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MEDIO PERIGLACIAR, PERMAFROST Y RIESGOS NATURALES EN UN VOLCÁN TROPICAL EXTINTO: NEVADO CHACHANI (SUR DE PERÚ)
Nuria de Andrés de
Pablo
Museo Nacional de Ciencias Naturales – Centro Superior
de Investigaciones Científicas
nuriand@mncn.csic.es
David Palacios
Estremera
Dpto. de A.G.R. y Geografía Física – Universidad
Complutense de Madrid
davidp@ghis.ucm.es
Jose Úbeda Palenque
Dpto. de A.G.R. y Geografía Física – Universidad
Complutense de Madrid
joseubeda@ghis.ucm.es
Jesús Alcalá Reygosa
Dpto. de A.G.R. y Geografía Física – Universidad
Complutense de Madrid
jalcalar@ghis.ucm.es
Medio periglaciar, permafrost y riesgos naturales en un volcán tropical extinto: Nevado Chachani (sur de Perú) (Resumen)
El Nevado Chachani (16°11' S; 71°31' W; 6.057 m s.n.m.), situado en la Cordillera Occidental de los Andes Centrales (Sur de Perú) y a 22 km de la ciudad de Arequipa, no presenta actualmente ningún signo de actividad volcánica. En las laderas orientadas hacia el sur se han encontrado glaciares rocosos que muestran evidencias geomorfológicas de encontrarse activos. La presencia de estas formas ha motivado el planteamiento del objetivo del presente trabajo, que consiste en delimitar el área caracterizada por unos determinados parámetros térmicos que posibilitan el desarrollo de los procesos periglaciares y realizar un primer acercamiento a la localización de permafrost en el Nevado Chachani. El interés del tema, en relación con el Cambio Global, radica en la posible presencia de un recurso hídrico, así como las consecuencias económicas que las variaciones de estos sistemas conllevarán a las comunidades humanas. Para ello se han instalado sondas térmicas en el interior del suelo y en el aire en tres estaciones en la ladera sur del complejo volcánico (4.850, 4.976 y 5.331 m). El análisis de la distribución de las temperaturas del aire señala que el límite inferior del ámbito periglaciar se localiza a 4.650 m y por encima de los 5.615 m los procesos de la helada son dominantes. Por otro lado, la aplicación del modelo de distribución de permafrost indica la posible existencia de permafrost por encima de los 5.050 m en las laderas meridionales.
Palabras claves: Nevado Chachani, Andes centrales, ambiente periglaciar, permafrost, abastecimiento hídrico, riesgos hidrovolcánicos.Periglacial environment, permafrost and natural hazards in an extinct tropical volcano: Nevado Chachani (Southern Peru) (Abstract)
The Nevado Chachani (16 ° 11 'S 71 ° 31' W, 6057 m asl) is located in the Cordillera Occidental of the Central Andes (Southern Peru), 22 km from the city of Arequipa. No current or recent eruptive activity has been recorded or detected. Rock glaciers can be found on south-facing slopes, some of them showing geomorphologic evidence of activity. The presence of these landforms has led to the approach the objective of this work which consists of delineating the extent in which thermal characteristics allow the existence of periglacial processes and performs a first approach to the location of permafrost in the Nevado Chachani. The importance of the permafrost distribution, and its relationship to Global Change, lies in the presence of important water resource and the economic consequences that could lead to human communities the changes in these systems.
Three sampling stations were installed on the Southeast slope of the volcano complex (4850, 4976 and 5331 m) with an air probe and ground probes at several depths. The analysis of the distribution of air temperatures indicates that the lower limit of periglacial area is located at 4651 m and above 5617 m the freezing processes are dominant. Furthermore, the implementation of permafrost distribution model indicates the possible existence of permafrost above 5050 m on the southern slopes.
Key words: Nevado Chachani, Central Andes, periglacial environment, permafrost, water supply, hidrovolcanic hazards.
Las
comunidades andinas del suroeste del Perú, una las regiones más áridas de la
tierra, dependen en gran medida del abastecimiento hídrico procedente de los
glaciares. La gran rampa del litoral pacífico peruano, de carácter hiperárido,
está cubriéndose de modernas explotaciones agrarias, desde donde se exportan
productos a todo el mundo, gracias a la canalización del agua que procede de
las cumbres glaciares de grandes estratovolcanes, como son los Nevados
Coropuna, Ampato y Chachani. Sin embargo, este desarrollo se puede estar
basando en un recurso muy frágil. En la última década se han venido
desarrollando investigaciones en profundidad sobre la evolución glaciar
reciente de los Andes Tropicales, las cuales han detectado un marcado retroceso
desde la Pequeña Edad de Hielo (PEH), que se acelera de forma drástica desde
finales de los años setenta del pasado siglo[1]. Las consecuencias catastróficas de esta
intensa deglaciación actual para las economías locales andinas han sido
claramente expuestas en recientes estudios científicos[2].
Sin embargo, el retroceso de los glaciares puede ser compensado con la
extensión del permafrost (espesor de suelo, roca u otro material que ha
permanecido por debajo de 0ºC dos o más años consecutivos) en el caso de
existir hielo almacenado directamente en el suelo que pueda sobrevivir a los
efectos de la estación estival. En la actualidad se desconoce por completo el
valor que esta reserva hídrica supone para las regiones centro-andinas, ya que
la comunidad científica no ha prestado atención hasta el momento a lo que
sucede con la extensión del permafrost tropical y el medio periglaciar ante el
retroceso y desaparición de los glaciares. Este desconocimiento se refleja
claramente en la literatura, donde las únicas citas existentes sobre el tema se
restringen a constatar la presencia de formas periglaciares, normalmente
glaciares rocosos[3].
La determinación de los límites de ambientes periglaciares y de la presencia de permafrost resulta imprescindible hoy en día para la sociedad andina: no sólo por la posible existencia de un recurso, muy necesario y desconocido, sino porque también un permafrost afectado por los efectos del calentamiento global puede desencadenar procesos catastróficos y crear situaciones graves de riesgos naturales ante estas sociedades. El ámbito periglaciar está asociado a una activa dinámica de laderas relacionada con procesos de gravedad (taludes de derrubios), procesos de flujo lento (crio-reptación, geli-solifluxión) y movimientos en masa. Estos procesos naturales pueden afectar a las comunidades humanas localizadas en las inmediaciones, por lo que la delimitación de las áreas que son susceptibles de sufrir estos procesos es el primer paso para una correcta valoración de la amenaza que suponen a la población. En el caso que nos ocupa, las características del material rocoso, poco cohesionado, y las grandes pendientes facilitan el inicio y favorecen grandes dimensiones del evento.
El retroceso de los glaciares a nivel mundial se asocia con el aumento de las temperaturas y, en particular, se considera que los glaciares tropicales son especialmente sensibles a los cambios térmicos. De igual manera, la extensión del ámbito periglaciar y la localización de permafrost pueden constituir dos indicadores valiosos en el conocimiento del Cambio Global. Tanto glaciares como el suelo helado se han considerado elementos de estudio para el seguimiento del cambio climático y su impacto en los sistemas terrestres[4]. Así, las áreas abandonadas por las masas de hielo en su retroceso pueden presentar características térmicas propias de ambientes periglaciares o incluso tener condiciones para la formación de nuevo permafrost. Por otra parte, el ascenso de las temperaturas modifica la localización del límite inferior del ambiente periglaciar. El estudio de las variaciones en la localización y extensión del medio periglaciar resulta de sumo interés en aquellas montañas que carecen de glaciares, de forma que se convierten en los únicos indicadores de las variaciones térmicas. Además, el conocimiento de las modificaciones en la extensión de los ámbitos periglaciares adquiere especial trascendencia debido a su impacto en la vida humana y en las transformaciones del paisaje[5], y resulta indispensable en el proceso de adaptación de las sociedades a los nuevos riesgos derivados del Cambio Global.
El Nevado Chachani (16°11' S; 71°31' W; 6.057 m s.n.m.) es un complejo volcánico formado por un conjunto de estratovolcanes y domos coalescentes situado en la Cordillera Occidental Centro-andina del Sur del Perú (figura 1). En la actualidad no se detecta ningún tipo de actividad volcánica y se conoce escasamente cuál fue su actividad en el pasado[6]. La cumbre de este complejo se sitúa únicamente a 22 km del centro de la Ciudad de Arequipa, la más poblada del sur del Perú y que ha sufrido un gran crecimiento en las últimas décadas. Este sistema montañoso es un ejemplo de los efectos del cambio climático sobre los glaciares tropicales: Palacios et al.[7] encuentran evidencias de que los glaciares del Último Máximo Glaciar tuvieron una gran extensión y alguno de sus frentes alcanzó los 4.000 m de altitud. Los mismos autores indican que seguramente, el complejo retuvo glaciares durante la PEH, aunque en la actualidad carece de ellos. Por otro lado, durante el trabajo de campo se han encontrado glaciares rocosos (lenguas de bloques, movilizadas por la plasticidad del hielo intersticial), que indican la existencia de permafrost, de hasta 1.800 m de longitud alojados en algunos de los circos. El área con mayor concentración de estas formas se encuentra en la montaña más septentrional del complejo, en el Cerro Nocarani (16º 08’ S; 71º 32’ W; 5.784 m s.n.m.), la más antigua desde el punto de vista volcánico y con paredes más verticales. Los glaciares rocosos están situados bajo las paredes con orientación sur, entre las cotas de 5.400 y 5.100 m, y se pueden distinguir hasta tres generaciones superpuestas, la última de las cuales tiene indicios geomorfológicos de estar activa (figura 2).
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Figura 1. A y B. Localización del área de estudio en la Zona Volcánica de los Andes Centrales en América del Sur. C. En la imagen Landsat se aprecia la cercanía del Nevado Chachani a la ciudad de Arequipa. |
El Nevado Chachani se sitúa en el borde del Altiplano, próximo a la rampa que le une con la costa del Pacífico y por lo tanto, queda bajo la influencia del sistema de altas presiones tropicales y de la corriente fría de Humboldt. Ambos factores confieren un carácter marcadamente árido al área de estudio, donde, por ejemplo, en la ciudad de Arequipa (2.335 m s.n.m.) se recogen tan sólo 94,6 mm anuales (media en la serie 1949-1991, SENAMHI). La extrema aridez junto a los efectos térmicos del incremento de la altitud fuerzan el paso de una vegetación semiárida, que caracteriza la parte superior de la rampa, al piso supraforestal, de vegetación escasa y adaptada al frío[8]. Por encima de los 4.500 m no se desarrollan plantas vasculares y la vegetación no parece ser un factor que influya en el desarrollo del permafrost.
A 18 km al sureste del Nevado Chachani se eleva El Misti, un volcán activo cuyo cráter se encuentra a 20 km de la ciudad de Arequipa (figura 1). Ambos conjuntos montañosos sirven de área de alimentación al importante caudal del río Chili, eje de esta ciudad, que ha posibilitado su expansión económica (agrícola, industrial y turística) y demográfica (864.692 habitantes[9]) en las últimas décadas. La existencia de permafrost en las montañas que rodean Arequipa puede tener efectos beneficiosos para ella, ya que reservas hídricas procedentes del suelo helado podrían asegurar el mantenimiento del caudal del río Chili; pero por otro lado, la posible degradación de este permafrost podría tener consecuencias catastróficas para la ciudad, por el posible desencadenamiento de procesos de ladera de gran entidad.
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Figura 2. Glaciares rocosos
en la ladera sur del Cerro Nocarani (5.784 m). |
Ante este planteamiento, con un área geomorfológicamente inestable e hiperárida, se plantea con urgencia determinar la presencia de condiciones favorables para la existencia de ámbitos periglaciares y de permafrost, y si estos van unidos a la presencia de posibles recursos hídricos que compensen los perdidos en el retroceso glaciar. Así, el objetivo de este trabajo es el dar un primer paso en la localización de la existencia del permafrost en el Nevado Chachani y conocer de forma aproximada su distribución, así como la extensión del medio periglaciar. Por otra parte, se abre la investigación hacia nuevas cuestiones en las que se plantea si el ámbito periglaciar y el permafrost de las montañas tropicales se encuentran en un proceso de extensión o de degradación en relación al Cambio Global. La importancia de este asunto radica en las repercusiones en la economía y en la propia seguridad de las comunidades próximas, que se tienen que preparar para las consecuencias que trae consigo la modificación de los parámetros climáticos, en este caso de las temperaturas.
Metodología
Para conocer la distribución de la temperatura del suelo en el Nevado Chachani, se han establecido tres estaciones en la ladera sur del volcán, con una sonda del aire a +100 cm, y cinco del suelo -5, -10, -30, -60, -100 cm de profundidad, desde el año 2003 al año 2008 (cuadro 1 y figura 3). Se utilizaron sondas HOBO Pendant 64 K Temp/Light, dotadas con termistores TMC-1T y encapsuladas en una envoltura impermeable. Los termómetros están equipados con una batería de litio de 3.6 V, con capacidad para tomar medidas durante 760 días cada 30 minutos, y tienen una precisión de +/- 0,1ºC, y un rango de –20ºC a +50ºC.
Estaciones en la ladera suroriental del Nevado Chachani instaladas por el proyecto LAHAR.[10]
NOMBRE |
LATITUD (S) |
LONGITUD (W) |
ALTITUD (m) |
CHACHA-1 |
16º 13’ 41,55’’ |
71º 29’ 8,64’’ |
4.850 |
CHACHA-2 |
16º 13’ 27,64’’ |
71º 29’ 25,26’’ |
4.976 |
CHACHA-3 |
16º 13’ 10,39’’ |
71º 29’ 45,84’’ |
5.331 |
Para contrastar con los datos obtenidos en las tres estaciones localizadas en la vertiente Sur del Nevado Chachani, se han empleado los datos de la estación del aeropuerto de la ciudad de Arequipa (Arequipa SPQU) perteneciente a la red oficial de observatorios del SENAMHI (16º 17’ 40,15’’ S; 71º 34’ 57.40’’ W; 2.508 m s.n.m)[11]. En el primer caso, se tienen los datos diarios de máxima, mínima y media; mientras que para la segunda estación sólo se poseen la máxima y mínimas diarias.
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Figura 3. A. Localización de las estaciones térmicas del proyecto LAHAR en la cresta del Nevado Chachani. B. Sobre la imagen Landsat se indican las estaciones del proyecto LAHAR en el Nevado Chachani y la estación Arequipa SPQU (Aeropuerto) de la red oficial del SENAMHI. |
El volcado de datos desde la memoria de almacenamiento de las sondas se realizó aproximadamente cada año, dependiendo de las posibilidades del trabajo de campo. Algunas series se desestimaron enteras al observar que las condiciones iniciales de colocación del sensor habían variado por la actuación de los procesos de ladera. Otras sondas se perdieron definitivamente, especialmente las del aire y las más superficiales del suelo, debido a dichos procesos. Posteriormente, en trabajo de gabinete, los registros se sometieron a una depuración y se suprimieron los considerados erróneos. Con el objeto de comparar los registros de todas sondas se construyeron series anuales completas en todas las estaciones. La serie de referencia para este estudio pertenece a la última campaña de muestreo 2007/08, para la que existen datos referidos al mismo periodo de tiempo en las tres estaciones, para casi todas las sondas recuperadas. Tan solo en la estación CHACHA-3 la serie se ve reducida a 250 días, por los problemas que hubo a la hora de acceder a la cota más elevada.
Para cada serie anual, a partir de los datos tomados en intervalos horarios, se han obtenido los estadísticos básicos diarios, mensuales y anuales. Entre ellos destacan como indicadores fundamentales la Temperatura Media Anual del Aire (TMAA) y la Temperatura Media Anual del Suelo (TMAS). Además, se ha prestado especial interés en contabilizar el número de días en los que la temperatura queda por debajo de 0ºC durante las 24 horas, aquellos en los que oscila en torno a los 0ºC, y los que quedan libres de helada.
En un primer momento se trató de establecer el comportamiento de las TMAS en relación con la profundidad en cada una de las tres estaciones. Para ello se empleó el modelo de distribución de temperaturas en el suelo propuesto por van Everdingen[12] y utilizado ampliamente en el estudio de los ambientes periglaciares[13]. Según este patrón, la temperatura media anual, la temperatura media del mes más frío y la temperatura media del mes más cálido tienden a igualarse con la profundidad en un punto denominado punto de amplitud anual cero.
Una segunda fase del estudio trata de elaborar modelos de distribución de las temperaturas medias anuales (TMA) en relación con la altitud. Para ello, se utilizó el Modelo Digital de Elevación (MDE) del Instituto Geográfico Nacional de Perú a escala 1:100.000[14], con una resolución espacial de 50 x 50 m. La herramienta de ArcGis Raster Calculator permitió crear los mapas de distribución de las TMA aplicando el gradiente altitudinal calculado con los datos térmicos al MDE. En el modelo de distribución de las TMAA se señalaron las isotermas de -2ºC y de +3ºC, que indican el límite inferior de la acción predominante de la helada y el límite inferior de la presencia de la acción de la helada, respectivamente[15].
Por último, se quiso hacer un modelo de distribución espacial del permafrost. Aunque las perforaciones profundas son el medio más seguro para determinar la presencia del suelo helado, si bien con carácter puntual[16], existe la posibilidad de crear modelos de distribución basándose en la relación existente entre la temperatura del suelo y la topografía[17]. En el caso que nos ocupa, la altitud y las dificultades de la ascensión no han hecho posibles, hasta el momento, perforaciones superiores a 1 m. Por otra parte, las fuertes pendientes del Nevado Chachani también han impedido la aplicación de otros métodos utilizados en relación a la presencia de permafrost, como las medidas de refracción sísmica, la gravimetría o resistividad eléctrica[18]. Hasta el presente, el método más extendido para la modelización de la distribución del permafrost en montaña es el que se basa en las temperatura de la superficie del suelo bajo la cubierta nival o método BTS (Bottom Temperature Snow) propuesto por Haeberli en 1973[19] y empleado posteriormente en distintos trabajos[20]. Ya que el método BTS se basa en las medidas te temperatura tomadas con un espesor de nieve de al menos 80 cm durante tres meses, en el caso del Nevado Chachani no se ha podido aplicar, ya que aquí la nieve sólo permanece unos pocos días en el suelo.
Descartada la posibilidad de aplicar estos métodos comunes utilizados en las áreas templadas y polares, en el presente trabajo se ha decidido emplear, de forma simplificada, el procedimiento estadístico desarrollado recientemente por Abramov et al.[21] En él los principales factores que controlan la presencia de permafrost son la temperatura del aire y la radiación solar, seguidos por las características de la vegetación y la cubierta nival. Estos dos últimos no son imprescindibles para la consecución del modelo, por lo que se han eliminado al no tener presencia significativa en el área de estudio. El modelo estima una distribución espacial de las TMAS en función de un modelo de distribución de las TMAA (según un gradiente altitudinal), del modelo de radiación solar directa media anual (RAD)[22] y de una constante específica calculada para el área de estudio (K).
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En el caso que nos ocupa, se ha empleado un mapa de distribución de las TMAA creado a partir del gradiente térmico calculado con las TMMA observadas en las estaciones de estudio y la TMAA de la estación oficial Arequipa SPQU, para el periodo Oc2007/Sp08. El mapa de radiación (RAD) refleja la radiación solar directa media anual (en W/m2) del mismo periodo a partir de las cartografías mensuales de radiación elaboradas con la herramienta Solar Radiation. Por último, la constante específica viene representada por la pendiente de la recta de regresión que relaciona la diferencia de temperatura entre las TMAA estimadas y las TMAS observadas; y el valor del modelo de radiación en las estaciones de muestreo. El valor de K para el modelo es de 0,0025.
En el mapa resultante, Abramov et al.[23] distinguen cuatro categorías térmicas relacionadas con un porcentaje de extensión del permafrost: ausencia de permafrost (si la TMAS >2ºC), permafrost aislado (2ºC> TMAS >0ºC), permafrost discontinuo (0ºC> TMAS >-2ºC) y permafrost continuo (TMAS <-2ºC). La terminología que emplean intenta adaptarse a la designación de los tipos de permafrost propuesta por Brown et al.[24] realizada según el porcentaje de presencia de permafrost. Esta clasificación distingue permafrost aislado (<10%), permafrost esporádico (10-50%), permafrost discontinuo (50-90%) y permafrost continuo (90-100%). En cambio, Abramov et al.[25] consideran unos porcentajes de presencia diferentes y eliminan la categoría de permafrost esporádico, con lo que la relación queda así: permafrost aislado (<10%), permafrost discontinuo (10-80%) y permafrost continuo (80-100%).
Por otra parte, en los medios de montaña carece de sentido distinguir entre permafrost continuo y discontinuo, ya que la propia variabilidad topográfica causa la discontinuidad del permafrost[26]. Por esta razón, Haeberli propone para su modelo empírico la distinción entre permafrost probable (BTS<-3ºC) y posible (-2ºC>BTS>-3ºC)[27]. Aunque compartimos completamente este punto de vista, hemos optado por mantener las denominaciones que emplean Abramov et al.[28], ya que en el área de estudio no se pueden obtener medidas BTS.
Resultados
Gradiente térmico en profundidad
Para describir el comportamiento de la temperatura del suelo en la estación de muestreo CHACHA-1, localizada a 4.850 m. (figura 3), se han usado las series anuales entre el 1-01-2003 y el 31-12-2003, para los datos registrados por el termómetro del suelo a -5 cm, y entre el 1-10-2007 y el 30-09-2008, para los valores de temperatura recogidos con las sondas de aire, -30 y -94 cm (figura 4 y cuadros 2, 3 y 4).
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Figura 4. Gráfica de los datos tomados por las sondas instaladas a -5 cm en el suelo durante la campaña 2002/03 de la estación Chacha1. B. Gráfica de los datos tomados por las sondas instaladas en el aire y a -30 y -94 cm en el suelo durante la campaña 2007/08 de la estación Chacha1. |
Estadísticos anuales de las temperaturas diarias para las distintas series anuales
obtenidas en los sensores instalados en la estación Chacha1
Serie |
Distancia a la sup del suelo(cm) |
T MEDIA |
T ABSOLUTA |
AMPLITUD |
|||||
Med |
Máx |
Mín |
Máx |
Mín |
Med |
Máx |
Mín |
||
En2003/Dc03 |
-5 |
8,5 |
14,0 |
5,2 |
22,3 |
0,4 |
8,9 |
15,0 |
2,0 |
Oc2007/Sp08 |
+100 |
4,4 |
9,3 |
1,1 |
14,1 |
-3,8 |
8,2 |
12,1 |
2,9 |
Oc2007/Sp08 |
-30 |
6,0 |
6,5 |
5,6 |
12,2 |
1,3 |
0,9 |
2,1 |
0,2 |
Oc2007/Sp08 |
-94 |
6,7 |
6,7 |
6,6 |
10,3 |
3,5 |
0,12 |
0,7 |
0,0 |
Estadísticos mensuales para la serie anual entre enero y diciembre de 2003 de la sonda situada a -5 cm, en la estación Chacha1
MD: temperatura media mensual; MX: temperatura máxima mensual; MN: temperatura mínima mensual; AT: amplitud térmica mensual; Media: promedios de las
temperatura medias, máximas, mínima y amplitud mensuales; A anual: amplitud térmica anual. En azul los valores más bajos y en rojo, los más elevados.[29]
Serie |
En2003/Dc03 |
|||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
En |
9,7 |
15,1 |
6,0 |
9,1 |
Fb |
8,1 |
12,4 |
5,1 |
7,3 |
Mr |
9,0 |
14,2 |
5,6 |
8,6 |
Ab |
8,1 |
12,8 |
5,0 |
7,8 |
My |
6,4 |
10,5 |
3,9 |
6,6 |
Jn |
5,8 |
10,1 |
3,2 |
6,9 |
Jl |
5,3 |
9,4 |
2,7 |
6,6 |
Ag |
6,4 |
11,8 |
3,2 |
8,6 |
Sp |
8,1 |
14,2 |
4,3 |
9,9 |
Oc |
11,4 |
18,6 |
6,5 |
12,1 |
Nv |
12,0 |
19,5 |
7,0 |
12,6 |
Dc |
12,3 |
18,9 |
7,8 |
11,1 |
Media |
8,5 |
14,0 |
5,0 |
8,9 |
A anual |
7,0 |
|||
Estadísticos mensuales para las series anuales entre octubre de 2007 y septiembre
de 2008 de las sondas del aire y de -30 y -94 cm, en la estación Chacha1
Serie |
Oc2007/Sp08 |
Oc2007/Sp08 |
Oc2007/Sp08 |
|||||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
Oc |
5,9 |
11,3 |
2,2 |
9,1 |
8,3 |
8,9 |
8,0 |
0,9 |
7,8 |
7,8 |
7,7 |
0,1 |
Nv |
6,0 |
11,3 |
2,4 |
8,9 |
9,7 |
10,4 |
9,3 |
1,2 |
9,2 |
9,3 |
9,1 |
0,1 |
Dc |
6,1 |
11,0 |
2,6 |
8,4 |
10,3 |
11,0 |
9,8 |
1,2 |
9,7 |
9,8 |
9,6 |
0,1 |
En |
3,2 |
7,0 |
0,9 |
6,1 |
5,9 |
6,5 |
5,5 |
1,0 |
7,0 |
7,1 |
6,9 |
0,2 |
Fb |
5,1 |
10,0 |
2,0 |
8,0 |
7,6 |
8,3 |
7,0 |
1,3 |
7,7 |
7,8 |
7,6 |
0,2 |
Mr |
4,9 |
9,5 |
1,9 |
7,6 |
7,1 |
7,7 |
6,7 |
1,0 |
7,5 |
7,6 |
7,5 |
0,1 |
Ab |
4,5 |
9,4 |
1,4 |
8,0 |
5,9 |
6,3 |
5,5 |
0,8 |
7,0 |
7,1 |
7,0 |
0,1 |
My |
3,1 |
8,1 |
0,0 |
8,0 |
3,6 |
4,0 |
3,4 |
0,6 |
5,5 |
5,6 |
5,5 |
0,1 |
Jn |
2,7 |
7,6 |
-0,2 |
7,8 |
2,6 |
2,9 |
2,4 |
0,5 |
4,4 |
4,4 |
4,3 |
0,1 |
Jl |
2,8 |
7,9 |
-0,2 |
8,2 |
2,5 |
2,9 |
2,4 |
0,5 |
4,1 |
4,1 |
4,1 |
0,1 |
Ag |
3,6 |
8,9 |
0,0 |
8,8 |
2,9 |
3,3 |
2,7 |
0,6 |
4,1 |
4,1 |
4,0 |
0,1 |
Sp |
4,4 |
10,3 |
0,9 |
9,4 |
5,5 |
6,0 |
5,1 |
0,9 |
5,9 |
5,9 |
5,8 |
0,1 |
Media |
4,4 |
9,4 |
1,2 |
8,2 |
6,0 |
6,5 |
5,6 |
0,9 |
6,7 |
6,7 |
6,6 |
0,1 |
A anual |
3,4 |
7,7 |
5,6 |
|||||||||
En la serie 2007/08, los datos recogidos por la sonda del aire indican una TMAA 4,4ºC, mientras que los termómetros situados a -30 y -94 cm registraron TMAS más elevadas (6,0ºC y 6,7ºC, respectivamente). La amplitud térmica diaria media se reduce con la profundidad y a -30 cm ya presenta valores muy bajos (0,9ºC). En la sonda instalada a -5 cm (aunque referida al año 2003), se observa que la amplitud diaria media es más elevada que la registrada en el aire, al igual que la temperatura media anual, debido a recibir mayor radiación. La máxima se produce en las tres sondas en el mes de diciembre, mientras que la mínima se da con un mes de retraso a -30 cm y con dos a -94 cm, respecto de la del aire.
Tan sólo la sonda del aire registró valores negativos: 75 días con temperaturas mínimas diarias inferiores a 0º C, que en 36 días bajaron de -1ºC y de ellos 15 fueron menores a -2ºC. En el interior del suelo, no sólo no se detectan valores negativos, sino que se observa un incremento de las temperaturas con la profundidad. Los valores medios de la serie 2007/08 indican que la TMAS aumenta a razón de 0,11ºC por cada 10 cm, mientras que las medias mensuales máximas se reducen con la profundidad en 0,09ºC por cada 10 cm y las mínimas se incrementan en 0,24ºC/10 cm.
Con estas observaciones, parece imposible la presencia de permafrost en la localización de estudio. Ni siquiera la superficie del suelo parece sufrir ciclos diarios de hielo/deshielo, ya que el termómetro instalado a -5 cm no registró valores negativos, tal vez debido a la influencia de la radiación solar, aunque la sonda del aire los recoge en el 20,5% de los días del año, durante el invierno.
En el caso de la estación CHACHA-2 (4.976 m s.n.m.), para realizar los gradientes térmicos de profundidad se han determinado dos series anuales con registros a dos profundidades en el interior del suelo: entre el 1-10-2004 y el 30-9-2005, para las sondas de -5 y -30 cm (figura 5A); y entre el 10-11-2005 y el 9-11-2006, para las sondas del aire, -10 y -30 cm (figura 5B). Además, para comparar el comportamiento térmico del suelo con otras fechas se cuenta con la serie anual de 2003 para la sonda de -5 cm (figura 5A); la serie incompleta entre el 21-11-2006 y el 11-9-2007 para las sondas de aire y -30 cm y la serie anual entre el 1-10-2007 y el 30-9-2008, para las sondas de aire y -30 cm (figura 5B).
|
|
Figura 5. A. Gráfica de los datos tomados por las sondas instaladas a -5 cm en el suelo durante las campañas 2002/03 y 2004/2005, y de la sonda de -30 cm durante 2004/2005, en la estación Chacha2 (4.976 m). 5. B. Gráfica de los datos tomados por la sonda instalada en el aire (Nov2005/Oct2008), a -10 cm (2005/2006) y a -30 cm (2005/06, 2006/07 y 2007/08) en la estación Chacha2 (4.976 m). |
Las medias anuales de los datos capturados por las sondas instaladas en al estación Chacha2 resultan muy similares en las distintas series consideradas (figura 5 y cuadros 5 y 6). La distribución de los valores mensuales máximos y mínimos a lo largo del año es muy uniforme en todas las series con las medias mensuales más altas localizadas en los meses de noviembre o diciembre y las más bajas en los meses de junio o julio. Este comportamiento posibilita la comparación de los datos obtenidos por sondas de distintas localizaciones procedentes de distintas series.
Estadísticos anuales de las temperaturas diarias para las distintas series anuales
obtenidas en los sensores instalados en la estación Chacha2
Serie |
Profundidad (cm) |
T MEDIA |
T ABSOLUTA |
AMPLITUD |
|||||
Media |
Máx |
Mín |
Máx |
Mín |
Media |
Máx |
Mín |
||
En2003/Dc03 |
5 |
4,6 |
13,5 |
-0,6 |
32,0 |
-7,2 |
14,1 |
27,8 |
0,0 |
Oc2004/Sp05 |
5 |
4,5 |
11,4 |
-0,1 |
26,5 |
-6,5 |
11,6 |
25,5 |
0,0 |
Oc2004/Sp05 |
30 |
2,3 |
2,4 |
1,7 |
9,1 |
-2,8 |
0,7 |
2,3 |
0,0 |
Nv2005/Nv06 |
AIRE |
0,5 |
1,9 |
-0,6 |
7,2 |
-4,1 |
2,5 |
6,2 |
0,45 |
Nv2005/Nv06 |
10 |
3,2 |
5,7 |
1,2 |
16,8 |
-3,0 |
4,6 |
11,7 |
0,0 |
Nv2005/Nv06 |
30 |
2,4 |
2,5 |
2,2 |
8,4 |
-0,97 |
0,3 |
0,95 |
0,0 |
Oc2007/Sp08 |
AIRE |
0,6 |
3,1 |
-0,97 |
9,0 |
-5,4 |
4,1 |
9,7 |
1,5 |
Oc2007/Sp08 |
30 |
2,0 |
2,5 |
1,6 |
9,2 |
-2,8 |
0,9 |
2,5 |
0,0 |
En los primeros 5 cm del suelo la media anual resulta superior a la del aire (4,6ºC en 2003 y 4,5ºC en 2004/05, en las sondas de -5 cm; y 0,5ºC en 2005/06 y 0,6ºC en 2007/08, en el aire), con medias mensuales máximas en noviembre considerablemente más elevadas que las del aire (11,6ºC y 9,7ºC a -5 cm ; frente a 2,3ºC en el aire).
Estadísticos mensuales para la serie anual entre enero y diciembre de 2003 de la sonda situada a -5 cm; entre octubre de 2004 y septiembre de 2005 de las sondas situadas a -5 y -30 cm; entre noviembre de 2005 y noviembre de 2006 de las sondas situadas en el aire y a -10 y -30 cm; entre diciembre de 2006 y agosto de 2007 de las sondas situadas en el aire y a -30 cm; y entre octubre de 2007 y septiembre de 2008 de las sondas situadas en el aire y a -30 cm en la estación Chacha2 (4.976 m)
Serie |
En2003/Dc03 |
Serie |
Oc2004/Sp0 5 |
Oc2004/Sp05 |
||||||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
|
En |
8,0 |
16,2 |
2,7 |
13,5 |
Oc |
8,8 |
19,8 |
-0,2 |
19,9 |
3,3 |
4,0 |
2,7 |
1,3 |
|
Fb |
5,5 |
12,2 |
1,5 |
10,7 |
Nv |
9,7 |
20,3 |
1,1 |
19,1 |
5,6 |
6,3 |
4,9 |
1,4 |
|
Mr |
5,5 |
12,7 |
1,4 |
11,3 |
Dc |
9,5 |
18,2 |
2,6 |
15,6 |
6,4 |
7,2 |
5,7 |
1,5 |
|
Ab |
3,8 |
12,5 |
-0,7 |
13,2 |
En |
5,8 |
11,9 |
1,6 |
10,4 |
4,1 |
4,7 |
3,6 |
1,1 |
|
My |
-0,7 |
3,1 |
-3,1 |
6,1 |
Fb |
3,0 |
5,7 |
1,2 |
4,5 |
2,6 |
3,0 |
2,4 |
0,6 |
|
Jn |
-1,2 |
4,6 |
-4,1 |
8,7 |
Mr |
4,9 |
10,0 |
1,4 |
8,7 |
2,9 |
3,4 |
2,5 |
0,9 |
|
Jl |
-1,1 |
5,3 |
-4,3 |
9,7 |
Ab |
3,8 |
9,0 |
0,6 |
8,4 |
1,8 |
2,1 |
1,5 |
0,6 |
|
Ag |
0,5 |
9,4 |
-3,6 |
13,0 |
My |
2,3 |
8,2 |
-0,7 |
8,8 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
|
Sp |
3,8 |
15,5 |
-2,4 |
17,9 |
Jn |
0,8 |
6,5 |
-2,2 |
8,7 |
-0,7 |
-0,6 |
-0,8 |
0,3 |
|
Oc |
8,6 |
22,4 |
0,4 |
21,9 |
Jl |
0,7 |
7,5 |
-3,0 |
10,5 |
-1,2 |
-1,0 |
-1,4 |
0,4 |
|
Nv |
11,6 |
25,8 |
2,5 |
23,3 |
Ag |
2,9 |
11,4 |
-2,6 |
14,0 |
-0,4 |
-0,3 |
-0,5 |
0,2 |
|
Dc |
10,8 |
22,9 |
3,0 |
19,9 |
Sp |
2,3 |
8,0 |
-1,5 |
9,4 |
-0,2 |
-0,2 |
-0,2 |
0,1 |
|
Media |
4,6 |
13,6 |
-0,5 |
14,1 |
Media |
4,5 |
11,4 |
-0,1 |
11,5 |
2,0 |
2,4 |
1,7 |
0,7 |
|
A anual |
12,8 |
A anual |
9,0 |
7,6 |
||||||||||
Serie |
Nv2005/Nv06 |
Nv2005/Nv06 |
Nv2005/Nv06 |
|||||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
Nv (*) |
1,8 |
4,1 |
0,0 |
4,1 |
7,7 |
12,4 |
3,5 |
8,9 |
5,9 |
6,1 |
5,6 |
0,5 |
Dc |
2,3 |
4,4 |
0,9 |
3,5 |
8,0 |
11,9 |
4,6 |
7,3 |
6,7 |
6,9 |
6,5 |
0,4 |
En |
0,2 |
1,7 |
-0,9 |
2,5 |
3,1 |
5,0 |
1,5 |
3,5 |
3,2 |
3,4 |
3,1 |
0,3 |
Fb |
0,9 |
2,4 |
0,0 |
2,4 |
3,4 |
5,4 |
1,7 |
3,6 |
2,8 |
3,0 |
2,7 |
0,3 |
Mr |
1,1 |
2,6 |
0,2 |
2,5 |
3,2 |
5,0 |
1,6 |
3,4 |
2,9 |
3,0 |
2,7 |
0,2 |
Ab |
1,1 |
2,2 |
0,3 |
1,9 |
3,6 |
6,3 |
1,3 |
5,0 |
2,5 |
2,7 |
2,4 |
0,4 |
My |
-0,4 |
0,4 |
-1,1 |
1,5 |
0,8 |
2,4 |
0,0 |
2,4 |
0,7 |
0,7 |
0,6 |
0,1 |
Jn |
-1,0 |
-0,3 |
-1,7 |
1,4 |
-0,2 |
0,3 |
-0,8 |
1,1 |
-0,1 |
-0,1 |
-0,1 |
0,0 |
Jl |
-0,9 |
0,0 |
-1,8 |
1,8 |
-0,3 |
0,5 |
-1,2 |
1,7 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,6 |
0,1 |
Ag |
-0,7 |
0,3 |
-1,4 |
1,7 |
0,9 |
3,1 |
-0,4 |
3,4 |
-0,2 |
-0,2 |
-0,2 |
0,1 |
Sp |
0,3 |
1,9 |
-0,8 |
2,8 |
3,1 |
6,6 |
0,2 |
6,4 |
1,1 |
1,3 |
1,0 |
0,3 |
Oc |
0,9 |
2,9 |
-0,6 |
3,5 |
5,5 |
9,8 |
1,7 |
8,1 |
3,6 |
3,8 |
3,4 |
0,4 |
Media |
0,5 |
1,9 |
-0,6 |
2,5 |
3,2 |
5,7 |
1,2 |
4,6 |
2,4 |
2,5 |
2,3 |
0,3 |
A anual |
3,4 |
8,3 |
7,2 |
|||||||||
Serie |
Nv2006/Sp07 |
Oc2006/Sp07 |
||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
Dc |
3,3 |
6,1 |
1,3 |
4,8 |
7,2 |
7,6 |
6,9 |
0,7 |
En |
2,2 |
4,3 |
0,8 |
3,5 |
4,5 |
4,8 |
4,3 |
0,5 |
Fb |
0,8 |
2,8 |
-0,6 |
3,4 |
3,9 |
4,1 |
3,7 |
0,4 |
Mr |
0,5 |
2,0 |
-0,4 |
2,5 |
1,9 |
2,0 |
1,8 |
0,2 |
Ab |
1,2 |
2,6 |
0,2 |
2,4 |
1,9 |
2,1 |
1,8 |
0,3 |
My |
-0,5 |
0,6 |
-1,4 |
2,1 |
0,7 |
0,7 |
0,6 |
0,1 |
Jn |
0,0 |
1,1 |
-1,0 |
2,1 |
-0,2 |
-0,2 |
-0,2 |
0,1 |
Jl |
-1,8 |
-0,8 |
-2,7 |
1,9 |
-1,1 |
-0,9 |
-1,2 |
0,2 |
Ag |
-0,5 |
1,0 |
-1,6 |
2,6 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,6 |
0,1 |
A anual |
5,1 |
8,3 |
||||||
Serie |
Oc2007/Sp08 |
Oc2007/Sp08 |
||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
Oc |
1,7 |
4,6 |
-0,2 |
4,8 |
4,4 |
5,1 |
3,7 |
1,3 |
Nv |
2,1 |
4,8 |
0,1 |
4,7 |
5,5 |
6,2 |
4,8 |
1,4 |
Dc |
2,3 |
5,5 |
0,2 |
5,3 |
6,6 |
7,4 |
5,9 |
1,5 |
En |
0,5 |
2,8 |
-1,0 |
3,9 |
2,1 |
2,5 |
1,8 |
0,6 |
Fb |
1,2 |
3,9 |
-0,4 |
4,3 |
3,4 |
4,0 |
3,0 |
1,0 |
Mr |
1,1 |
3,7 |
-0,5 |
4,2 |
2,8 |
3,3 |
2,3 |
0,9 |
Ab |
0,6 |
3,1 |
-0,7 |
3,8 |
1,7 |
2,2 |
1,3 |
0,8 |
My |
-0,6 |
1,5 |
-1,8 |
3,3 |
0,0 |
0,2 |
-0,1 |
0,3 |
Jn |
-0,9 |
1,1 |
-2,1 |
3,1 |
-1,0 |
-0,8 |
-1,2 |
0,4 |
Jl |
-1,0 |
1,1 |
-2,2 |
3,3 |
-1,4 |
-1,1 |
-1,6 |
0,5 |
Ag |
-0,1 |
2,5 |
-1,7 |
4,3 |
-0,9 |
-0,7 |
-1,1 |
0,5 |
Sp |
0,4 |
3,1 |
-1,3 |
4,4 |
1,2 |
1,8 |
0,6 |
1,2 |
Media |
0,6 |
3,2 |
-1,0 |
4,1 |
2,0 |
2,5 |
1,6 |
0,9 |
A anual |
3,3 |
8,0 |
||||||
A -10 cm de profundidad la amplitud térmica diaria sigue siendo superior a la del aire, como así lo atestiguan los 4,6ºC de oscilación media diaria durante la serie 2005/06 a -10 cm y los 2,5ºC en el aire. Pero a -30 cm la diferencia de las temperaturas en el día se reduce mucho y así, la amplitud media fue de 0,7ºC; en la serie anual 2004/05, de 0,3ºC durante 2005/06; de 0,3ºC, en la serie incompleta 2006/07; y de 0,9ºC, en la anual 2007/08. De la misma manera, la amplitud anual es superior en los primeros centímetros del suelo a la del aire, y va disminuyendo con la profundidad.
La mayor o menor influencia de la radicación diurna controla el número de días en los que la temperatura oscila alrededor de 0ºC o es negativa o positiva durante todo el día (figura 6). Así, los termómetros del aire presentan un elevado número de días con oscilaciones diarias en torno al punto de congelación (186 en la serie 2005/06 y 235 en la serie 2007/08), que todavía se dejan sentir en los primeros centímetros del suelo (173 y 164 días a -5 en los años 2003 y 2004/05; y 127 días a -10 cm en la temporada anual 2005/06). El número de días con máximas por debajo de 0ºC resulta superior en el aire (186 días durante 2005/06 y 235 en 2007/08) que en la superficie del suelo (173 días a -5 cm en 2003, 164 días a -5 cm en 2004/05 y 127 días a -10 cm en 2005/06). Sin embargo, ya a -30 cm de profundidad los días de helada se incrementan hasta suponer el 25,21% anual en la serie 2005/06 (92 días) y el 28,14% en el último año tratado (103 días). Pero aunque el número de días de helada se incremente con la profundidad, las mínimas registradas son cada vez más elevadas y así, a pesar de que en la serie 2005/06, a -30 cm, se registraron 92 días con temperaturas inferiores a 0ºC todo el día, estas no llegaron a bajar de -0,97º C (mínima absoluta de la serie), mientras que la mínima absoluta del aire fue de -4,09º C (23-11-05). Por lo tanto, aunque aumenta el número de días de hielo con la profundidad, disminuye la intensidad de la helada.
|
Figura 6. Número de días en los que la temperatura permanece por encima, por debajo o fluctúa alrededor de 0º C en la estación Chacha2 (4.976 m s.n.m). |
Con los datos de la serie Oc2004/Sp05 para las sondas de -5 y -30 cm, la temperatura media mensual se reduce a razón de 1,0ºC por cada 10 cm; la máxima mensual, a -1,34ºC/10 cm; y la mínima, a -0,77ºC/10 cm. Suponiendo una tendencia lineal de reducción de las temperaturas (figura 7), la amplitud anual cero se alcanza a -164,75 cm con una temperatura de -11,61ºC.
|
Figura 7. Temperatura media anual (T), temperatura media mensual mínima (T min) y temperatura media mensual máxima (T max) observadas y estimadas según tendencias lineales, en la estación de observación Chacha2 (4.976 m), con los datos de la serie Oc2004/Sp05. |
Si se toman los datos de la serie anual Nv2005/Nv06 para las sondas de -10 y -30 cm, se observa que la temperatura media mensual disminuye con la profundidad a razón de 0,42º C por cada 10 cm. Suponiendo una tendencia lineal para las medias mensuales máxima y mínima del año con la profundidad (figura 8), la amplitud anual cero se localiza a una profundidad de -158,57 cm, donde la temperatura media del mes más frío y la del mes más cálido coinciden en -1,54º C.
Por lo tanto, con las observaciones realizadas se puede concluir que en la estación Chacha2 los primeros 5 cm del suelo sufren ciclos diarios de hielo/deshielo desde el otoño hasta la primavera (entre abril y noviembre) en un porcentaje anual que oscila entre 47,4% y 36,7%. A -10 cm disminuyen a una presencia del 34,8%, para quedar reducidos a 1-10 días a -30 cm. Sin embargo, a esta última profundidad se registran 92-103 días de helada durante los meses de invierno, aunque las temperaturas no llegan a ser tan bajas como las registradas en posiciones superiores. Si la temperatura sigue en el interior del suelo la misma tendencia observada en los primeros centímetros, el suelo podría permanecer helado todo el año a partir del punto en el que la media mensual más alta quedara por debajo de 0ºC (a una profundidad de 80 cm en la serie 2004/05 y de 135 cm en la de 2005/06).
|
Figura 8. Temperatura media anual (T), temperatura media mensual mínima (T min) y temperatura media mensual máxima (T max) observadas y estimadas según tendencias lineales, en la estación de observación Chacha2 (4.976 m s.n.m), con los datos de la serie Nv2005/Nv06. |
Debido a la dificultad del acceso, hasta noviembre de 2007 no se pudo instalar una estación a mayor altura en la ladera del Nevado Chachani. En esa fecha se dotó al observatorio Chacha3 (5.331 m) (figura 9 y cuadros 7 y 8), con dos sondas: aire y -30 cm, que tomaron datos entre el 7-11-2007 y el 21-10-2008, con un intervalo temporal de 90 minutos (16 datos por día). De esta manera, no se obtiene una serie anual completa, sino de 350 días, ya que faltan 6 días en noviembre y 10 en octubre.
|
Figura 9. Gráficas de los datos tomados por las sondas instaladas en el aire y a -30 cm en el suelo durante la campaña 2007/08, en la estación Chacha3 (5.331 m). |
A 5.331 m de altitud, la TMAA ya es negativa, con sólo dos medias mensuales por encima de 0ºC. La amplitud térmica diaria media resulta 2,2ºC inferior a la calculada para la estación Chacha2 en un periodo de tiempo similar (Oc2007/Sp08). La media mensual más elevada se localiza en diciembre, tanto del aire como a -30 cm, al igual que en la estación Chacha2, en las mismas fechas. Sin embargo, la media más baja del año se da con un mes de retardo en el interior del suelo (agosto) respecto a la del aire (julio) y se observa que a -30 cm el mes más frío tiene 1,6ºC menos que el del aire.
Estadísticos anuales de las temperaturas diarias para la serie entre noviembre de 2007 y octubre
de 2008 de las sondas situadas en el AIRE y a -30 cm, en la estación Chacha3 (5.331 m)
Serie |
Profundidad (cm) |
T MEDIA |
T ABSOLUTA |
AMPLITUD |
|||||
Media |
Máx |
Mín |
Máx |
Mín |
Media |
Máx |
Mín |
||
Nv2007/Oc08 |
AIRE |
-1,9 |
-0,9 |
-2,8 |
5,1 |
-7,3 |
1,9 |
5,2 |
0,5 |
Nv2007/Oc08 |
30 |
-2,7 |
-2,6 |
-2,9 |
3,3 |
-7,4 |
0,2 |
1,1 |
0,0 |
Estadísticos mensuales para la serie entre noviembre de 2007 y octubre de 2008 de las
sondas situadas en el AIRE y a -30 cm, en la estación Chacha3 (5.331 m).
Serie |
Nv2007/Oc08 |
Nv2007/Oc08 |
||||||
MES |
MD |
MX |
MN |
AT |
MD |
MX |
MN |
AT |
Nv[30] |
0,1 |
1,8 |
-1,3 |
3,2 |
-0,5 |
-0,4 |
-0,6 |
0,2 |
Dc |
1,4 |
3,5 |
-0,1 |
3,5 |
1,3 |
1,6 |
1,0 |
0,6 |
En |
-0,3 |
0,6 |
-1,2 |
1,8 |
0,0 |
0,1 |
0,0 |
0,1 |
Fb |
-0,2 |
0,9 |
-1,1 |
2,0 |
0,3 |
0,4 |
0,2 |
0,2 |
Mr |
-0,5 |
0,6 |
-1,4 |
2,0 |
-0,3 |
-0,2 |
-0,3 |
0,0 |
Ab |
-1,9 |
-1,0 |
-2,6 |
1,7 |
-2,3 |
-2,2 |
-2,4 |
0,3 |
My |
-3,7 |
-3,1 |
-4,3 |
1,2 |
-4,7 |
-4,5 |
-4,7 |
0,2 |
Jn |
-4,3 |
-3,8 |
-4,8 |
1,1 |
-5,7 |
-5,5 |
-5,8 |
0,2 |
Jl |
-4,5 |
-4,0 |
-5,0 |
1,0 |
-6,1 |
-6,0 |
-6,2 |
0,2 |
Ag |
-3,9 |
-3,2 |
-4,6 |
1,4 |
-6,1 |
-6,0 |
-6,2 |
0,2 |
Sp |
-2,9 |
-2,0 |
-3,8 |
1,8 |
-5,5 |
-5,3 |
-5,6 |
0,3 |
Oc[31] |
-1,6 |
-0,3 |
-2,8 |
2,6 |
-3,1 |
-2,9 |
-3,2 |
0,4 |
Media |
-1,9 |
-0,8 |
-2,7 |
1,9 |
-2,7 |
-2,6 |
-2,8 |
0,2 |
A anual |
6,0 |
7,4 |
||||||
En el aire se han contabilizado 321 días con mínimas diarias por debajo de 0º C, de los que 207 tienen también máximas negativas (figura 10). Prácticamente, desde mediados de abril hasta finales de septiembre no se anota ninguna temperatura positiva en la sonda. En el interior del suelo, el 81,14% de los días del año permanecen por debajo del punto de congelación, mientras que sólo en 14 días se registraron oscilaciones alrededor de 0ºC, frente a los 114 del aire. Los días con oscilaciones se reducen con la profundidad, ya que la amplitud diaria también disminuye, al atenuarse la influencia de la radicación solar. Así, los días de otoño presentan temperaturas negativas continuas en el interior del suelo, mientras que en superficie la radiación solar consigue elevar la temperatura por encima de 0ºC y la irradiación nocturna los devuelve a valores negativos. En los días de verano, el enfriamiento que sufre el aire y la superficie del suelo durante las noches más cortas no llega a reducir las temperaturas del interior por debajo de 0ºC, por lo que se incrementa el número de días libre de helada a -30 cm (54 días) respecto del aire (29 días).
|
Figura 10. Número de días en los que la temperatura permanece por encima, por debajo o fluctúa alrededor de 0º C en la estación Chacha3 (5.331 m). |
Con la serie 2007/08 no se pudo determinar el gradiente térmico de profundidad del suelo, porque solo hay datos para una única sonda en el interior del suelo. De todas formas a -30 cm el suelo permanece congelado de marzo a noviembre y, aunque se alcanza alguna temperatura positiva durante las horas centrales del día en noviembre, no es superior a 0,23ºC (máxima absoluta de noviembre).
Gradiente
altitudinal de temperatura
El gradiente vertical de las TMAA en la ladera suroriental del Nevado Chachani se ha calculado a partir de las temperaturas del aire anotadas en las estaciones Chacha1 y 2 durante la serie Oc2007/Sp08 y las conseguidas en el observatorio Chacha3 entre el 7-11-2007 y el 21-10-2008, además de la TMAA la obtenida en el observatorio de Arequipa SPQU para el período Oc2007/Sp08 (13,8ºC). El resultado indica que las TMAA disminuyen 0,55ºC por cada 100 m de ascenso entre la estación más baja y la más alta, aunque la tendencia no es uniforme: hay una mayor diferencia entre las estaciones Chacha1 y 2 (2,98ºC/100 m), que entre las dos más bajas (0,40ºC/100 m) o las dos más altas (0,70ºC/100 m).
El modelo de distribución de las TMAA a partir de este gradiente (figura 11) se ha desarrollado con la ecuación:
y=-0,0052x+27,07807
donde la TMAA es la variable dependiente y el R2 es de 0,94.
En esta distribución (figura 11), el ámbito periglaciar se extiende por encima de los 4.650 m y a partir de 5.615 m son dominantes los procesos de la helada. Las TMAA son de 0ºC a 5.231 m. y los valores estimados se ajustan bien a los observados en las estaciones de muestreo.
|
Figura 11. Modelo de
distribución altitudinal de las TMAA en el complejo Misti-Chachani según la
recta de regresión calculada con los valores de las TMAA de las estaciones
Arequipa SPQU, Chacha1, 2 y 3. |
Sin embargo, la temperatura del suelo no tiene una distribución que se ajuste a valores con una relación constante con la altitud. Con las TMAS a -30 cm, calculadas a partir de las colecciones de datos capturadas durante el periodo 2007/08 en las tres estaciones establecidas en el Nevado Chachani, se ha determinado un gradiente altitudinal de -1,8ºC/100 m. Entre las dos estaciones más bajas la TMAS decrece a razón de 3,1ºC/100 m, mientras que entre las dos últimas desciende 1,3ºC/100 m. La recta ajustada a estos valores tiene la ecuación:
y=-0,0171x+88,0371
con un R2 de 0,95. El modelo de distribución de TMAS a -30 cm (figura 12) estimada para la estación Chacha3 fue de -3,4ºC, mientras que el valor observado fue de -2,7ºC. Para la estación Arequipa SPQU se estima una TMAS a -30 cm de 45,3ºC; cantidad muy elevadas para este observatorio teniendo en cuanta que su TMAA real para el periodo fue de 13,8ºC.
|
Figura 12. Modelo de distribución altitudinal de las TMAS a -30 cm, en el complejo Misti-Chachani según un ajuste lineal calculado con los valores de las TMAS de las estaciones Chacha1, 2 y 3. |
Modelo de distribución del permafrost
Para desarrollar el modelo propuesto por Abramov et al.[33] a partir de los datos térmicos obtenidos en la ladera suroriental del Nevado Chachani se han empleado el modelo de radiación solar directa media anual (en W/m2) generado con ArcGis para el periodo Oc2007/Sp08 y el modelo distribución de TMAA elaborado a partir de los datos de temperaturas de las estaciones Chacha1, 2 y 3 y Arequipa SPQU (figura 11). Por otra parte, las TMAS observadas a -30 cm en el mismo periodo de estudio sirvieron para calcular ΔT (diferencia entre la TMAA estimada y la TMAS medidas en los puntos de muestreo), y definir la constante formada por el valor de la pendiente de la recta que relaciona ΔT y RAD, que dio como resultado 0,0025, con un coeficiente de determinación para la recta de ajuste de 0,63.
En el modelo resultado de aplicar la fórmula de Abramov et al.[34] (figura 13) se distinguen los siguientes limites altitudinales para las categorías propuestas (cuadro 9).
|
Figura 13. Modelo de distribución de TMAS según el método propuesto por Abramov et al.[35], en el área del complejo volcánico Misti-Chachani, a partir de las TMAA estimadas con los valores de las TMAA de los observatorios de Arequipa SPQU, Chacha1, 2 y 3 (Figura 11), las TMAS a -30 cm observadas en las estaciones Chacha1, 2 y 3; y el modelo de radiación solar directa media anual. |
Límite altitudinal inferior (en m s.n.m.) de cada una de las categorías térmicas establecidas por Abramov et al.[36], según el modelo de TMAS estimadas, en el Nevado Chachani
En la última columna se anotan las superficies planimétricas (en m2) ocupadas por cada uno de los tipos de permafrost en las cumbres del complejo volcánico Misti-Chachani. En este caso la estimación se ha realizado con del modelo de distribución de TMAA de las estaciones Arequipa SPQU, Chacha1, 2 y 3 y las TMAS de -30 cm.
Permafrost |
TMAS (º C) |
Altitud (m) según orientación |
Superficie (m2) |
|||||
N |
E |
S |
W |
TOTAL |
MISTI |
N. CHACHANI |
||
Aislado |
+2 / 0 |
5.080 |
5.096 |
5.050 |
5.098 |
18.465.949 |
2.373.843 |
16.092.106 |
Discontinuo |
0 / -2 |
5.246 |
5.265 |
5.237 |
5.250 |
11.871.074 |
1.784.105 |
10.086.969 |
Continuo |
< -2 |
5.416 |
5.436 |
5.414 |
5.432 |
16.759.989 |
2.658.963 |
14.101.027 |
Área total |
47.097.012 |
6.816.911 |
40.280.102 |
|||||
Discusión
El análisis de los datos térmicos recogidos en la ladera suroriental del Nevado Chachani ha derivado en los siguientes resultados para cada una de las estaciones de muestreo (cuadro 10). A 4.850 m (Chacha1) la TMAA es positiva (4,4ºC) aunque registra 75 días al año con ciclos de hielo/deshielo. En los primeros centímetros del suelo la TMAS (8,5ºC a -5 cm) es superior a la del aire, siguiendo así los criterios expuestos por Smith y Riseborough[37], aunque en este caso no existe ningún elemento que sirva de aislante al suelo, sino que la subida de temperaturas se debe a una mayor exposición directa a los rayos solares de la sonda instalada en el suelo que de la del aire, localizada siempre a la sombra. Con el incremento de la profundidad, la TMAS desciende en un primer momento (6,0ºC a -30 cm) y luego asciende ligeramente (6,7ºC a -94 cm). También se reduce la amplitud anual, con un aumento más rápido de las mínimas que descenso de las máximas, y la oscilación media diaria anual. Con esta tendencia al ascenso de la temperatura con la profundidad y sin registrarse ninguna temperatura negativa en el primer metro del suelo, no parece probable que en esta localización se desarrolle permafrost, ni se puedan generar procesos superficiales relacionados con ciclos de hielo/deshielo.
Síntesis de los resultados obtenidos en el estudio de las temperaturas del aire y del suelo en el Nevado Chachani según las observaciones realizadas en las estaciones, los modelos generados con los gradientes térmicos verticales (Gtv) de las TMAA, y los modelos generados con la metodología propuesta por Abramov et al.[38]
EST. |
Altit. (m) |
OBSERVACIONES |
División según French[39] y Modelos Gtv TMAA |
Modelo de distribución propuesto por Abramov et al.[40] |
Chacha1 |
4.850 |
Todas las tas >0ºC en el suelo |
Fuera del ámbito periglaciar |
Sin permafrost |
Chacha2 |
4.976 |
Hasta 235 ciclos diarios hielo/deshielo en el aire y 176 en superficie. A -30 cm el suelo está helado entre mayo y septiembre. Posible a mayor profundidad. |
Ámbito periglaciar, sin dominio de la helada |
Sin permafrost |
Chacha3 |
5.331 |
TMAA negativa, con 207 días de helada y 114 ciclos diarios de hielo/deshielo. A -30 cm, helada entre enero y octubre (207 días). Permafrost más profundo |
Ámbito periglaciar, sin dominio de la helada |
Permafrost discontinuo |
Por el contrario, uno poco más de una centena de metros más arriba, pero en una localización más sombreada por situarse en la base de una pared, en la estación Chacha2 (4.976 m), las TMAA no superan los 0,6ºC, y a lo largo del año se contabilizan entre 25 y 65 días con máximas inferiores a 0ºC, y entre 186 y 235 ciclos diarios de hielo/deshielo. En el interior del suelo las TMAS son superiores a las del aire, con 4,6ºC a -5 cm, pero con la profundidad tienden a descender (3,2ºC a -10 cm; 2,3ºC, 2,4ºC y 2,0ºC a -30 cm). A -5 cm se registran 19-6 días de helada y 173-134 ciclos diarios de hielo/deshielo y a -10 cm sólo se contabilizan 4 días de helada y 127 de hielo/deshielo. En cambio, a -30 cm cambia la situación y se dan entre 92 y 131 días al año con temperaturas negativas, mientras que las fluctuaciones en torno a los 0ºC se producen únicamente en 1-10 días. A esta profundidad el suelo permanece helado entre mayo y septiembre con temperaturas que no descienden de -1ºC. Suponiendo una tendencia lineal de descenso en las TMAS y de las máxima y mínima mensuales, en la campaña 2005-06 por debajo de los 87 cm la TMAS fue negativa y a 159 cm de profundidad se localizó la amplitud anual cero (-1,5ºC). Con los datos de la serie anual 2004-05, la amplitud cero se alcanzó a 165 cm con una TMAS de -11,6ºC y la TMAS fue negativa por debajo de los 50 cm. Con estas observaciones, es muy posible que esta estación esté localizada en un área con permafrost, aunque su límite superior queda por determinar. De hecho, el modelo de distribución de temperaturas en el interior del suelo[41] propone tendencias curvas para los cambios con la profundidad de las temperaturas medias mensuales de los meses más frío y más cálido del año. De esta manera, las líneas se encontrarían a una menor profundidad que si siguieran tendencias lineales. Por ello, la localización de la profundidad de amplitud cero en este trabajo sería la máxima posible.
El punto de observación más elevado (Chacha3 a 5.331 m) tiene una TMAA negativa (-1,9ºC) y registra 207 días de helada, entre enero y octubre, y 114 ciclos diarios de hielo/deshielo. En el interior del suelo, a 30 cm de profundidad, la TMAS (-2,7ºC) es inferior a la del aire, con 284 días de helada y 14 ciclos diarios de hielo/deshielo.
La utilización de las TMAA como indicadores de presencia de permafrost o delimitadores del ámbito periglaciar se ha empleado en otros trabajos[42] y aquí se han elegido los límites propuestos por French[43]. Así, en el Nevado Chachani el ámbito periglaciar queda por encima de los 4.650 m y sobre los 5.615 dominan los procesos de la helada. Pero hay que tener en cuenta que las isotermas de +3ºC y -2ºC se han localizado sobre un modelo de distribución de TMAA basado únicamente en el gradiente altitudinal que presentan las temperaturas observadas en la ladera suroriental del Nevado Chachani, por lo que no se tienen en cuenta otros factores que pueden distorsionar esa distribución, como es la radiación, que como ya se ha visto, influye de manera decisiva. La distribución espacial que se emplea aquí sólo es completamente válida para la ladera sureste de la montaña.
La aplicación del método propuesto por Abramov et al.[44] al complejo Misti-Chachani, a partir de la distribución de TMAA realizada con los valores de las estaciones Arequipa SPQU y Chacha1, 2 y 3 y las TMAS de -30 cm, estima que en las cumbres del Nevado Chachani existe una superficie de 14,1 km2 con permafrost continuo.
Todos estos datos apoyan la hipótesis de que los glaciares rocosos situados en la vertiente meridional del Cerro Nocarani, en el extremo septentrional del Complejo Chachani, son activos, lo que será confirmado en trabajos geomorfológicos posteriores.
Conclusiones
Los resultados conseguidos en el Nevado Chachani indican que el piso periglaciar se desarrolla por encima de los 4.900 m de altitud y a partir de 5.600 m dominan las condiciones térmicas para que existan los procesos debidos a la helada. Los modelos de distribución de permafrost sitúan el límite inferior del permafrost aislado a 5.050 m en orientaciones meridionales. El permafrost discontinuo se extiende desde los 5.250 m hasta los 5.420 m, y por encima se localiza el permafrost continuo. Las observaciones realizadas en la estación de muestreo Chacha2 indican que el suelo permanece helado entre mayo y septiembre a -30 cm y no se descarta la posibilidad de que exista suelo permanentemente helado a mayor profundidad. Este observatorio se encuentra aproximadamente en el límite inferior del permafrost (4.976 m). En la estación Chacha3 (5.331 m) se ha confirmado la presencia de suelo helado entre enero y octubre a -30 cm y las condiciones térmicas analizadas indican la existencia de permafrost en esa situación.
Se plantea ahora un nuevo reto en la investigación que conlleva el seguimiento de las variaciones en extensión y características de estos medios fríos. Aunque aquí se ha determinado que se dan las condiciones térmicas para la existencia del permafrost, queda por establecer la cantidad de agua que puede contener este suelo en estado sólido. Si bien ya han indicado[45] que la posible liberación del agua retenida en el suelo helado es particularmente difícil de investigar, su conocimiento aportaría una valiosa información para la gestión del agua en las comunidades circundantes. Por otro lado, a partir de este momento, en el que se han fijado los límites de las condiciones térmicas que caracterizan el ámbito periglaciar y la presencia de permafrost, las investigaciones deben dirigirse hacia el estudio de los cambios en estos medios fríos; si experimentan un aumento en su extensión o, si por el contrario, se están degradando. En el primer caso, las nuevas áreas afectadas sufrirán un cambio en el tipo de procesos que les afectan y, por lo tanto, habrá que tener en cuenta sus condiciones actuales, en qué aspectos influirá el cambio y si los nuevos procesos pueden suponer una amenaza a las comunidades humanas. En el segundo, la degradación del suelo helado supone una indudable modificación en el paisaje y una alteración del sistema hidrológico[46], ya que las capas de suelo heladas actúan como una barrera impermeable al movimiento del agua líquida. De esta forma es previsible que disminuyan las cantidades de precipitación que pasan a la escorrentía superficial y se formen nuevos acuíferos, propiciados por un material poco cohesionado y poroso. Mientras se rellenan los acuíferos, cabe esperar que decrezca el caudal aportado a la corriente principal, lo que puede tener importantes consecuencias sobre la población inmediata de Arequipa y sobre las comunidades situadas aguas abajo, en la rampa hiperárida, que tienen como fuente de ingresos la agricultura de regadío.
Por otra parte, se ha estudiado ampliamente en otras montañas cómo la degradación del permafrost supone una reducción en la estabilización de las laderas[47], con el consiguiente actuación y aumento de procesos de ladera como son las caídas de rocas procedentes de paredes rocosas[48] o de los frentes de los glaciares rocosos[49]; desarrollo de debris flows debidos a una modificación en la mecánica y condiciones hidrológicas del suelo[50]; y un incremento en los movimientos lentos, como la crio-reptación[51].
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyectos CGL2006-1983 y CGL 2009-7343). Los autores agradecen el apoyo durante los trabajos de campo del Instituto Geofísico del Perú y del IGEMMET. De igual manera, reconocen la ayuda de los útiles comentarios realizados por dos revisores anónimos.
Notas
