Un primer atlas mundial para estimar los volúmenes de agua de los glaciares

La evolución de los glaciares de montaña es un tema importante: en muchos países sirven como reservorios de agua potable, tienen un impacto económico a través del turismo en particular y participan en el aumento del nivel del mar. Esta evolución era hasta entonces poco conocida. Acabamos de publicar un atlas mundial midiendo las velocidades y espesores de flujo de más de 200 glaciares, así como un artículo científico en la revista Geoscience naturaleza.

A pesar de su pequeño tamaño (727 km²) en comparación con el tamaño combinado de los dos grandes casquetes polares, la Antártida (000 millones de km²) y Groenlandia (14 millones de km²), el derretimiento de los glaciares de montaña ha contribuido a 30% de aumento del nivel del mar desde los 1960.

Más allá de este impacto global, el papel de los glaciares y su evolución es fundamental a nivel local, por lo que su futuro es motivo de creciente preocupación para las zonas montañosas y sus estribaciones.

Glaciares poco conocidos

A pesar de este papel fundamental de los glaciares, solo tenemos una idea muy limitada de los volúmenes de hielo almacenados en los glaciares. Esto se debe en particular al hecho de que los glaciares se distribuyen en todas las latitudes, en regiones a menudo de difícil acceso. Por lo tanto, trabajar directamente en el campo es muy complejo. Por lo tanto, las mediciones del espesor del hielo actualmente solo existen en poco más de1% de los glaciares en la superficie de la Tierra (fuera de los casquetes polares de Groenlandia y la Antártida).

Debido a esta falta de observaciones, los científicos han desarrollado métodos indirectos para estimar las cantidades de hielo en la Tierra. Estos métodos se basaron primero en el área de los glaciares, fácilmente mapeables a partir de fotografías aéreas o imágenes satelitales.

A partir de la década de 2000 surgieron métodos basados ​​en la pendiente superficial del glaciar, cuando comenzaron a estar disponibles modelos numéricos de la superficie terrestre a escala global.

Más allá de la pendiente, la velocidad a la que fluye el glaciar es un dato aún más relevante para estimar la distribución del espesor del hielo. En efecto, los glaciares fluyen por efecto de su propio peso; una imagen que se usa a menudo es la de un fluido altamente viscoso, como la miel. Por lo tanto, mapear la velocidad a la que fluye el glaciar es esencial para estimar mejor la distribución de los espesores de hielo y, por lo tanto, el volumen de los glaciares.

Sin embargo, las observaciones de campo de estas velocidades de flujo son, nuevamente, muy limitadas, pero la enorme cantidad de imágenes tomadas de los satélites ha abierto enormes oportunidades para medir el flujo de todos los glaciares de la Tierra.

Satélites al rescate

Para cuantificar la velocidad de flujo de todos los glaciares del mundo, investigadores del Instituto de Geociencias Ambientales de Grenoble y Dartmouth College (EE.UU.) utilizaron más de 800 pares de imágenes de satélite. Estas imágenes fueron adquiridas entre 000 y 2017 por los satélites Landsat-2018 de la NASA y los satélites Sentinel-8 y Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea (ESA). Esta nueva generación de satélites constituye una revolución para la observación de glaciares, con imágenes de todo el terreno emergido adquiridas sistemáticamente a intervalos regulares de tiempo (de 2 a 5 días). Por ejemplo, los satélites Sentinel-16A y 2B adquieren una imagen de cada punto de la superficie terrestre cada 2 días, con la posibilidad de observar objetos con un tamaño de algunas decenas de metros. Así, entre dos imágenes consecutivas, el desplazamiento de un glaciar es claramente visible en estas imágenes.


Flujo de glaciares en la Cordillera Blanca en los Andes del Perú. La estimación de la escorrentía permitió destacar en esta región menores volúmenes de hielo que en las estimaciones anteriores, impactando así la disponibilidad de agua.

autor proporcionado 

Fueron necesarios varios millones de horas de cálculos en los servidores de la Universidad de Grenoble Alpes para armar un atlas único del flujo de más de 200,000 glaciares alrededor de la Tierra.

Una de las principales contribuciones de este atlas es la cobertura de una gran diversidad de glaciares, que van desde pequeños glaciares andinos de pocos kilómetros de largo, hasta casquetes polares en el Ártico canadiense o campos de hielo en la Patagonia, que fluyen sobre áreas de varios miles cuadrados. kilómetros Estos mapas permiten así comprender mejor la forma en que fluyen los glaciares.

Ilustran la gran variedad de comportamientos, con glaciares que fluyen a unas pocas decenas de metros por año (como algunos glaciares de los Alpes), y otros cuyas velocidades de flujo alcanzan varios kilómetros en un solo año (por ejemplo, algunos glaciares patagónicos). Esta base de datos única permite a los investigadores restringir mejor la representación de los glaciares en los modelos y, por lo tanto, estimar mejor su evolución futura.


Flujo del Glaciar Upsala, uno de los glaciares más grandes del Campo de Hielo Patagónico Sur. Los colores rojos indican una velocidad de flujo de más de 1,5 km por año.

autor proporcionado 

Además, es este atlas exhaustivo de velocidades de flujo de hielo lo que ha permitido a nuestro equipo reestimar el mapeo de la distribución del espesor del hielo y, por lo tanto, el volumen de los glaciares. De hecho, al combinar información sobre la velocidad del flujo superficial de los glaciares con la de la pendiente de la superficie, en un modelo numérico que simula la forma en que el hielo se desliza y se deforma, hemos propuesto una nueva representación de la geometría del glaciar.

En muchas regiones, los resultados de este trabajo proporcionan estimaciones significativamente diferentes a las anteriores, con importantes consecuencias sobre la disponibilidad de agua potable para el consumo, pero también por ejemplo para la agricultura o la producción hidroeléctrica. Por ejemplo, en las cuencas del Indo y Chenab, ubicadas en el Himalaya, las reservas de agua contenidas por los glaciares serían un 30% mayores que estudios previos. Por el contrario, en los Andes tropicales de América del Sur, las nuevas estimaciones son más alarmantes, con reservas de agua glacial casi una cuarta parte más bajas, lo que aumenta la presión sobre los recursos hídricos en estas regiones.


Vídeos que representan los espesores de hielo de los glaciares Barpu y Chogo en el Karakoram (Himalaya).

Más allá de un nuevo inventario del volumen de los glaciares, este estudio permite redefinir la geometría tridimensional de los glaciares con mayor precisión y de acuerdo con la mecánica del flujo del hielo. Esto es crucial para simular mejor la evolución futura de los glaciares y, en particular, para identificar los sectores donde los glaciares desaparecerán y aquellos en los que deberían persistir, al menos hasta finales de siglo, aunque de manera marcadamente más reducida.

Este estudio marca una importante mejora en la cuantificación de la distribución del espesor del hielo. Sin embargo, la estimación del volumen de los glaciares sigue sujeta a importantes incertidumbres, especialmente en regiones del mundo donde las poblaciones dependen en gran medida de los glaciares. Para minimizar estas incertidumbres y mejorar los resultados en estas regiones, es esencial poder tener algunas observaciones de campo para restringir mejor la calibración del modelo de espesor. Este paso de calibración es tanto más importante cuanto que los glaciares son objetos variados, sujetos a múltiples condiciones ambientales. En consecuencia, utilizar en los modelos leyes de comportamiento establecidas a partir de observaciones realizadas en unos pocos glaciares es necesariamente una fuente de incertidumbre.

Romain Millán, becario postdoctoral en glaciología, Universidad de Grenoble Alpes (UGA) et Antonio Rabatel, Glaciólogo, Físico de la Universidad de Grenoble Alpes, Universidad de Grenoble Alpes (UGA)

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