Este trabajo presenta una metodología que permite estimar los espesores del hielo actual (2016) en función al modelamiento de la topografía subglaciar aplicando la herramienta Glaciar Reconstruction (GLABTOP). Así mismo, se complementa el desarrollo de Glacier Reconstruction (GLARE) que consiste en reconstruir los paleoglaciares (1962 y PEH), esta última a través de morrenas dejadas por los glaciares en el pasado

Concha Niño de Guzmán, Ronald Fernando

Iparraguirre, Joshua

Luna, Gonzalo

Pellitero Ondicol, Ramón

Vásquez Choque, Estibene Pool

Úbeda Palenque, José

Spanish

Repositorio Institucional INGEMMET

Publicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018)804Boletin de la Sociedad Geologica del Perújournal homepage: www.sgp.org.pe ISSN 0079-1091Ensayo de métodos para reconstruir el volumen de los glaciares, en 2016, 1962 y la pequeña edad del hielo, en el valle Suiricocha, Cordillera Pariacaca, PerúRESUMENEste trabajo presenta una metodología que permite estimar los espesores del hielo actual (2016) en función al modelamiento de la topografía subgla-ciar aplicando la herramienta Glaciar Reconstruc-tion (GLABTOP). Así mismo, se complementa el desarrollo de Glacier Reconstruction (GLARE) que consiste en reconstruir los paleoglaciares (1962 y PEH), esta última a través de morrenas dejadas por los glaciares en el pasado.Palabras clave: Glaciar, Paleoglaciar y PEHABSTRACTThis paper presents a methodology that allows us to estimate the thickness of the current ice (2016) based on the modeling of the subglacial topog-raphy applying the Glacier Reconstruction tool (GLABTOP). It also complements the develop-ment of Glacier Reconstruction (GLARE), which consists of reconstructing the paleoglaciares through moraines left by glaciers in the past. Keywords:  Glacier, Paleoglaciar, LIAINTRODUCCIÓN Y OBJETIVOSDurante la segunda mitad del siglo XX y las prim-eras dos décadas del siglo XXI, las observaciones indican que los glaciares peruanos están retrocedi-endo desde su último avance, que tuvo lugar en la Pequeña Edad de Hielo (PEH), la última pulsación fría globalmente reconocida en la Tierra. Los tes-tigos de hielo del Nevado Quelccaya (13º55’S, 70º49’W) sugieren que en los Andes tropicales la PEH tuvo lugar entre los años 1500 y 1890 (Thompson et al., 1986). En paralelo al retroceso de los glaciares, el clima de los Andes tropicales ha cambiado signifi cativamente durante los últi-mos 50-60 años. La temperatura ha aumentado aproximadamente 0.1°C/década, con solo dos de los años de la última década del siglo XX y la pri-mera del siglo XXI por debajo del promedio de 1961-90 (Vuille et al., 2008). Esa tasa de calenta-miento es similar a otras previamente publicadas: 0.10-0.11°C/década entre 1939 y 1998 (Vuille et al., 2000) y 0.15°C/década entre 1950 y 1994 (Vuille et al., 2003). Las simulaciones para el periodo comprendido entre los años 2050 y 2080, basadas en los diferentes escenarios de emisión de gases de efecto invernadero (IPCC, 2013), indi-can que los glaciares continuarán retrocediendo (Vuille et al., 2008). Los drásticos cambios en los glaciares, observados en el pasado y previstos para el futuro, tendrán una repercusión muy importante en la disponibilidad de agua, especialmente en la costa del Pacífi co, donde el 90% de la población de Perú se concentra en una de las regiones más áridas de la Tierra, con precipitaciones anuales <20 mm. Las previsiones indican que las reservas hídricas disminuirán signifi cativamente en esos Pool Vásquez1, Gonzalo Luna1, Joshua Iparraguirre1, Jose Úbeda2, Ronald Concha1, Ramón Pellitero31Instituto Geológico Minero y Metalúrgico, Av. Canadá 1470, Lima, Perú.2Grupo de investigación en Geografía Física de Alta Montaña, Universidad Complutense de Madrid, 28040 Madrid, España.3Departamento de Geografía, Prehistoria y Arqueología. Universidad del País Vasco, Vitoria-Gasteiz, España.1evasquez@ingemmet.gob.pePublicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018) 805lugares, afectando a la disponibilidad de agua potable, la agricultura y la producción de energía eléctrica, que hoy en día dependen en gran medida del agua de deshielo de los glaciares. La rápida deglaciación de los Andes tropicales y los cambi-os previstos en la hidrología regional resaltan la urgente necesidad de adoptar medidas prácticas de adaptación (Bradley et al., 2006; Vergara et al., 2007), como por ejemplo desarrollar nuevos mod-elos de agricultura con menor necesidad de agua o la construcción de trasvases, depósitos y redes de distribución más eficientes. Para planificar las medidas de adaptación es necesario comprender el proceso del cambio climático y la evolución de la deglaciación, no sólo en términos de superfi-cie, si sobre todo en relación con los volúmenes de hielo glaciar, para mejorar la cuantificación de las reservas hídricas sólidas disponibles. El ob-jetivo de este trabajo ha sido ensayar un método para reconstruir el volumen de los glaciares en tres momentos: el presente, empleando una or-tofoto (01/12/2016), mediados del siglo XX, con fotografías aéreas (09/06/1962) y la última fase de avance o estabilización (PEH), reconocible medi-ante la identificación de las morrenas depositadas en el pasado por las lenguas de hielo.ÁREA DE ESTUDIOFigura 1: Localización de la cordillera Pariacaca.La cordillera Pariacaca está en los Andes Central-es occidentales, ~110 km al este de la ciudad de Lima (figura 1). La cadena montañosa tiene una extensión de 16 km de largo, de noroeste a sur-este y 4 km de ancho, de noreste a suroeste y la cumbre más alta es el Nevado Pariacaca (5658 m). Forma parte de la divisoria de las cuencas de los ríos Cañete y Mala (vertiente del Pacífico) y Man-taro (vertiente atlántica de los Andes Centrales). El área de estudio de este trabajo está en el ex-tremo noroeste de la cordillera Pariacaca (figura 2), donde la cota culminante es el Nevado Nor-ma (5508 m). En las vertientes norte y sur de esa cumbre están las áreas fuente de dos glaciares que descienden rodeando los empinados escarpes de la vertiente suroeste del Nevado Norma, confluyen-do en una laguna de ~400 m de largo (norte-sur) y ~150 m de ancho (este-oeste), a ~2 km de las ca-beceras de las lenguas de hielo. Como consecuen-cia del desprendimiento de seracs desde el frente de los glaciares, es habitual encontrar pequeños icebergs flotando en esa laguna, generada por la deglaciación posterior a los años 60’ del pasado siglo XX. Debido a su reciente formación, la lagu-na no aparece en el mapa topográfico nacional y no tiene nombre. Vertiente abajo de la laguna sin nombre, el valle se articula con la típica configu-ración glaciar, mediante una sucesión de umbrales de rocas aborregadas y depresiones topográficas generadas por las acciones de sobre-excavación realizadas por pasados avances de las lenguas de hielo. Después de ~200 m de recorrido hacia el suroeste, y menos de 100 m de desnivel desde la laguna más alta, el primer umbral rocoso de-semboca en otra laguna de menor tamaño (~100 x 100 m). Desde allí, el río proglaciar cambia de dirección y se dirige hacia el sur, desembocando en la laguna que da nombre al valle Suiricocha, a ~200 m de distancia y ~100 m de desnivel, ver-tiente abajo de la laguna anterior. Suiricocha es la laguna más grande del valle (~700 x 300 m), porque está rellenando la depresión más profun-da sobre-excavada por los glaciares en la PEH, cuyas morrenas son visibles en el margen oeste de las tres lagunas (figura 2). La configuración de las morrenas sugiere que la lengua procedente del norte de la cumbre del Nevado Norma termina-ba al oeste de la laguna más alta y era la laguna que desciende desde el sur de la cima, la que se canalizaba hacia el sur, ocupando las dos lagunas más bajas. Aguas debajo de las morrenas PEH, el valle tiene la misma configuración geomorfológi-ca, pero las depresiones intercaladas entre los um-brales rocosos están colmatadas por sedimentos y colonizadas por los característicos pastizales al-toandinos (bofedales). Desde las morrenas de la PEH el valle Suiricocha se dirige hacia el sureste, circulando al pie de la cordillera Pariacaca durante ~4 km. A continuación, el valle gira bruscamente Publicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018)806hacia el suroeste, alejándose definitivamente de las montañas, en dirección al océano Pacífico.Figura 2: Localización del área de estudio (iz-quierda) en la cordillera Pariacaca (derecha).METODOLOGÍACartografía geomorfológicaEn primer lugar, se elaboró una cartografía geo-morfológica delimitando los glaciares sobre la base de las ortofotos 01/12/2016 y las fotografías aéreas rectificadas del día 09/06/1962. También se cartografiaron las morrenas de la PEH, que ac-tualmente cierran la laguna Suricocha y sirvieron como base para delimitar la extensión de los glac-iares durante ese periodo.Estimación de volúmenes de glaciares actualesLa topografía subglaciar y el volumen glaciar ac-tual (01/12/2016) se estimó aplicando la metod-ología Glaciar Bed Topography (GLABTOP) en el entorno ARCGIS, descrita en Linsbauer et al. (2012), y basada en el Shallow Ice Approximation (Paterson, 1994). Las variables de entrada son la delimitación gla-ciar actual, líneas de flujo glaciar y un Modelo de Elevación Digital (DEM). El DEM permite gen-erar un mapa de pendientes del glaciar. Por otro lado, las líneas de flujo son un conjunto de rama-les digitalizados y adaptados al relieve que dis-tingue un desnivel topográfico sobre la pendiente superficial del glaciar. Los trazos sobre la superfi-cie glaciar deben guardar perpendicularidad con las curvas de nivel (50m), para ser segmentados en puntos de intersección con las isolíneas. La segmentación debe ser interpolada con el mapa de pendientes a través de la herramienta Zonal Statistics, el resultado es un valor de pendiente media para diferentes altitudes (intervalos de 50 metros). El resultado de la interpolación es transformado a puntos, distribuidos a lo largo de las líneas de flujo, extrayendo un punto central (espesores cen-trales) y dos puntos extremos (espesores continu-os) por cada banda altitudinal. Los valores de los espesores centrales se calculan a partir la ecuación descrita por Lisbauer et al 2012, que a su vez es una parametrización desarrollada por Haeberli et al (1995):h=τ/(f.ρ.g.senα)Donde h es el espesor de hielo, τ es la tensión de cizalla, f es un factor que tiene en cuenta el ro-zamiento del glaciar con las paredes encajantes, g es la aceleración gravitacional y α es la pendiente en la superficie del glaciar. El valor τ es crucial en este cálculo, situándose normalmente entre 50 y 150 kilopascales (kPa). Para modelizarlo, se ha acudido a las fórmulas empíricas propuestas por Haeberli et al. (1995):τ=0.005+1.598∆H-0.435∆H^2y:τ=150 kPa para ∆H>1600 m.Publicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018) 807Donde ΔH es el rango de elevaciones sobre el que discurre el glaciar. Los espesores centrales son sometidos a un proceso estadístico “IDW” (inverse distance weighting - ponderación de distancia in-versa) que es la base para extrapolar los datos de espesores continuos.    Finalmente, en el ArcGIS se interpolan los espesores centrales y continuos en un solo shapefile, tomando como límite el con-torno de los glaciares, en base a los cuales se gen-erará un DEM de espesores de glaciares actuales. A partir del cual se obtendrán valores del volumen y un DEM de la topografía subglacial, que servirá como base para modelar los paleoglaciares. Reconstrucción de volúmenes de glaciares pas-adosPara los periodos 1962 y la PEH, la estimación de espesores se realiza a través de la herramien-ta Glaciar Recostruction (GLaRe) en ARC GIS propuesta por (Pellitero et al., 2016). Para ello se delimita los paleoglaciares en distintos periodos (1962 y PEH). Las delimitaciones para 1962, es-tán en base a fotografías aéreas georreferenciadas y para la PEH se toma como patrón la distribución de morrenas emplazadas en el valle. Se representa el sentido de flujo que pudieron haber tenido es-tos paleoglaciares a través de líneas de flujo para cada periodo, la extensión y el orden de tributar-ios de cada Flow line depende de la morfología del paleoglaciar. Los Flow Lines son convertidos a nodos, asignándoles un valor de esfuerzo cor-tante (shear stress) de 100 kPa en roca y 50 kPa en sedimento. Para la reconstrucción glaciar se toma como base el DEM de la topografía basal genera-do con la metodología GLABTOP, así se generará un nuevo DEM que represente la topografía ex-istente en los paleoglaciares. La resta de ambos modelos de elevación digital (reconstruida menos topografía basal) resultara en un DEM final de es-pesores. Finalmente, los valores son exportados a una Hoja Excel para la estimación numérica de volúmenes para cada periodo.RESULTADOS Y CONCLUSIONESLa distribución del modelo de espesores del gla-ciar para el 2016, 1962 y PEH se ilustran en la fig-ura 1. Las tres imágenes para los periodos 2016, 1962 y PEH revelan que el hielo más potente para 2016 (100-165 m), 1962 y PEH (100 y 218 m) se encuentra en los glaciares del valle Suiricocha. Evidentemente, el área glaciar disminuyó progre-sivamente desde el último avance de los glaciares hasta la actualidad. El área superficial total para los glaciares actuales (2016) es de 2 km2, para el año 1962 fue 3.2 km2 y para la PEH 4.1 km2. Los volúmenes se encuentran resumidas  en la tabla 1.La topografía subglaciar se ha obtenido restan-do el espesor de hielo modelado de la superficie DEM (figura 2). Asumiendo que la pendiente superficial del gla-ciar actual (2016) es reflejo de su topografía sub-glaciar, se estima que a lo largo del trayecto del lecho ocurren cambios del relieve, desde abrupto en la parte terminal de la lengua glaciar a suaves en la cabecera del circo del Nevado Norma. No obstante, este reflejo no es constante en todo el tramo por donde se desliza el glaciar debido al tipo de roca que se encuentra en el basamento (roca intrusiva).Tabla 1. Estimación de volúmenes para los glaci-ares del valle de SuiricochaPublicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018)808Figura 1. DEM representando volumenes para tres distintos periodos (2016, 12962 y PEH)Figura 2. Perfil geomorfológico de evolución glaciar en el valle de Suiricocha AGRADECIMIENTOSAl proyecto de investigación básica de CIENCI-ACTIVA, realizada mediante el convenio 144-2015 (INGEMMET – FONDECYT).REFERENCIASBradley, R.S., Vuille, M., Diaz, H.F., Vergara, W., 2006. Threats to water supplies in the tropical Andes. Science 312.Publicación Especial N ° 14 - Resúmenes ampliados del XIX Congreso Peruano de Geología (2018) 809IPCC, 2013. Climate Change 2013. The Phys-ical Science Basis. Working Group I Contribution to the Haeberli, W., and M. Hoelzle (1995), Ap-plication of inventory data for estimating charac-teristics of and regional climate-change effects on mountain glaciers: A pilot study with the Europe-an Alps, Ann. Glaciol., 21, 206–212.Fifth Assessment Report of the Intergovern-mental Panel on Climate Change.Linsbauer, A., Paul, F., Haeberli, W., 2012. Modeling glacier thickness distribution and bed topography over entire mountain ranges with GlabTop: Application of a fast and robust ap-proach. Journal of Geophysical Research 117, 17.Paterson, W. (1994), The Physics of Glaciers, Pergamon, Tarrytown, N. Y. 496 p.Pellitero, R., Rea, B.R., Spagnolo, M., Bakke, J., Ivy-Ochs, S., Frew, C.R., Hughes, P., Ribolini, A., Lukas, S., Renssen, H., 2016. GlaRe, a GIS tool to reconstruct the 3D surface of palaeogla-ciers. Computers &Geosciences 94, 77-85.Thompson, L.G., Mosley-Thompson, E.E., Dansgaard, W., Grootes, P.M., 1986. The Little Ice Age as recorded in the stratigraphy of the trop-ical Quelccaya ice cap. Science 234, 361-364.Vergara, W., Deeb, A., Valencia, A., Bradley, R., Francou, B., Zarzar, A., Grünwaldt, A., Haeus-sling, S., 2007. Economic impacts of rapid glacier retreat in the Andes. Eos, Transactions American Geophysical Union 88 (25), 261–263.Vuille, M., Bradley, R.S., Keimig, F.T., 2000. Interannual climate variability in the Central An-des and its relation to tropical Pacific and Atlantic forcing. Journal of Geophysical Research-Atmo-spheres 105, 12447-12460.Vuille, M., Bradley, R.S., Werner, M., Keimig, F.T., 2003. 20th century trends in climate in the tropical Andes. Climate Change 59, 75-99.Vuille, M., Francou, B., Wagnon, P., Juen, I., Kaser, G., Mark, B.G., Bradley, R.S., 2008. Cli-mate change and tropical Andean glaciers: Past, present and future. Earth-Science Reviews 89, 79–96.

Ensayo de métodos para reconstruir el volumen de los glaciares, en 2016, 1962 y la Pequeña Edad del Hielo, en el valle Suiricocha, Cordillera Pariacaca, Perú

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