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El Perú frente al cambio climático

 | 
Sonia González Molina
, 
Jean-Joinville Vacher

8. Retroceso de los glaciares y recursos hídricos en los Andes peruanos en las últimas décadas

Retrait glaciaire et ressources hydriques dans les Andes péruviennes au cours des dernières décennies

Glacial retreat and water resources in the Peruvian Andes in recent decades

Condom T., Sicart J.E., Rabatel A., Mourre L., Cochachin A, Santillán N., Dávila L., Tacsi A., Torres J., Colonia D., Santiago A., Suarez W., Byron Morera S. et Villacis M.

Résumé

Casi todos los glaciares tropicales del mundo se encuentran en los Andes. Por su ubicación en la zona intertropical, son sometidos al fenómeno de ablación (pérdida de masa glaciar) todo el año y son más sensibles al cambio climático que los glaciares de las zonas templadas. Usando imágenes satelitales y fotografías aéreas, ha sido posible calcular las variaciones en la extensión de los glaciares de las 18 cordilleras peruanas desde los años 1970s. En 40 años, la superficie glaciar se ha reducido en 43%, con mayor incidencia en las cordilleras con glaciares pequeños y cumbres entre los 5,200 5,300 msnm. En el punto de control de Condorcerro, en la Cordillera Blanca, se ha estimado que, entre y al 1970 y 2000, el 7% del volumen escurrido en el Río Santa provino del derretimiento de los glaciares. Si continúa la tendencia de aumento de la temperatura en el futuro, se producirá una aceleración del derretimiento así como un aumento del escurrimiento en las sub-cuencas altas. Pero después, cuando el reservorio glaciar se haya reducido, los aportes de agua del derretimiento serán menores. Los estiajes podrían ser más severos que en el presente, dado que el agua disponible para diversos usos, como la agricultura o la energía eléctrica, estará bajo el control de las aguas subterráneas y superficiales en relación con la precipitación.

La quasi totalité des glaciers tropicaux du monde se trouve dans les Andes. Situés dans la zone intertropicale, ils sont soumis au phénomène d'ablation (perte de masse glaciaire) toute l'année et sont plus sensibles au changement climatique que les glaciers des zones tempérées. En utilisant des images satellites et des photographies aériennes, la variation de l'étendue des glaciers de 18 cordillères péruviennes a été estimée depuis les années 1970. En 40 ans, la superficie des glaciers a diminué de 43%, la plus forte incidence s'observant dans les cordillères avec de petits glaciers et sommets autour de 5200-5300 m d'altitude. Au point de contróle Condorcerro dans la Cordillera Blanche, il a été estimé que, entre 1970 et 2000, 7 % du volume drainé dans la Rio Santa provenait de la fonte des glaciers. SI la tendance à la hausse des températures se poursuit, une accélération de la fonte et l'augmentation du ruissellement dans les sous-bassins d'altitude se produira. Mais, lorsque le réservoir glaciaire aura diminué, les contributions de l'eau de fonte seront inférieurs. Les sécheresses pourraient être plus graves qu'á l'heure actuelle, étant donné que l'eau disponible pour divers usages, comme l'agriculture ou de l'électricité, sera sous le contrôle des eaux souterraines et de surface directement liés aux précipitations.

Almost all the world’s tropical glaciers are found in the Andes. Because of its location in the tropics, glaciers are subject to the ablation phenomenon (glacier mass loss) throughout the year, and are more sensitive to climate change than glaciers in temperate zones. Using satellite images and aerial photographs, it has been possible to calculate variations in glacier extent of 18 Peruvian mountain ranges from the 1970s. In 40 years, the glacier area has decreased by 43%, with a greater incidence in mountain ranges with small glaciers and peaks between 5.200 and 5.300 meters above the sea. In Condorcerro checkpoint in the Cordillera Blanca, it has been estimated that among 1970-2000, 7% of the volume drained at the Santa River comes from melting glaciers. If the trend of rising temperaturas will continue, then an acceleration of melting as well as increased runoff in high sub basins will occur. But later, when the glacier reservoir will be reduced, the contributions of melt water will be lower. The droughts may be more severa than at present, since the available water for various uses, such as agricultura or electricity, will depend on groundwater and surface water directly related to precipitation.

Texte intégral

INTRODUCCIÓN

1Aproximadamente el 99% de los glaciares tropicales del mundo se encuentran distribuidos en los Andes Sudamericanos, de los cuales el 71% se localizan en las cordilleras del Perú [1]. En el Perú se viene observando desde hace más de 30 años un proceso de desglaciación como consecuencia del incremento de la temperatura global y de una disminución de las precipitaciones que están conduciendo a la desaparición parcial o total de algunos glaciares. A través del uso de imágenes (fotográficas y satelitales) se han realizado estudios sobre las variaciones de las superficies, que permiten calcular la extensión glaciar para las 18 cordilleras con glaciares del Perú. Se debe tener en cuenta que un glaciar tiene dos componentes ligados entre sí, que controlan sus variaciones de extensión y la posición de su frente. El primer componente es la dinámica del glaciar porque, aunque al ojo parece ser una masa inmóvil, en realidad el hielo tiene movimiento: es un fluido en escurrimiento el cual depende de la pendiente del glaciar, del volumen de hielo y de la cantidad de agua líquida en el glaciar y a la interfaz entre el hielo y la roca de fondo. El segundo componente es el balance de masa del glaciar, que depende del balance entre la acumulación (cantidad de agua que cae en forma de nieve, no se derrite y se queda en la parte alta del glaciar, las avalanchas, etc.) y la ablación (cantidad de agua que sale del glaciar por los procesos de fusión, cambio de estado del agua de sólido a liquido, y de sublimación, cambio de estado de solido a gaseoso). El balance de masa del glaciar está controlado por las precipitaciones y por su balance de energía. A la escala anual, se pueden definir dos zonas que dividen el glaciar: en primer lugar la zona de acumulación con un balance positivo (zona donde el glaciar aumenta su masa durante el año considerado) y en segundo lugar la zona de ablación con un balance negativo (zona donde el glaciar pierde masa). El límite entre las dos zonas es la Altitud de la Línea de Equilibrio (ELA, por sus siglas en inglés “Equilibrium Une Altitude”), donde el balance de masa anual es cero. Existe una diferencia fundamental en el comportamiento de los glaciares de la zona templada y de la zona tropical a lo largo del año. En zonas templadas, la acumulación máxima ocurre durante el invierno y la ablación máxima durante el verano, como se puede observar en los glaciares de los Alpes por ejemplo. En el caso de los glaciares andinos, ubicados en la zona intertropical, es diferente: la acumulación se hace durante el verano austral (o sea durante la época de lluvias en la sierra peruana) y la ablación ocurre a lo largo de todo el año, pero es máxima también en verano. En las cuencas hidrográficas con presencia de glaciares, las aguas escurridas pueden ser originadas por el derretimiento de los glaciares, por el escurrimiento directo superficial (de las aguas que caen sobre el glaciar y escurren hacia abajo) o por el escurrimiento subterráneo. Debido a la ausencia de datos sobre las aguas subterráneas, nos enfocaremos en la descripción de las pérdidas de agua desde las cuencas con glaciares consecutivas al derretimiento y al escurrimiento superficial asociado.

Los objetivos en este articulo son los siguientes

21. Al nivel de todo el Perú, calcular las variaciones de extensión de los glaciares de las 18 cordilleras Peruanas desde los años 1970s, usando imágenes satelitales y fotografías aéreas en base a los inventarios existentes [2,3].

32. Al nivel de la cuenca del Río Santa en la Cordillera Blanca y al punto de control de Condorcerro por el periodo 1970-2000, estimar las variaciones del recurso hídrico calculando las variaciones de reservas superficiales de agua (lagos y glaciares) que comparamos con el volumen escurrido en el río.

Retroceso de los glaciares de las cordilleras peruanas desde 1970

4Considerando imágenes satelitales y fotografías aéreas la Unidad de Glaciología y de Recursos Hídricos (UGRH que pertenece a la Autoridad Nacional del Agua) se han cuantificado las variaciones de superficies para las 18 Cordilleras del Perú entre 1970 y el periodo actual (o sea entre 2003 y 2010 según las cordilleras). Las superficies de 1970 fueron obtenidas gracias a los mapas topográficos y las fotos aéreas así como en base a los inventarios pasados [2], Para el periodo reciente, la clasificación automática considera el índice de Nieve (NDSI, que usa información del espectro solar en el verde y en el infrarrojo medio, ver ecuación 1 donde Bverde es la banda del verde y Brojo la banda del infrarrojo medio) con un umbral de 0,4 para caracterizar a los glaciares. Las imágenes son georreferenciadas (su localización geográfica es registrada con precisión en un sistema de coordenadas) y tomadas durante la época seca para evitar confusión con las caídas de nieve.

5La Figura 1 indica un ejemplo de variación de superficie glaciar para el nevado Huascarán (el pico más alto del Perú con 6 768 msnm).

Ecuación 1:
NDSI = (Bverde-Binfrarojo)/(Bverde+Binfrarojo)

6La tabla 1 sintetiza las variaciones, para cada cordillera peruana, de las superficies glaciares entre 1970 y la actualidad. Se observa que todas las cordilleras presentan un retroceso durante los últimos 40 años independientemente de su tamaño.

7En 1970, las 18 cordilleras nevadas del Perú cubrían una superficie total de 2 041.85 km2, la cual se ha reducido a 1 171.19 km2 en 2010. Es decir que en 40 años la pérdida de la superficie glaciar es del orden de 43%, con mayor porcentaje de reducción en las cordilleras de menor tamaño como es el caso de Chila (97%), Chonta (92%) y Huanzo (88%).

Variabilidad del recurso hídrico (lagos, ríos, glaciares) desde 1960 en la cuenca del Río Santa (Perú)

8La Figura 3 presenta el límite de la cuenca del Río Santa, la cual cubre 11 900 km2, desde alturas de 6 768 msnm y hasta el Pacífico. Situado al noroeste del Perú, el Río Santa es el secundo más grande de los ríos del lado Pacífico de la Cordillera de los Andes Peruanas [4]. De manera general, sobre el comportamiento hidrológico del Río Santa, durante la época de lluvia el río escurre hasta el Océano Pacífico y está alimentado por la lluvia, las aguas subterráneas y el aporte por fusión de los glaciares. Durante la época seca (mayo-setiembre), las aguas subterráneas y el aporte glaciar son las únicas fuentes que permiten un escurrimiento perenne. Como resultado del cambio climático, se observa un retroceso de los glaciares (reducción de área y de volumen) durante las últimas décadas, implicando cambios en el escurrimiento hacia los ríos parcialmente alimentados por la fusión de los glaciares.

Tabla 1: variaciones de superficies de los glaciares de las Cordilleras peruanas.
Fuente: ANA.

Figura 1: Arriba-Zona del Nevado Huascarán con 2 limites glaciares según las fechas 1970 y 2003; abajo fotografía actual del Nevado Huascarán. Foto: © ANA / Cochachin, Alejo.

9La zona de estudio considera el punto de control en Condorcerro, lugar que junta las 2 sub-cuencas Santa y Tablachaca. La superficie de la cuenca a Condorcerro es de 9 500 km2 con un porcentaje de área glaciar de 4.6%. Esta cuenca junta las cuencas de Tablacahca y de Alto Santa (Fig. 3). Durante los últimos 40 años la distribución de agua en los lagos ha podido modificarse (desarrollo de lagos pro-glaciar, por ejemplo como el lago del Nevado Pastoruri, Fig. 2). Desafortunadamente, la medición directa con batimetría (técnica que mide las profundidades subacuaticas para determinar los volúmenes de agua de los lagos) no puede realizarse para todos los lagos de la cuenca por un tema de accesibilidad y porque son muy numerosos. Por lo tanto, proponemos un cálculo basado en una relación de tipo empírico. En primer lugar, calculamos una relación lineal empírica regional sobre la base de medición directa de 67 lagos (Fig. 4 y ecuación de la tendencia lineal). En segundo lugar, considerando esta relación entre volumen y área, calculamos los volúmenes de todos los lagos para 2 periodos (1980 y la actualidad) con las áreas derivadas de los inventarios.

10Por el periodo 1980-2000, se calcula que los volúmenes de agua han sido casi constante con 1 132 km3 hasta 1133 km3 respectivamente en los lagos.

En 40 anos la perdida de la superficie glaciar es del orden de 43%, con mayor porcentaje de reducción en las cordilleras de menor tamaño como es el caso de Chila, Chonta y Huanzo.

Figura 2: Formación de laguna a consecuencia del retroceso del glaciar Pastoruri, junio 2009. Foto: © ANA / Cochachin, Alejo.

Figura 3: Cuenca del río Santa con el punto de control Condorcerro. Glaciares en blanco (2003).

11Consideramos los datos de caudales del Río Santa al nivel de Condorcerro sobre el periodo 1970-2000: un caudal promedio anual de 145 m3 por segundo y un volumen total escurrido de 133 km3. Este volumen puede ser comparado al volumen perdido por el derretimiento del glaciar. Para calcular esto, al igual que en el caso de los lagos, mediciones directas no pueden ser realizadas a la escala de toda la cordillera. Por lo tanto, proponemos usar un método que permite el cálculo de volumen considerando la fórmula de “basal shear-stress” (fuerza de cizalladura en la base del glaciar), que da el espesor del glaciar (h) multiplicado por la superficie [5], Puesto que el glaciar escurre debido a la fuerza de la gravedad, el componente de gravedad a lo largo de la base del glaciar en contacto con la roca es ρgsin(α) y τ0 (bar) es el “shear-stress”. Pudiendo escribir el espesor promedio del glaciar como:

Ecuación 2:
h = τ0gsinα

12En donde h: espesor de hielo (m), p masa volumétrica del hielo (900 kg.m3), g la constante de gravedad de la tierra (9.81 m/s) y a la pendiente del glaciar obtenido con el modelo numérico de terreno (°).

Figura 4: Relaciones superficie/volúmenes de los lagos en la cuenca del Santa y del Tablachaca (batimetría de 67 lagos en las cuencas del río Santa-fuente UGRH/ANA)

13Para sintetizar, los resultados obtenidos indican que durante el periodo 1970-2000 entre 5 y hasta 7% del volumen escurrido en el Río Santa al nivel de Condorcerro provienen del derretimiento de los glaciares. Las diferencias entre los porcentajes del aporte por el derretimiento dependen del valor de “shear stress” considerado (Tabla 2).

Perido

87-70

2000-87

2000-87

Volumen Condorcerro (km3)

78.2

54.8

133.0

% derretimiento con shear stress (t0 = 0.8 bar)

4.6

0.4

5.0

% derretimiento con shear stress(t0 = 1 bar)

5.6

0.6

6.3

% derretimiento con shear stress(t0 = 1.2 bar)

6.9

0.6

7.5

Tabla 2: Variaciones del volumen escurrido en el río Santa periodo [1970-2000] y su comparación con el volumen calculado del derretimiento de los glaciares.

CONCLUSIONES

14Si sigue la tendencia de aumento de la temperatura en el futuro (sin considerar cambios en las precipitaciones) se observará un retroceso del frente glaciar así como una subida de la Altitud de la Línea de Equilibrio, lo cual significa un aumento de la zona de ablación o pérdida de masa. ¿Cuáles podrían ser los cambios para el Río Santa? Para las sub-cuencas altas con una parte glaciar importante, se notara una aceleración de la fusión así como un aumento del escurrimiento causado por esta fusión. En este caso el balance hidrológico no estará en equilibrio y el volumen de agua escurrido será más grande que el volumen de agua caído por la precipitación (liquida o sólida). Se observara una pérdida del agua almacenada en los glaciares. Así que el máximo de caudal anual debería ser más importante en los años que vienen, pero en una segunda instancia cuando el reservorio glaciar sea pequeño, el funcionamiento hidrológico de la cuenca (y por lo tanto el agua disponible para diversas actividades como la agricultura o la energía eléctrica) estará bajo el control de las aguas subterráneas y superficiales en relación más directa con la cantidad de precipitación. Con menores aportes glaciares, los estiajes podrían ser más severos que en el presente: significa que cuando no habrá lluvia, habrá menos agua disponible en la cuenca y particularmente en las subcuencas altas con una parte glaciar importante. Este escenario debe ser tomado con prudencia en la medida que los escenarios climáticos futuros tienen bastante problemas para proporcionar esquemas de precipitación confiables, sin embargo, el componente de la precipitación es fundamental para explicar el funcionamiento hidrológico de cuencas de montañas. Para concluir, hemos visto que los estudios del comportamiento de los glaciares permiten interpretar los cambios climáticos y que existe un impacto en la distribución de los recursos hídricos. Finalmente, las investigaciones, con la condición de un seguimiento y monitoreo de los glaciares a través de estudios glaciológicos e hidrológicos (gracias a una red de observación instrumental), permitirán entender los procesos y proporcionar algunas pistas para definir estrategias de adaptación frente a estos cambios. Estos estudios deben ser realizados con la participación de todos los actores (gente que vive en la zona, autoridades locales, empresas públicas y privadas, investigadores y políticos) para que las medidas de adaptación a la nueva distribución de recursos hídricos en la zona sean sustentables.

Bibliographie

REFERENCIAS

1 - Kaser, G. & Osmaston, H. (2002). Tropical Glaciers. Cambridge: Cambridge University Press.

2 - Hidrandina (1989). Inventario de glaciares de Perú. Fuente: fotografías aéreas de 1962, 1963, 1970.

3 - UGRH (2010): Inventario de Glaciares Cordillera Blanca, Lima, Perú, Autoridad Nacional del Agua. 120p.

4 - Mark, B. & Seltzer, G. O. (2005). Evaluation of recent glacier recession in the cordillera Blanca, Peru (AD 1962-1999): spatial distribution of mass loss and climatic forcing. Quaternary Science Reviews, 24, 2265-2280.

5 - Lliboutry, L. (1965). Traité de glaciologie: Masson (Paris).

Table des illustrations

URL http://books.openedition.org/irdeditions/docannexe/image/19832/img-1.jpg
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Légende Tabla 1: variaciones de superficies de los glaciares de las Cordilleras peruanas.Fuente: ANA.
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Légende Figura 1: Arriba-Zona del Nevado Huascarán con 2 limites glaciares según las fechas 1970 y 2003; abajo fotografía actual del Nevado Huascarán. Foto: © ANA / Cochachin, Alejo.
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Légende Figura 2: Formación de laguna a consecuencia del retroceso del glaciar Pastoruri, junio 2009. Foto: © ANA / Cochachin, Alejo.
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Légende Figura 3: Cuenca del río Santa con el punto de control Condorcerro. Glaciares en blanco (2003).
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Légende Figura 4: Relaciones superficie/volúmenes de los lagos en la cuenca del Santa y del Tablachaca (batimetría de 67 lagos en las cuencas del río Santa-fuente UGRH/ANA)
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Auteurs

Institut de Recherche pour le Développement – IRD. Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement - LTHE (CNRS, IRD, Université Joseph Fourier), Grenoble, France.

Institut de Recherche pour le Développement – IRD. Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement - LTHE (CNRS, IRD, Université Joseph Fourier), Grenoble, France.

Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement - LGG (CNRS, Université Joseph Fourier), Grenoble, France

Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement - LTHE (CNRS, IRD, Université Joseph Fourier), Grenoble, France.

Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

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Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos, Autoridad Nacional delAgua - ANA, Fluaraz, Perú

Servicio Nacional de Meteorología e Flidrología - SENAMFII, Lima, Perú

Instituto Geofísico del Perú - IGP, Lima, Perú

Escuela Politécnica Nacional - EPN, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Quito, Ecuador

© IRD Éditions, 2014

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