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Comisión de Medio Ambiente y Bienes Nacionales SENADO GLACIARES, MEDIO AMBIENTE Y PROYECTOS DE DESARROLLO. Cedomir Marangunic, Ph. D. Gino Casassa, Ph.D. Ana Maria Marangunic, Ing. GEOESTUDIOS 1 Temas de la presentación 1. ¿Qué son los glaciares y que les ocurre? 2. ¿Porqué importan ambientalmente? 3. ¿Como puede un proyecto de desarrollo afectar glaciares y que debe hacer si los encuentra? 4. Normativa legal actual y complementos necesarios. 5. Conclusiones. Glaciar Rinconada Oeste, V Región Glaciar es (GTOS-UN, 2007): masa de hielo terrestre, 1. ¿QUÉ SON LOS GLACIARES? que fluye pendiente abajo por deformación interna y deslizamiento en la base, constreñido por la topografía de su entorno (por ej. laderas de valles y cumbres); la topografía del lecho es la mayor influencia en la dinámica y pendiente de la superficie. Se mantiene por acumulación de nieve en cotas altas, balanceada por la fusión en cotas bajas, o descarga al mar. El hielo se deforma por su propio peso porque es visco-plástico. El glaciar desliza lentamente sobre su lecho si el hielo está a 0ºC (glaciares “temperados”). Si el hielo en la base está a temperaturas negativas (glaciares “fríos”), se desliza muy lentamente porque se adhiere a su lecho. 2009, Abril: CONAMA “Política para la Protección y Conservación de Glaciares“. Definición de glaciar: “toda masa de hielo perenne, formada por acumulación de nieve, cualquiera que sean sus dimensiones y sus formas.“ y “Los glaciares pueden presentar flujo por deformación, deslizamiento basal y/o deslizamiento de sedimentos subglaciales”. Incluso pequeños campos de nieve se consideran ahora glaciares. TIPOS DE GLACIARES: A) GLACIARES DESCUBIERTOS Y CUBIERTOS (“BLANCOS”): Glaciar descubierto: toda su superficie libre de detritos rocosos. Glaciar Olivares Alfa, sub-cuenca Olivares. Glaciarsub-subcuenca del Paine Grande, Magallanes Glaciar Olivares Gama, Olivares. Glaciar cubierto: parte de su superficie cubierta con detritos rocosos. Glaciar San Francisco, sub-cuenca Alto Maipo. EL CICLO ANUAL DE ALIMENTACIÓN, ABLACIÓN Y RECUPERACIÓN DE SU SUPERFICIE, DE UN GLACIAR BLANCO 1. Situación del glaciar al final del verano. Esquema en un perfil vertical. La superficie del glaciar esta en equilibrio con las condiciones climáticas (precipitación, radiación solar, temperatura, etc.) GLACIAR 2. Precipitaciones nivales de otoño e invierno. 3. Máximo espesor del manto de nieve invernal 4. En primavera comienza la ablación del manto de nieve invernal 5. Avanzada la primaveraverano, reducción del manto de nieve invernal. 6. Al final del verano, queda algo de la nieve invernal en la zona alta del glaciar (masa ganada), mientras que en la zona baja se ha perdido incluso parte del hielo glaciar (masa perdida). Línea de equilibrio 7. El flujo lento y permanente del glaciar traslada el exceso de masa (ganada) en la zona alta hacia la zona baja, para compensar la masa allí perdida y restablecer la superficie de equilibrio. Línea de equilibrio TIPOS DE GLACIARES; B) GLACIAR DE ROCAS Formas de acumulación y ablación diferentes a glaciares “blancos”. Flujo Glaciar Pedregoso, cuenca Río Aconcagua Definición: Masa de detritos con forma de corriente de lava, conteniendo hielo en varias formas posibles, y que se mueve lentamente pendiente abajo. (WGMS, 2007). Zanja de exploración en glaciar Monolito, que fluye de derecha a izquierda. Bandas oscuras en el hielo son planos de cizalle en la Zona de Ablación (zona de compresión). Cubierta de detritos: Espesor 0,3 a 5+ m de gravas angulosas. Núcleo de hielo: 80% promedio de hielo, resto detritos rocosos, principalmente en bandas. Espesor variable. Morrena basal: 50% hielo, 50% detritos rocosos. Espesor, algunos metros. GLACIARES DE ROCAS: CONTROLES DE GRADIENTES DE TEMPERATURA EN POZOS EN EL DETRITO SUPERFICIAL TEMPERATURA EN POZO 3 -6 -1 4 9 14 19 0 -0.5 Profundidad (m) -1 -1.5 Conclusión: -2 Efecto estacional de la temperatura atmosférica virtualmente no penetra bajo los 3,0 m a 3,5 m de profundidad del detrito. -2.5 -3 -3.5 Temperatura (ºC) 08/02/2006 21/02/2006 05/04/2006 18/04/2006 16/05/2006 07/03/2006 22/03/2006 11/01/2007 30/01/2007 14/02/2007 01/03/2007 02/04/2007 10/04/2007 07/05/2007 05/02/2008 27/02/2008 ¿CÓMO SE COMPORTAN LOS GLACIARES? LA MAYORÍA SE REDUCE EN SUPERFICIE Y MASA, DESDE EL MÁXIMO DE LA ÚLTIMA GLACIACIÓN OCURRIDO APROX. 18,000 AÑOS ATRÁS, Y MÁS RÁPIDO DESDE EL INICIO DE LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL A MEDIADOS DEL SIGLO PASADO. ¿QUÉ LES DEPARA EL FUTURO?? LA TEORÍA MÁS ACEPTADA COMO CAUSA DE LAS GLACIACIONES, LOS CICLOS DE MILANKOVIC, INDICA QUE NO HABRÁ OTRA ÉPOCA FRÍA EN LOS PRÓXIMOS 25,000 A 50,000 AÑOS. Y NO EXISTE ACTUALMENTE REDUCCIÓN DE LOS EFECTOS ANTRÓPICOS SOBRE EL CLIMA. CONLUSION: LOS GLACIARES CONTINUARAN RETROCEDIENDO AUN SI CESAN LOS EFECTOS ANTRÓPICOS. Glaciar San Francisco, Chile 2. IMPORTANCIA AMBIENTAL DE LOS GLACIARES? Supuestos: 1. FUENTE Y RESERVA DE AGUA DULCE. AGUA 2. REGULADORES DE CAUDALES. 3. SOSTIENEN HUMEDALES Y BIODIVERSIDAD. PAISAJE CLIMA RIESGOS 4. VALOR PAISAJÍSTICO. 5. INFLUENCIAN EL CLIMA. 6. INDICADORES DE CAMBIOS CLIMÁTICOS. 7. GENERAN PELIGROS Y RIESGOS. 2.1. LOS GLACIARES ¿RESERVAS DE AGUA DULCE? LAS EDADES DE HIELO EN LA TIERRA. Las principales edades frías en la Tierra, identificadas según depósitos glaciales (tilitas, varves, bloques erráticos) y estrías glaciales en el basamento rocoso. La altura de las barras indica, la intensidad de los períodos glaciales (más bien especulaciones para las glaciaciones entre 2,2 y 2,4 mil millones de años). Durante la glaciación “Bola de Nieve”, los océanos se congelaron casi íntegramente durante 200 millones de años. En el Pleistoceno (~último millón de años) ocurrieron cuatro glaciaciones. ( 1 billon de años = mil millones) Miles de millones de años antes del presente MOTOR PRINCIPAL DE LAS VARIACIONES GLACIALES: LOS CICLOS DE MILANKOVIC DE IRRADIACIÓN SOLAR (dependen de eccentricidad de orbita, inclinación del eje terrestre y precesión de equinoccios). Comparación de estos ciclos con la temperatura según testigos de hielo de sondajes en Vostok. ----------Penúltima glaciación--------- Interglacial ----------Última glaciación------------- LOS CICLOS DE MILANKOVIC EN EL FUTURO, SIN EFECTOS ANTRÓPICOS: se mantiene el clima cálido en los próximos 20.000 a 50.000 años La descarga hídrica (Q) desde una cuenca es: Q = Precipitación – Evaporación Si hay un glaciar en la cuenca entonces: Q = P – E +/- Balance de masa del glaciar Si el glaciar retrocede (pierde masa) : entrega agua “adicional” a la cuenca. Si el glaciar avanza (gana masa): retiene parte de la precipitación, resta agua a la cuenca. Si el glaciar está estable (B = 0): agua. no entrega ni retiene Los glaciares de la Cordillera de los Andes retroceden en su gran mayoría. Están entregando agua adicional a sus cuencas, hasta extinguirse. Un retroceso acelerado de los glaciares, significa mayores aportes hídricos durante un tiempo menor. 2.2. EL APORTE HÍDRICO DE LOS GLACIARES A SUS CUENCAS APORTES HIDRICOS DE GLACIARES, CORDILLERA DEL CENTRO DE CHILE - pérdida neta de masa, media anual. GLACIAR DE ROCAS (Monolito), 1998-2011, = 100 a 140 l/m2/año, se recupera en años lluviosos. GLACIAR BLANCO, 1955-2011, = de 0 a más de 2.500 l/m2/año, promedio ~ 650 l/m2/año m 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 J-10 H-10 KL-20 K-50 KL-60 M-70 MN-80 LM-80 M-90 MN-100 N-110 L-130 NO-140 LM-140 N-150 0,00 Glaciar de rocas Monolito, casing de sondajes 1998-2011 APORTES HÍDRICOS DE LOS GLACIARES POR BALANCES DE MASA NEGATIVOS, EJEMPLO EN CUENCA DEL RÍO MAIPO: con 369 km2 de glaciares. EN VALLE DE ALTA MONTAÑA; Río Olivares antes de Colorado AL PIE DE LAS MONTAÑAS; Río Maipo en Manzano Glaciares: 1,35 m3/s Glaciares de roca: 0,03 m3/s Glaciares: 4,03 m3/s Glaciares de roca: 0,55 m3/s Sube a 100% en año muy seco Sube a 10% en año muy seco EN DESEMBOCADURA; Río Maipo en Cabimbao ( - infiltraciones) Glaciares: 4,12 m3/s Glaciares de roca: 0,61 m3/s Sube a 5% en año muy seco 2.3. ¿ Y LA BIODIVERSIDAD EN GLACIARES ? ¿ EXISTE ? ¡ SI ! ¿ EN TODOS LOS GLACIARES ? ¡ NO ! ¿ SOLO EN TEMPERADOS ? ¡PROBABLEMENTE! ES UN NUEVO CAMPO DE INVESTIGACIÓN Copépodos (gusanos) Glaciar Sherman, Alaska 2.4. ¿VALOR PAISAJISTICO DE LOS GLACIARES? Muy alto, de glaciares “blancos”. Cuernos del Paine Escaso, de glaciares de rocas mayoría de las personas no los conocen. Glaciar de rocas Carvajal, Región Metropolitana 2.5. LOS GLACIARES ¿INFLUENCIAN EL CLIMA? EL SISTEMA DE CIRCULACIÓN TERMOHALINA (SCT) DE AGUAS MARINAS PROFUNDAS El SCT modera la temperatura en áreas que podrían congelarse, como partes de Groenlandia. Funciona porque el agua más fría y salobre producto del congelamiento en regiones polares, es más densa y se hunde, produciendo corrientes oceánicas profundas, hacia zonas tropicales, donde el agua se calienta y emerge. Esquema de la circulación oceánica (NASA). Camino claro = circulación de aguas superficiales. Camino oscuro = circulación de las aguas profundas. 2.6. LOS GLACIARES ¿SON BUENOS INDICADORES DEL CAMBIO CLIMÁTICO? • Mayoría retrocede, algunos avanzan, otros están estables. • Los PEQUEÑOS GLACIARES DE MONTAÑA SON INDICADORES MUY SENSIBLES DEL CLIMA LOCAL, porque responden casi instantáneamente a los cambios. NO ASI LOS GLACIAREA MAYORES que responden con desfase a los cambios climáticos. Debemos entender el porqué de las variaciones, para utilizar los glaciares como buenos indicadores climáticos 2.7. PELIGROS RELACIONADOS CON GLACIARES. Peligros principales: Foco de nuestra investigación DESLIZAMIENTO CATASTRÓFICO: grande y súbito, de la mayor parte de un glaciar, afectando todo un valle. GLOF, fenómeno de descarga súbita de lago proglacial (Glacier Lake Outburst Flood). LAHAR: corriente densa por la carga de detrito, originada por fusión rápida de glaciares en conos volcánicos en erupción. SURGIENTE: avance rápido de un glaciar, y sus efectos secundarios (por ej. embalsando un valle). DESPRENDIMIENTO de una masa de hielo desde un abrupto frente glaciar. EXTINCION y pérdida de mecanismo natural de regulación de caudales. DESLIZAMIENTO CATASTRÓFICO DEL GLACIAR APAREJO, VALLE DEL YESO, CUENCA RÍO MAIPO, EN 1980: 7.000.000 m3 CIRCO GLACIAR VACIO ¿PORQUÉ IMPORTAN LOS GLACIARES? REALIDADES: FUENTE Y “RESERVA” DE AGUA DULCE. Debemos aprender a manejarlos, si no, no son reservas pues se extinguirán. REGULADORES DE CAUDALES. Solamente en valles de alta montaña. Importa más el manto de nieve. HUMEDALES Y BIODIVERSIDAD. Los humedales asociados a glaciares constituyen ambientes que sustentan importantes biotas EN SUS ENTORNOS. La biodiversidad presente en glaciares es un campo de investigación nuevo. VALOR PAISAJÍSTICO. Los glaciares blancos. No así los glaciares de roca. INFLUENCIAN EL CLIMA. Influencian el clima PARCIALMENTE. Más importante es el congelamiento del agua de mar. INDICADORES DE CAMBIOS CLIMÁTICOS. Las variaciones de los glaciares serán indicadores de cambios climáticos, cuando logremos comprenderlas. La velocidad de la respuesta se asocia, entre otros, al tamaño del glaciar. En los glaciares se conservan atrapadas entre los cristales de hielo pequeñas burbujas de aire que son remanentes de la atmósfera en el momento de precipitación de la nieve que luego se transforma en hielo. Son muy importantes indicadores de condiciones del pasado. GENERAN PELIGROS Y RIESGOS. SI, y muy serios. Debemos aprender a manejarlos. Mucho se ha avanzado. 3. ¿CÓMO PUEDE UN PROYECTO AFECTAR GLACIARES? Por contacto directo: excavaciones, botaderos, cavernas, rutas (vehiculos y peatones), hundimientos, y otros. Cambios en la superficie del glaciar: lo más habitual - por depositación de polvo antrópico y modificación del albedo. Cambios en el relieve local: alterando vientos, depósitos de nieve, inicio de avalanchas, patrones de insolación, etc. Cambios en el sistema de drenaje o de su temperatura: entrante al glaciar, sub-glacial, o supra-glacial. Aceleraciones inducidas del terreno: etc. por tronaduras, maquinaria, COMO EVALUAR EL IMPACTO DE UN PROYECTO SOBRE GLACIARES: ESTUDIOS BÁSICOS: 1) DEFINIR UN AREA PRELIMINAR DE INFLUENCIA DEL PROYECTO: 15-20 km mínimo de radio desde todas las obras (Río+20). 2) INVENTARIAR TODOS LOS GLACIARES dentro del área preliminar de influencia. 3) EVALUACIÓN PRELIMINAR DE POSIBLES IMPACTOS en los glaciares. 4) ESTUDIOS DE LINEA BASE de los glaciares presuntamente impactados (ESTO TOMA TIEMPO, mínimo 2 años, Y ES COSTOSO). 5) IDENTIFICAR LOS GLACIARES REALMENTE IMPACTADOS y los efectos. LUEGO: 1) CAMBIAR DISEÑOS para prevenir impactos; y/o hacer PLAN DE MITIGACIONES, REPARACIONES Y COMPENSACIONES. 2) PLAN DE CONTROL Y MONITOREO DE GLACIARES para toda la duración del proyecto y años de cierre. CONTENIDO DE LA LINEA BASE DE UN GLACIAR: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. DESCRIPCIÓN GENERAL: + temperatura de la masa de hielo, + estratigrafía (principalmente en glaciares de roca). BALANCE DE MASA (NIEVE/HIELO). BALANCE CALORICO (o de energía). BALANCE HIDRICO. VELOCIDAD DE MOVIMIENTO Y ESFUERZOS. ESPESOR: con datos geofísicos o electromagnéticos, y sondajes. ESTABILIDAD GENERAL: con métodos geotécnicos de análisis, y reconocimiento de materiales del lecho. BIODIVERSIDAD: en el glaciar y su entorno. VARIACIONES: Reciente y Cuaternaria según permite la geología glacial. ¿QUE HACER SI UN PROYECTO AFECTA GLACIARES? 1) EVITAR O REDUCIR LA AFECTACIÓN, REUBICANDO INFRAESTRUCTURA, 2) SUPRIMIR O ABATIR EL POLVO (en caso de glaciares “blancos”). ¿Y SI ES INEVITABLE? 1) MITIGAR, REPARAR Y COMPENSAR CON TÉCNICAS DE MANEJO DE GLACIARES: a) Incremento artificial de acumulación de nieve. b) Reducción de la ablación en superficie. c) Reubicar masas de hielo a depósitos especiales y protegerlas, y control de pérdidas en el proceso. d) Restituir superficies excavadas. e) Generación de nuevos glaciares (nueva tecnología, está siendo probada). 2) ¿COMPENSAR ECONOMICAMENTE O CON OTROS RECURSOS? CUESTIONES ESENCIALES DE LA GLACIOLOGÍA ACTUAL: ¿PODREMOS CREAR NUEVOS GLACIARES AUTOSUSTENTABLES? Un viaje de mil kilómetros comienza con el primer paso (Lao Tse, 570-490 a.c.) ¿PUEDE CONVIVIR EL DESARROLLO CON LOS GLACIARES? ¡Pregunta incorrecta! ; lo correcto: ¿QUÉ ESTAMOS DISPUESTOS A HACER PARA CONVIVIR CON GLACIARES? 5. NORMATIVA LEGAL - Urgencias Una ley que propicie acciones para salvar glaciares; la sola “protección” o “conservación” (en resumen no tocarlos ni afectarlos) es insuficiente – los glaciares se extinguirán. Adoptar una sola definición de glaciar. La dualidad actual que emplea la autoridad es inconveniente, y se presta para evaluaciones subjetivas, de las autoridades y de los titulares. Establecer guías sobre lo que debe ser el contenido mínimo y sobre como realizar un estudio de Línea Base de glaciar, y sobre la extensión mínima del área preliminar de influencia de un proyecto. Obligación para los proyectos de pagar con la misma moneda (si rompe un glaciar, debe recomponerlo o sustituirlo). Si rigiera el rompe-paga, los glaciares se cuidarían más, pero ¿qué se hará si el que rompe es la ciudad de Santiago, u otra gran comunidad?, ¿a quién cobrarle?. “… podemos hacer mucho más cosas de las que creemos poder hacer.” Mahatma Gandhi FIN DE LA PRESENTACION GRACIAS POR SU ATENCIÓN MANEJO DE GLACIARES 6. MANEJO DE GLACIARES DE MONTAÑA: ¿PORQUÉ? LOS GLACIARES SE CONSIDERAN UN RECURSO HÍDRICO ESENCIAL, PERO CONDENADOS A EXTINGUIRSE (POR CAUSAS NATURALES Y ANTRÓPICAS) A MENOS QUE SE MANEJEN. LOS GLACIARES EXISTENTES DEBEN SALVARSE (INTERVENIRSE), DE SER POSIBLE. PARA SER UN RECURSO, DEBEN DESARROLLARSE TÉCNICAS PARA APROVECHAR (ECONÓMICAMENTE) SUS AGUAS CUANDO SE NECESITEN Y REPLETARLOS EN TIEMPOS DE EXCEDENTES. PARA MITIGAR EFECTOS, SOBREALIMENTARLOS, REDUCIR ABLACIÓN Y/O GENERAR NUEVOS GLACIARES AUTOSUSTENTABLES. LOS PELIGROS POR GLACIARES (deslizamiento, lahar, glof, surgencia, etc) DEBEN PREVENIRSE O REDUCIRSE. SE ESTÁ AVANZANDO EN TECNOLOGIAS PARA MANEJAR GLACIARES Y ENSAYANDO NUEVAS. ESTAMOS TRABAJANDO EN VARIAS; LA COLABORACIÓN DE TODOS ES BIENVENIDA. ESTUDIOS DE MANEJO DE GLACIARES EN OTROS PAISES Glaciar Gemmstock, Austria, 2005. Cubierto con sabana de película plástica. Selva Negra, Suiza, 2010. Ing. Eduard Heindl. 0,1 hect x 2 m, con riego. Nevado Pastorruri, Perú, 2010. Ing. Benjamín Morales. En 3 meses redujo ablación en ~1,7 m, con cubierta de aserrin. Ladakh, India, 2006, Ing. Chewal Norphel. 1,3 hect x 1 m, agua se congela en estanques. ESTUDIOS EN EL MANEJO DE GLACIARES, logros en Chile: Control de dirección de movimiento (1995). OK Control de velocidad de movimiento (1998-2010) . OK Incremento artificial de la ablación en superficie (1969, 20062009). OK Reubicación de masas de hielo desde zonas de ablación de glaciares a depósitos especiales que garanticen más larga vida, con control de pérdidas en el proceso y reducción de la ablación en superficie (2007- 2011). OK Generación de un nuevo glaciar autosustentable: Incremento artificial de la acumulación de nieve (2009-…. ). 1er y 2ndo año de prueba en terreno– resultados satisfactorios pero insuficientes, por inviernos secos. Acumulación de nieve de depósitos de avalanchas (2007-…. ). • Estudios teóricos, no se han iniciado pruebas. Evaluación de peligros glaciares, principalmente deslizamientos catastróficos (1998). OK Desarrollo de programas de computación (1995-….). OK EFECTO DE MATERIAL ANTRÓPICO (polvo, smog, humo, etc.) DEPOSITADO EN LOS GLACIARES: ALTERA LA TASA DE FUSIÓN DE NIEVE/HIELO, NO AFECTA A GLACIARES DE ROCAS. ENSAYOS CON FUMIGACIÓN AÉREA, ABRIL 1969, 1ª EXPERIENCIA EN CHILE. NEGRO DE HUMO + Cancha virgen: Cancha 3,5 gramos/m2: TASA DE FUSION 1,7 g/cm2-dia 2,7 g/cm2-dia incrementa 59% (150% en caudales) Modelo Pascua Lama: deposita 0,1 a 0,5 mm/año, Equivale a 160-800 g/m2-año RESULTADOS DEL MODELO MDGR: CASO DEL GLACIAR DE ROCAS MONOLITO. EL COMPORTAMIENTO DE LOS GLACIARES ES PREDECIBLE: Y MANEJABLE. RESULTADOS DEL MODELO MDGR (Geoestudios) DE COMPORTAMIENTO DE UN GLACIAR. Proporciona velocidades y variaciones en el tiempo hasta el frente, cambios de espesores, con/sin cubierta de detritos, año a año. Pronostica efectos por remociones o cargas. Input: relieve del lecho, espesor y detritos iniciales, y variación de tasa acumulación/ablación. GLACIAR DE ROCAS MONOLITO, ANDES CENTRO DE CHILE Condición inicial METODO DE CONTROL DEL MODELO: QUE LAS VELOCIDADES EN SUPERFICIE, Y LAS COTAS (EN CONSECUENCIA TAMBIÉN LOS ESPESORES DE HIELO) MEDIDAS, CORRESPONDAN A LO PRONOSTICADO POR EL MODELO. TASAS DE ABLACION EN NEVIZA NO ALTERADA Y CON POLVO ARTIFICIAL. PRUEBA DEL EFECTO POLVO EN LA TASA DE ABLACIÓN. 200 180 Ablación (cm) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Dias, 03 Febrero a 16 Marzo, 2009. Neviza no alterada Neviza con polvo a 3 g/m2 Neviza con polvo a 5 g/m2 Neviza con polvo a 10 g/m2 45 Incremento en la tasa de ablación en una superficie de neviza, fumigada artificialmente con diversas concentraciones de principalmente (85%) partículas de limo (21-60 m diámetro). Porcentajes de tasas de ablación respecto a la cancha sin polvo, en los 3 años con mediciones. Concentración 2006 2007 2009 Promedio Fumigada con polvo a 3 g/m2 6 18 12% Fumigada con polvo a 5 g/m2 40 16 59 38% Fumigada con polvo a 10 g/m2 74 25 93 64% Modelo PL: 0,1 a 0,5 mm/año Equivale a 160-800 g/m2-año DEPÓSITO ESPECIAL DE HIELO REUBICADO: MEJORANDO EL COMPORTAMIENTO DE UN GLACIAR DE ROCAS, 20072012. División Andina de CODELCO. Objetivo: alcanzar tasa de ablación del hielo que sea inferior a la de un glaciar de roca. Camioneta detenida en un depósito de 32.000 ton de hielo, 16 m de espesor, 2.400 m2 d superficie, cubierto con 1 m de detrito rocoso “inerte” de conduct. térmica 0,217 W/m-K. El depósito descansa sobre una capa de 1 m de espesor de detrito rocoso “inerte”. Sensores: de temperatura en el hielo, colocados en perforaciones post-depósito, y estaca de ablación ancladas en la base del depósito. No se desarrollaron “núcleos calientes”. Masa inicial de hielo perdida en la reubicación: < 1%.. Resultados verano 2007 - verano 2012 de reducción de la cota de superficie en el depósito de hielo. REDUCCIÓN DE ESPESOR DEL DEPÓSITO DE HIELO: desde 23-04-2007 al 11-01-2012. 1660 1650 Espesor medio (cm) 1640 1630 1620 1610 1600 1590 1580 1570 1560 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Años desde su formación DESCENSOS ANUALES DE LA SUPERFICIE 20072008 20082009 20092010 20102011 20112012 48,2 cm 16,0 cm 6,6 cm 5,1 cm 3,1 cm UN NUEVO MINI-GLACIAR QUE PERDURARÁ CINCO SIGLOS (VS. SOLO UNO EN SU UBICACION NATURAL). TRANSFORMANDO UN CAMPO DE NIEVE EN UN GLACIAR, A LA COTA DE 4.100 m, AUMENTANDO LA ACUMULACIÓN DE NIEVE CON “VALLA PARA NIEVE”. Valla para nieve: en Salvadora, Cuenca del Aconcagua, instalada Abril 2010, H = 4 m, L = 60 m, permeabilidad 40%, pié libre 0,5 m. VIENTO RESULTADOS: Invierno 2010, acumulación de nieve tras la valla (vista desde helicóptero) es más del doble de la normal: Acumulación en postes = 1,78 m media en el área. Acumulación máxima tras valla ~ 4,1 m ACUMULACIÓN ARTIFICIAL DE NIEVE PARA CONVERTIR UN CAMPO DE NIEVE EN UN GLACIAR: CON VALLA DE NIEVE. VALLA DE NIEVE EN SALVADORA Acumulación nival media en el área = 1,78 m Acumulación máxima tras valla ~ 4,1 m Sondeando el campo de nieve tras valla, para extraer testigos y determinar espesor. GENERANDO UN NUEVO GLACIAR: mediante acumulación de depósitos de avalanchas desviadas con zanja-muros de tierra. Selección de sitio. Estudios de: (a) manto de nieve, (b) avalanchas (sendas, distancias de corrida [sectores color violeta], altura flujos, coeficientes de fricción, etc.), (c) gradientes verticales de la precipitación, (d) efecto viento en acumulación nival, y otros. Puntos de control de profundidad de nieve Ubicación de AWS UBICACIÓN MAS FAVORABLE Trayectorias y alcances de corrida de avalanchas, para períodos de retorno de 2 años, según modelo de avalanchas AVALANCH de Geoestudios. RED DE POSTES PARA CONTROL DE PROFUNDIDAD Y DENSIDAD DE NIEVE. EN TERRENO LIBRE DE AVALANCHAS, VISITADO MENSUALMENTE CON HELICÓPTERO, PARA MEDICIONES DE PROPIEDADES DEL MANTO DE NIEVE EN POZO. AREA DEFINIDA PARA PRUEBAS DE ACUMULACIÓN DE NIEVE DE AVALANCHAS, A SER DESARROLLADA EN 2012: DESVIANDO HACIA ELLA AVALANCHAS CON SISTEMAS DE ZANJA-MURO DE TIERRA. CONCLUSIONES: Los glaciares está retrocediendo por causas naturales desde el máximo de la última glaciación (aprox. 15.000 años atrás), a las que se agregan causas antrópicas desde la industrialización. Aunque eliminemos las causas antrópicas, los glaciares no cesarán de retroceder, pero posiblemente lo harán más lentamente. El aporte hídrico de los glaciares es importante para sus cuencas en alta montaña (humedales, etc.), pero es menor frente al total de recursos que emana de la cordillera y que se originan principalmente en la precipitación nival. Es más importante enfocar los estudios de recursos hídricos en el manto nival, que en los glaciares. GLACIARES DE ROCAS – ESTRUCTURA GENERAL. Cubierta de detritos: Espesor 0,3 a más de 3 m. Gravas angulosas, arenas y escasos finos. Angulo fricción interna 35º a 38º. Conductividad térmica 0,20 a 0,26 (media 0,217) W/mK Núcleo de hielo: en promedio 78% a 82% hielo (menos en algunos), resto detritos rocosos principalmente en bandas (en que no excede del 50% en volúmen) entre hielo claro. Morrena basal: 0,3 a 8,0 m espesor. >50% hielo, <50% detritos rocosos. Distribución de bandas de detritos rocosos al interior del núcleo de hielo del glaciar Monolito. 55 Controles en pozos de nieve ACUMULACIÓN ARTIFICIAL DE NIEVE PARA CONVERTIR UN CAMPO DE NIEVE EN UN GLACIAR: CON VALLA DE NIEVE. Acceso al valle del Potrero Escondido Ejemplo: acumulación artificial de nieve, con valla para nieve. MECANISMOS DE FORMACIÓN DE AGUAS DENSAS, PROFUNDAS 1. Movimientos de agua en el océano profundo ocurren por diferencias de densidad de las masas de agua (las menos densas sobre las más densas). 2. La densidad del agua de mar está determinada por la temperatura y la salinidad. 3. Aguas más frías, o más salinas, son más densas y se hunden. 4. El congelamiento de agua de mar produce salmueras. Vientos fríos , algunos de ellos originados sobre masas glaciares, enfrian el agua de mar. 5. Es una característica importante del estado de los océanos, que permite el intercambio de calor y gases de efecto invernadero a través del interior de ellos. VARIACION ESTACIONAL DEL RIO MAIPO EN MANZANO (SUBCUENCA MAIPO ALTO) Caudal medio anual en año muy seco es de 50,94 m3/s. Glaciares aportan 4,93 m3/s. Fuente curvas: DGA LOS CICLOS DE MILANKOVIC EN EL FUTURO, SIN EFECTOS ANTRÓPICOS: se mantiene el clima cálido en los próximos 20.000 a 50.000 años GLACIARES DE ROCAS – CARACTERÍSTICAS (2). DESLIZAMIENTO EN LA BASE: Es responsable del 38 al 57% de las velocidades en superficie. EL LECHO: El glaciar descansa parte en roca y parte en material morrénico, dependiendo de la zona del glaciar y la pendiente del lecho. Las características del material morrénico (cargado con hielo): Composición: 50-60% gravas, 30-40% arenas, 10-20% finos. PENDIENTE DEL LECHO PORCION DESCANSA EN ROCA ZONA DE ABLACIÓN: 0º-19º Sin contacto con roca Mayormente saturado, o húmedo. ZONA DE ABLACIÓN: 20º-26º 10 % en contacto con roca Ángulo de fricción interna 11º. ZONA DE ABLACIÓN: 27º-80º 50% ien contacto con roca Cohesión 0,1 kg/cm2. ZONA DE ABLACIÓN: >80º 75% en contacto con roca ZONA ACUMULACIÓN: TODA 100 % en contacto con roca NIVELES FREÁTICOS: En verano: 50 – 60% del hielo está saturado; y más del 90% en eventos climáticos especiales (intensas lluvias cálidas, o fuerte ablación). En invierno: 15 a 20%. El nivel es muy irregular, debido al efecto de la estructura glaciar en el drenaje. El hielo es permeable; porosidad en el núcleo de hielo y la morrena basal es aprox. 1%. TASA DE ABLACIÓN: En la superficie del núcleo de hielo es del orden de 0,16 m/a a la cota aprox. de 4.000 m; concuerda con la temperatura y conductividad térmica en el detrito superficial. La fusión en la base del glaciar es < 0,01 m/a. GLACIARES EN LA CUENCA DEL RIO MAIPO Nº Área total glaciar Área cuenca Área descubierta Área cubierta Espesor medio Volumen total (km2) (km2) (km2) (km2) (m) (km3) CUENCA RIO MAIPO 15.040 Glaciares 232 228,7 202,3 26,3 44,4 27,89 Glaciares de rocas 532 140,0 0 140,0 23,5 8,92 Totales 764 368,7 202,3 166,4 29,8 36,81 SUBCUENCA MAIPO ALTO 4.769 Glaciares 223 223,0 197,9 25,1 44,6 27,55 Glaciares de rocas 446 126,2 0 126,2 25,3 8,45 Totales 669 349,2 197,9 151,2 31,8 35,99 SUB-SUBCUENCA OLIVARES 531 Glaciares 40 71,9 71,1 0,7 54,4 12,36 Glaciares de rocas 40 7,1 0 7,1 21,4 0,20 Totales 80 79,0 71,1 7,8 37,9 12,56 TRANSFORMACIÓN DEL GLACIAR RINCONADA OESTE EN GLACIAR DE ROCAS BALANCE DE HIELO 2008-2009 (entre fines de verano): Masa perdida bajo la cubierta del detrito rocoso de superficie: Masa perdida en la base del glaciar (por calor geotérmico y de fricción): Masa ganada en los campos de penitentes: Masa ganada por sepultamiento de neviza en márgenes del glaciar: BALANCE DE MASAS: - 50.155 ton - 1.233 ton + 36.548 ton + 14.124 ton - 716 ton CONCLUSIÓN: El año fin de veranos 2008 y 2009, el glaciar está en equilibrio. La desviación con respecto al Balance = 0, está dentro del margen de error de las estimaciones. RAZON DEL EQUILIBRIO: 1) El glaciar se transforma en glaciar de roca, menos afectado por clima. 2) La precipitación en invierno de 2008 fue un 12% superior a la normal en la región. 3) Los parámetros meteorológicos diferentes (con respecto al verano 2007-2008): a) b) Balance de radiación solar es menor (13%) en Marzo 2009 Precipitación durante el verano 2009 = ppt. 2007 x 3, con fuerte influencia en el albedo. BALANCES ANUALES DE MASA: 2006 – 2007: -717.000 ton 2007 – 2008: -104.000 ton 2008 – 2009: -716 ton DESPRENDIMIENTO DESDE UN FRENTE GLACIAL Nevado Husacaran Yungay 31 Mayo 1970, desmoronamiento de parte del frente del glaciar del Nevado de Huascarán (Perú) sobre una laguna, produjo un flujo de detritos que corrió 15 km hasta el valle del Santa y arrasó con el pueblo de Yungay provocando más de 20.000 muertos y desaparecidos. PERFIL ANALISIS DE ESTABILIDAD GENERAL DE GLACIARES. SITUACION FACTOR DE SEGURIDAD Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 >10 1.57 0.69 50022 PERFIL # 2 Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 9.74 1.4 >0,5 67279 PERFIL # 3 Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 >10 1.68 1.12 57971 PERFIL # 4 Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 7.68 1.87 0.75 39570 Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 7.38 2.2 0.94 18375 PERFIL # 6J Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 >10 0.32 0.24 1330 Caso presión de poros, presión de agua en los poros al máximo nivel posible (glaciar saturado en 90%). RESULTADOS: PERFIL # 6L Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 4.76 4.8 0.94 3138 1) Sismo y presión solos no afectan la estabilidad. 2) Normal Estática Presión y Sismo Extremo Presión y Sismo Extremo >10 >10 0.74 0.44 9123 Material del lecho es el factor preponderante, solo o combinado. PERFIL # 1 PERFIL # 5 PERFIL # 7 ÁREA (m2) CASOS 1998 SITUACIONES: Caso normal: lecho rocoso bajo Zona Acumulación y morrena de fondo bajo Zona Ablación Caso “extremo”, morrena de fondo de baja cohesión (0,1 kg/cm2) y bajo ángulo de fricción interna (11º), en toda la base del glaciar; Caso sismo, aceleración de 0,2 g (norma chilena para cordillera) o más según localidad y región; d) AUMENTO RECIENTE EN CHILE DE LAS REGULACIONES RELACIONADAS CON GLACIARES: Desde 2005. 3 proyectos de ley que prohíben afectar glaciares. Ninguno aprobado, hasta ahora. 2008, Noviembre. Cambios en el reglamento del Sistema de Evaluación Ambiental: Debe hacerse un Estudio cuando se afectan glaciares. 2009, Abril: CONAMA “Política para la Protección y Conservación de Glaciares“. Definición de glaciar: “toda masa de hielo perenne, formada por acumulación de nieve, cualquiera que sean sus dimensiones y sus formas.“ y “Los glaciares pueden presentar flujo por deformación, deslizamiento basal y/o deslizamiento de sedimentos subglaciales”. Incluso pequeños campos de nieve se consideran ahora glaciares. 2009, Julio: MOP-DGA Resolución 1851 obliga a DGA a realizar inventario de glaciares. 2010, Enero. Mensaje de la presidencia al Congreso: Cambios en la constitución de Chile, Art. 19: “Las aguas son bienes nacionales de uso público, cualquiera sea el estado en que se encuentren, el lugar en que estén depositadas o el curso que sigan, incluidos los glaciares.” Mensaje aún no se discute. 2011, Junio. MINIST. MEDIO AMBIENTE, Propuesta de modificaciones en Reglamento SEIA: Art. 6, g.5.: “La evaluación de … impacto deberá considerar siempre la magnitud de la alteración en la superficie o volumen de un glaciar susceptible de modificarse.” Art. 17, d.1, “La línea de base … caracterizará … aspectos … glaciares como composición, velocidades de movimientos basales y superficiales, balances de masa y calóricos, temperaturas de los glaciares y de los materiales detríticos que los cubren; incluyendo el cálculo de caudales y de aportes hídricos;” En contraloría para revisión y aprobación. REGULACIÓN Y APORTE HIDRICO DE GLACIARES Ejemplo de la sub-cuenca del Río Olivares, cuenca del Río Maipo. INVENTARIO GLACIARES (2011) EN: CUENCA DEL RÍO MAIPO = 764 (232 GD + 532 GR) y 368,7 km2 SUBCUENCA RÍO MAIPO ALTO, = 669 (223 D + 448 R) y 349,2 km2 SUB-SUBCUENCA RÍO OLIVARES = 80 (40 GD + 40 GR) y 79,0 km2 VARIACION ESTACIONAL DEL RIO OLIVARES ANTES DE COLORADO (SUB-SUB CUENCA OLIVARES) Caudal medio anual en año muy seco es de 1,64 m3/s. Glaciares aportan 1,65 m3/s. EN EL MANZANO: Caudal medio anual en año muy seco es de 50,94 m3/s. Glaciares aportan 4,93 m3/s. Fuente curvas: DGA