balizas
UNSAAC
13 de julio 2014
Lectura de 13 balizas
Nueva instalación de la
baliza S13
UNSAAC
07 de
septiembre
2014
Lectura de 13 balizas
Observaciones
geomorfológicas
UNSAAC
01 de octubre
2014
Medición de acumulación
en 2 pozos
Instalación de un nuevo
pozo
UNSAAC
13 de
noviembre 2014
Lectura de balizas (3
quedaron afuera)
UNSAAC
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 9
4. Resultados
Figura 10: Balance de masa puntual en balizas y pozos
a distintas elevaciones.
La Figura 10 muestra el balance de masa puntual anual de
cada baliza en función de la elevación para los dos años
con mediciones 2010/11 y 2013/14. Entre 5200 y 5350
m.s.n.m. todavía no existen mediciones porque la
superficie es irregular con depresiones y acantilados de
hielo que dificultan la instalación de balizas.
Los valores máximos de ablación son -6.4 m w.e. en
2010/11 y -4.0 m w.e. en 2013/14. Los coeficientes de
determinación de R
2
=0.49 (2010/11, correlación negativa
y no significativa porque son sólo 5 mediciones) y
R
2
=0.11 (2013/14, correlación positiva) indican que la
correlación entre las mediciones de ablación (balizas) y la
elevación es baja hasta no existente. Sin embargo, las
balizas sólo tienen una diferencia de elevación de 50 m
entre sí que probablemente no permite estimar una
relación entre ablación y elevación.
Figura 11: Tasas de balance de masa para cada baliza y periodo. Los valores están en m w.e. por año.
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Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 10
Figura 12: Baliza S13 en mayo y julio 2014 (Fotografía: E. Molina). Se observa que el icecliff se desplaza
aproximadamente 2 m en este periodo.
Figura 13: Baliza S3 en julio, septiembre y noviembre 2014 (Fotografías: E.Molina, S.Schauwecker). Se observa que la
ablación en la baliza está afectada por la ablación horizontal en el icecliff.
Figura 14: Baliza S2 en julio 2014 (Fotografía: S.
Schauwecker). Se observa que la ablación en una
superficie plana cubierta con nieve puede ser muy baja.
En la estación de lluvias entre diciembre 2013 y
mayo 2014, el balance de masa puntual neto es positivo
en siete sitios (Figura 11). En un caso (baliza S13) se
observa un máximo de ablación de -7.8 m w.e. por año (-
3.3 m w.e. entre diciembre 2013 y mayo 2014), las otras
balizas tienen valores de ablación neta menor a -0.5 m
w.e. por año. La baliza S13 con la tasa alta ha quedado
fuera del hielo debido al avance de un icecliff (Figura 12)
entre diciembre 2013 y mayo 2014.
En los periodos mayo-julio 2014, julio-septiembre
2014 y septiembre-noviembre 2014 (estación seca) se
observa una gran dispersión de la ablación. Se ha
registrado una ablación muy alta en balizas situadas cerca
de un icecliff, donde predomina una alta fusión en
dirección horizontal. En algunos casos, las balizas han
sido alcanzadas por estos icecliffs, mostrando grandes
tasas de ablación independientemente de su elevación
(véase por ejemplo la baliza S3 en Figura 13). En
comparación, las balizas situadas en sitios planos y
cubiertos con nieve muestran menor ablación o incluso
acumulación (véase por ejemplo la baliza S2 en la Figura
14).
Las fotos tomadas en mayo, julio, septiembre y
noviembre 2014 ayudan a estimar aproximadamente los
avances de los icecliffs en algunos sitios. Cerca de la
baliza S13, el icecliff avanzó aproximadamente 2 m entre
mayo y julio 2014. Cerca de la baliza S3, el icecliff
mostró un desplazamiento horizontal de 0.94 m entre julio
y noviembre 2014.
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 11
Figura 15: Capas de nieve cerca de la baliza 5 en julio 2014 (Fotografía: S.Schauwecker).
En octubre 2014 se ha medido la acumulación en dos pozos para el período 2013-2014. Se instaló uno nuevo donde
se estimó la acumulación del último año. Los valores son 1.2, 1.3 y 1.4 m w.e. en los tres pozos. En las depresiones en la
zona baja del glaciar se observa acumulación posiblemente de varias estaciones o eventos de precipitación. Las capas de
nieve tienen espesores en un orden de magnitud de 0.1 a 0.4 m. La Figura 15 muestra capas de un espesor de varios
decímetros.
Figura 16: (a) Posición de las balizas en octubre 2013 y noviembre 2014 (b) movimiento horizontal de las balizas entre
octubre 2013 y noviembre 2014.
En la Figura 16 se puede observar que el movimiento horizontal de las balizas (entre octubre 2013 y noviembre 2014) es
en dirección sur para la mayoría de las balizas. El movimiento es aproximadamente de 10 a 20 m en los 13 meses. El
desplazamiento de la baliza S9 es más alto, 35 m, probablemente debido a un error en las mediciones.
5. Discusión
Las observaciones indican una extrema variabilidad
local en los valores de ablación debido a una
microtopografía pronunciada con acantilados de hielo
(icecliffs) casi verticales orientados hacia el sol en la
mayoría de los casos. Probablemente, estos icecliffs tienen
un efecto predominante en la ablación total del glaciar, a
través del derretimiento lateral. Se observa por ejemplo
tanto acumulación como ablación en la misma elevación a
distancias de unos pocos metros. Concluimos que en la
lengua del glaciar, la microtopografía y la
microclimatología tienen una influencia importante en los
procesos de ablación.
La línea de equilibrio (ELA) se determina
normalmente con una regresión linear entre ablación y
elevación de distintos puntos con mediciones.
Considerando la regresión linear de los puntos medidos en
Suyuparina en el año hidrológico 2013/14, la ELA se
encuentra a 5166 m snm. A través del esquema de
parametrización glaciológica, se obtiene un valor de ELA
de 5170 m snm, similar al valor de ELA encontrada
mediante la regresión linear para el año hidrológico
2013/2014. Esto indica, igual que las observaciones de la
geomorfología, que el glaciar probablemente está en un
estado cercano al equilibrio.
Sin embargo, el valor para la ELA considerando la
regresión linear tiene gran incertidumbre debido a la
dispersión de los datos y al pequeño rango de elevaciones
de las mediciones puntuales. De igual manera, la
compleja microtopografía del glaciar hace que sea muy
difícil estimar el balance de masa total con el método
glaciológico y la interpolación de los datos puntuales.
Probablemente el avance de los icecliffs - gobernado
por la ablación horizontal - es variable durante el año.
Más mediciones ayudarán a interpolar los datos puntuales
(medidos con balizas y pozos) y estimar un balance de
masa total anual para el glaciar Suyuparina.
Próximamente se medirá la ablación horizontal (es
decir perpendicular a la superficie del glaciar) en los
icecliffs.
La reducida ablación en la estación de lluvias se
debe con mucha probabilidad a varios factores. En primer
lugar, probablemente la existencia de precipitación en
forma de nieve en la lengua del glaciar causa
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
Perú
Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 12
temporalmente acumulación en algunas balizas. En
segundo lugar, cuando se acumula nieve en la superficie
del glaciar, el albedo es más alto que el de una superficie
con hielo. En los glaciares tropicales, el balance de
radiación es altamente importante para el balance de
masa. Por eso, la energía disponible para la ablación se
reduce en una superficie glaciar cubierta por nieve, en
comparación con una superficie de hielo o cubierta con
finos sedimentos.
La estrategia internacional de monitoreo de balance de
masa glaciar indica que es necesario combinar diferentes
métodos de medición, por ejemplo, el método
glaciológico directo y el método geodético por mapeo
repetido (WGMS, 2013). Del método glaciológico se
obtiene información para entender la variabilidad
interanual o estacional en el balance de masa, así como
los procesos que intervienen. En el caso del glaciar
Suyuparina con su topografía heterogénea se hace aún
más indispensable estimar el balance de masa total del
glaciar mediante el método geodético, utilizando dos
DEMs de alta resolución de dos fechas distintas.
Calculando la diferencia entre una imagen y la otra,
asumiendo un valor para la densidad de hielo, es posible
determinar con más certeza el cambio en volumen de todo
el glaciar, y calibrar los valores de las mediciones
directas.
El método de parametrización glaciológica (Haeberli
& Hoelzle, 1995) brinda una buena aproximación para
adquirir de manera rápida y eficiente una visión general
sobre las principales características y dimensiones de un
glaciar. Debido al gran margen de incertidumbre en los
resultados, este método no debe sustituir sino
complementar el trabajo de campo mediante la
comprensión de los procesos físicos específicos en el
glaciar investigado.
Por otro lado, no debemos olvidar que el presente
estudio contribuirá a una mejor comprensión de las
variables que interactúan en la cuenca del rio Vilcanota;
balance de masa glaciar, recurso hídrico y sociedad.
6. Conclusiones
Los primeros años de medición (2010/11, 2013/14)
representan una etapa fundamental e indispensable para
entender mejor las interacciones entre el clima y los
glaciares en una región con importancia alta en términos
de recursos hídricos. Las conclusiones más importantes
para el glaciar Suyuparina son las siguientes:
El balance de masa neto puntual en la lengua del
glaciar es altamente variable con valores entre +0.2
m w.e. (acumulación) y hasta -4 ó -6 m w.e.
(ablación), dependiendo de la microtopografía del
sitio. La acumulación en la zona de acumulación en
2013/14 fue del orden de magnitud entre 1.2 y 1.4 m
w.e..
La velocidad del flujo glaciar en la lengua entre
octubre 2013 y noviembre 2014 está en el rango de
10 a 20 m.
Se observa un patrón estacional en el balance de
masa puntual, con menos ablación en la estación de
lluvias entre diciembre y mayo. Esto corresponde
con resultados en el glaciar Shallap donde hay más
ablación en la temporada seca debido al balance de
radiación neta más positivo (Gurgiser et al., 2013).
Sin embargo, estos resultados van en contra con los
resultados del glaciar Zongo en Bolivia donde la tasa
de derretimiento es muy pequeña o zero en la
temporada seca (Favier et al., 2004; Sicart et al.,
2011).
La gran dispersión de la ablación en función de
la elevación, observada en los dos años de
mediciones, se debe a la importante influencia de
la superficie irregular del glaciar. Para estimar un
balance de masa anual total del glaciar por el
método glaciológico directo, hay que considerar
este patrón topográfico en la interpolación de los
valores para toda el área glaciar. Futuras
investigaciones deberían enfocarse en desarrollar
un método para estimar el balance de masa total
en este tipo de glaciares.
Glaciares pequeños como el Suyuparina, son los
más vulnerables a cambios en el clima y
probablemente desaparecerán dentro de pocas
décadas. Como los glaciares en la cordillera
Vilcanota actúan como almacenamientos
estacionales de agua, es fundamental estudiar su
comportamiento y su rol en el sistema hídrico. El
conocimiento de este estudio ayuda a mejorar el
monitoreo del balance de masa en los glaciares
de la cordillera de Vilcanota y - finalmente -
dispone información importante para tomar
medidas de adaptación al cambio climático.
Próximamente se calibrarán las mediciones directas con
resultados del método geodético. Al calcular la diferencia
entre un DEM de alta resolución de 2013 y un futuro
DEM del año 2015, se puede estimar el cambio en el
M. Edwin et al Iniciación de un monitoreo del balance de masa en el glaciar Suyuparina, Cordillera Vilcanota,
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Climate Change in the Tropical Andes Vol. 2 (2015) 13
volumen del glaciar durante este periodo y compararlo
con las mediciones en los pozos/balizas. Esto permitirá
calibrar el balance de masa obtenido por el método
glaciológico y desarrollar una técnica adecuada de
interpolación de los datos puntuales.
La existencia de superficies irregulares y icecliffs no
ha sido descrita en otros estudios sobre glaciares en el
Perú. Consideramos importante incluir mediciones de
ablación en esas paredes de hielo en el futuro monitoreo
glaciar de la zona. Futuras investigaciones podrían incluir
i) estimar la proporción entre la ablación vertical y la
ablación horizontal en las partes inclinadas; ii) estimar y
comparar los flujos de energía en un icecliff con una
superficie plana (cubierta de nieve) con un modelo de
balance de energía; iii) el rol de las superficies irregulares
con marcada microtopografía en la estimación del balance
de masa; iv) la transferibilidad de las observaciones a
otros glaciares de la región, ya que se encuentran
superficies heterogéneas como las observadas en
Suyuparina en otros glaciares de la Cordillera Vilcanota.
7. Agradecimientos
Estos estudios están financiados por la Universidad
Nacional San Antonio Abad del Cusco (UNSAAC) a
través del proyecto “Balance de masa glaciar en la
Cordillera de Vilcanota”con el apoyo científico-técnico
del Proyecto Glaciares en colaboración con CARE Perú y
la Universidad de Zurich y financiado por la Agencia
Suiza para el Desarrollo y la Cooperación COSUDE. Los
estudios se han iniciado dentro del Programa de
Adaptación al Cambio Climático (PACC) en colaboración
con HELVETAS Swiss Intercooperation y financiado por
COSUDE.
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