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.
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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
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) 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.