Modelos de Distribución de Permafrost de...

Modelos de Distribución de Permafrost de Montaña

Guillermo Azócar SandovalAtacama Ambiente

8 de marzo de 2018

I Encuentro, Sociedad Chilena de la Criósfera

¿Que es Permafrost?

Permafrost es comúnmente definido comosuelo o roca, incluyendo hielo y materiaorgánica que permanece a una temperaturade 0° C o menos, dos años consecutivos(Van Everdingen, 1998).

¿Donde Existe Permafrost?

Es un fenomeno zonal, localizado en lasregiones polares y zonas elevadas de latierra (Plateus, cordones montañosos).

¿Que es el Permafrost de Montaña?

Permafrost de montaña es la presencia desuelos congelados en areas montañosas.

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?

¿Que factores controlan la distribución del permafrost?

El permafrost de montaña y su extrema variabilidad espacial esdominada por tres factores ambientales a diferentes escalas(Gruber & Haeberli, 2009):

Clima Topografía Suelo

Escala Global Escala Media Escala Micro

Latitud

Circulación Global

Pendiente

Exposición

Altura

Materiales y tipos de superficie detritica



Glaciar

Rocoso

Los glaciares rocosos son el indicadorcomún de la presencia actual y pasadade condiciones de permafrost en areas montañosas.

Glaciar Rocoso Activo “El Paso”localizado cerca del paso de AguasNegras entre Argentina y Chile(30.2°S, 69.8°W; fotografiado por elautor, 12 de diciembre, 2009

Clasificación de los Glaciares Rocosos

Gr. Activo

Gr. Inactivo Gr. Relicto


Modelos de distribución de Permafrost de Montaña1. INTRODUCCIÓN

I. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de Distribución

¿Por que estudiar la distribución de permafrost en los Andes Chilenos?

Incremento de la actividad mineray de infraestructura en areas dealta montaña (Brenning & Azócar,2010).

Hasta el año 2012, la distribuciónde permafrost en los Andes espracticamente desconocida.

Preocupación acerca de lasconsencuencia del cambioclimatico en el permafrost enterminos de la estabilidad deladeras e influencia en el regimenhídrico.

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelo Andes

Modelo de Distribución de Permafrost en los Andes Semiáridos


Objetivo:

Construir un indice espacial de ladistribución potencial del permafrost enlos Andes semiáridos, entre los 29 y 32°de Lat. Sur, basado en condicionestopográficas, modelo climático ydinámica de los glaciares rocosos.

Azócar, G. F., Brenning, A., and Bodin, X.: Permafrostdistribution modelling in the semi-arid Chilean Andes,The Cryosphere, 11, 877-890, 2017.

Modelo de Distribución de Permafrost en los Andes Semiáridos


Area de Estudio

Cordillera de Los Andes(~29-32° S)

Distancialongitudinal(~ 400 km)

Región semiárida

Cuatro cuencas

Población escasa

La población dependede los recursos de agua proveniente de las areas montañosas

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelo AndesIV. Area de Estudio

(En: : Azócar & Brenning, 2010 :Album autor)

Glaciares son poco comunes en losAndes semiáridos pero los glaciaresrocosos son abundantes.

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelo AndesIV. Area de Estudio

Cada glaciar rocoso fue mapeado como punto al final decada frente del glaciar rocoso.

Inventario de Glaciares Rocosos

Propósito:

Crear una variable indicativa de condiciones de permafrost

El inventario fue preparado usando imagenes satelitales deBing Maps Aerial

De acuerdo a su dinámica, los glaciares rocosos fueroncategorizados como formas activas, inactivas, intactas yrelictas

Atributos relacionados a la localización, altitud y PISRfueron calculados.

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocosos

Variable dependiente y predictoras

Variable Dependiente:

AAT desde 11 WSs (1981-2010)

WSs fueron seleccionadas enbase a dos criterios:

a) 100 km de la costa

b) Localizadas sobre los 2000 m.

Variables Predictoras:

Altitud

Latitud

(derivadas de Aster DEMs)

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.


3575 glaciares rocosos fueron compilados basados eninventarios existentes y la identificación de glaciaresrocosos adicionales dentro del área de estudio.

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocosos

1075 Gl. Rocosos activos

493 Gl. Rocosos inactivos

343 Gl. Rocosos intactos

1664 Gl. Rocosos relictos

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocosos

Proportion of active, inactive,intact and relict rock glaciers

0°C 0°C

0°C0°C

0°C


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Modelamiento Estadístico de la Temperatura

La 0°C MAAT esta situada a los ~4250 m en la secciónnorte (29°S) y desciende altitudinalmente a los 4000 m enla sección Sur(32°S) del area de estudio.

Area de Estudio

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.

Modelo de Ocurrencia de Permafrost

3524 unidades de observación fueron usadas para modelar la distribución del permafrost al interior del area de studio.

Unidades de obs. indicativas de la presencia de permafrost (1)=1909

Unidades de obs. Indicativas de la ausencia de permafrost (0) =1615

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Indices of predictive efficiency Permafrost distribution model

Based on training set

derived from the spatial

cross-validation (median value)

Overall Accuracy 0.66

Misclassification error rate 0.34

Sensitivity 0.60

Specificity 0.73

Non-spatial cross validation AUROC 0.756 (median) -

Spatial cross validation AUROC 0.757 (median) -

Predictive Performance

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de Permafrost

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PPS≥ 0.5 (6.8%=2636 km2)

PPS ≥ 0.75 (2.7%= 1051 km2)

Bajos PPSs (<0.5) estánasociados con laderas a bajaaltura y fondos de valles.

Grandes extensiones de permafrost: Cuenca de los ríosHuasco y Elqui.

Areas potenciales de permafrost decresen hacia el Sur.

Donde la elevación aumentaconsiderablemente, permafrost tiende a estar concentrado.

Distribución Espacial del Permafrost

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de Permafrost

Global PZI a 1 km (PZI; Gruber,2012)

PPS de este studio

(resampling a 1 km)

PPs de este estudio (30 m)

Areas con PPS ≥ 0.75PPS = (1284 km2) PZI = (209 km2)

PPS promedio = 0.53 PZI promedio = 0.18

Comparación con PZI, Gruber, 2012

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadiítico de Temp.c) Modelo estadístico de Permafrostd) Comparación con PZI, Gruber

Conclusiones

El modelo estadístico de distribución de permafroat

entrega mas detalle como asimismo incluye areas bajas de

distribucion de permafrost a diferencia de estimaciones

globales.

GAM ha mostrador se un método estadístico confinable

para propositos de modelamiento de permafrost.

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadiítico de Temp.c) Modelo estadístico de Permafrostd) Comparación con PZI, GruberVI. Conclusiones

El modelo fue construido en base a indicadores indirecto de

evidencia de permafrost. Un inventario de evidencia

empiricas es altamente recomendado.

Los resultados de esta inventigación construyen a incrementar

el conocmiento en el permafrost en los Andes semiáridos y

proven importante para el planeamiento ambiental local,

minera y en general estudios de la criósfera en los Andes.

Desafíos futuros:

La influencia de las precipitaciones

Comparación y validación de sitios con presencia o

ausencia de permafrost.

Inventarios más completo a lo largo de los Andes

incluyendo formas relictas.

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Complementar con modelos basados en procesos

(Heat transfer fluxes)

Extender esta aproximación metodológica a otras regions montañosas de Chile y

Sudamerica. No obstante, alguna limitaciones deben ser superadas:

www.andespermafrost.com

Azócar, G. F., Brenning, A., and Bodin, X.: Permafrost distribution modelling in thesemi-arid Chilean Andes, The Cryosphere, 11, 877-890, https://doi.org/10.5194/tc-11-877-2017, 2017.

1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadístico de Temp.c) Modelo estadístico de PermafrostVI. ConclusiónVII. Desafios

Bibliografía

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1. INTRODUCCIÓNI. ¿Que es Permafrost?II. Modelo de DistribuciónIII. Modelos AndesIV. Area de EstudioV. Metodos a) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadistico de Temp.c) Modelo estadistico de PermafrostVI. Resultadosa) Inventario de Gl. Rocososb) Modelo estadistico de Temp.c) Modelo estadistico de PermafrostVI. ConclusiónVII. Desafios

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