REVISTA PERUANA GEO-ATMOSFÉRICA RPGA (3), 38-50 (2011)

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Editada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú

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38

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Retroceso de glaciares tropicales en América del Sur y evolución de la

temperatura en los Andes del Ecuador. Caso nevado Antisana

South America Tropical glaciers retreat and temperature evolution in the

Ecuadorian Andes. Case of Antisana snow-capped volcano

CARLA MANCIATI

1,*, ERIC CADIER

1, REMIGIO GALÁRRAGA SÁNCHEZ

2 &

JEAN-DENIS TAUPIN3

1 Institut de Recherche pour le développement, IRD, Whymper 442 y Coruña. Quito, Ecuador 2 Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental, Escuela Politécnica Nacional. Quito, Ecuador 3 Institut de Recherche pour le développement, IRD, Université Montpellier II, Maison des Sciences de l’Eau, 300 avenue

Jeanbrau, 34000, Montpellier, France * califuz@gmail.com

RESUMEN

Los procesos de desglaciación de los glaciares “15” del Nevado Antisana (Ecuador) se encuentran

en estudio, ya que su retroceso tiene alguna relación con los diversos parámetros climáticos y está

ligado al cambio climático global. Estos glaciares suministran agua para el abastecimiento de agua

potable a Quito. En una primera etapa, se propuso y se ajustó, para un periodo de once años, tres

tipos de modelos empíricos, construidos a partir de correlaciones múltiples entre las variables, para

reconstituir el retroceso de los glaciares a lo largo del tiempo, con información climática local,

regional y global. Los datos fueron corregidos mediante métodos gráficos y estadísticos. En una

segunda etapa, y como resultado de esta investigación se utilizaron algunos modelos empíricos para

generar series más largas de cálculo del balance de la zona de ablación (42 y 115 años), mediante

los cuales se pudo observar el comportamiento de esta variable a través del tiempo y compararla

con la curva de variación de la temperatura de la superficie de la Tierra, para apreciar la calidad de

su relación con el calentamiento global.

Palabras claves: Ecuador, Andes, glaciar, balance de la zona de ablación, modelos empíricos.

ABSTRACT

Melting process from glaciers “15” of the Antisana snow-capped volcano in Ecuador is under study

because its retreat is related to climate parameters that are linked to global climate change. These

glaciers are very important because they provide water for the potable water supply system for

Quito. In a first step, three types of empirical models, built from multiple correlations between

variables, to reconstitute the retreat of glaciers throughout a period of eleven years, were proposed,

using local, regional and global climate information. Data were corrected through graphical and

statistical methods. In a second step and as a result of this research, several empirical models were

set up to generate longer time series (42 and 115 years) for balance estimation of ablation zone,

which allow to observe the behavior of this variable through time and it was compared to the curve

of variation of the Earth’s surface temperature, to appreciate the relation with global warming.

Keywords: Ecuador, Andes, glacier, balance of the ablation zone, empirical models.

CARLA MANCIATI ET AL.

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INTRODUCCIÓN

Se sabe que desde el final de la Pequeña Edad del Hielo existe una disminución global de los

glaciares de montaña como reacción al calentamiento climático actual, pero desde los años ochenta,

particularmente en los Andes, se ha observado un aumento del escurrimiento glaciar, producto del

deshielo (Francou et al. 2000). La prolongación de la duración del período en el año donde el

derretimiento es más pronunciado (Vuille et al. 2008a) ha producido un aumento global del caudal

de los ríos y picos de crecidas más intensas, por lo que se prevé que en el futuro estos caudales en

relación con el deshielo disminuyan debido a la disminución drástica de los casquetes glaciares

(Jansson et al. 2003). La evidencia de este aumento de los caudales fluviales, en las últimas

décadas, debido al incremento del derretimiento de los glaciares, ha sido detectada en los Andes

tropicales, en los Alpes y en los Himalayas (Huss et al. 2010, Dobhal et al. 2008).

De acuerdo a los modelos de circulación general del clima futuro, utilizados por el IPCC en su

informe científico del 2007 (IPCC 2007) y a los cambios en el clima por efecto del dióxido de

carbono (Solomon et al. 2009), el rango de calentamiento en la tropósfera baja aumentará con la

altitud. De este modo, la variación de temperaturas, comparativamente a la actual, será más

importante en las cumbres de las altas montañas de Ecuador, Perú, Bolivia y el norte de Chile

(Bradley et al. 2006). Si los modelos son correctos los cambios tendrán importantes consecuencias

en los glaciares y para las comunidades, ya que parte de sus fuentes de agua son alimentadas por

éstos (Brandley 2006).

Aunque este calentamiento ha sido recientemente confirmado en los Andes tropicales (Vuille

& Brandley 2000) la temperatura es la variable que parece ser la condición más probable para

explicar el retroceso glaciar en las últimas décadas (Kaser 1999). Sin embargo, no se debe pasar

por alto otros factores que podrían contribuir también a este balance de masa negativo como la

variación de la precipitación, humedad o de la cobertura nubosa durante el año, o interanual

(Francou et al. 2004, Sicart et al. 2007, Gallaire et al. 2010). Un ejemplo de ello, la disminución de

la precipitación y de la cobertura nubosa convectiva han conducido probablemente a un sucesivo

balance negativo de masa glacial de la Cordillera Blanca (Ancash, Perú) entre 1930 y 1950

(Pouyaud et al. 2005).

Existe evidencia de que el retroceso de los glaciares se ha acelerado de una manera general a

partir de los años ochenta. Lo muestra el glaciar Qori Kalis (Perú), donde el rango de retroceso fue

aproximadamente tres veces más rápido entre 1983 y 1991 (13,8 m.año−1

) que en 1963 y 1978 (4,9

m.año−1

) (Brecher & Thompson, 1993). En Bolivia, el glaciar del nevado Chacaltaya retrocedió 1,3

m.año−1

en la década 1991-2001 y en la misma zona el glaciar Zongo entre 1991 y 2004 su frente

ha retrocedido 0,8 m.año−1

(Francou et al. 2000, Gallaire et al. 2010), en los glaciares del Antisana

en Ecuador, los registros del balance de masa indican un promedio negativo de entre 0,6 y 0,7

m.año−1

durante la última década (Cáceres et al. 2006).

El objetivo de este estudio es relacionar la información disponible a nivel local (en los

glaciares del volcán Antisana en Ecuador) regional y global, para observar el comportamiento del

balance de masa de la zona de ablación del glaciar 15 de este volcán, para lo cual en un inicio se

presenta de una manera sintética algunos datos sobre éste, después se describe los métodos

utilizados en esta investigación para construir los modelos presentados y analizados en la sección

de resultados.

DATOS EXISTENTES

El volcán activo Antisana (Figura 1) está ubicado en la Cordillera Oriental de los Andes

ecuatorianos (0°28’S, 78°09’W), localizado a 40 km al este de Quito y es uno de los 17 glaciares

del inventario realizado por Hastenrath (1981). Con una orientación hacia el noroccidente, este

glaciar se divide en dos lenguas paralelas llamadas 15 (sur) y 15 (norte) (Favier et al. 2004).

Desde 1995, mediciones topográficas y un monitoreo constante a través de estaciones y

balizas locales a lo largo de la lengua ha permitido estimar el balance de masa y de energía a

escala mensual y anual. Dichas estaciones están ubicadas en el páramo y al pie del glaciar (Figura

2).

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

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©Autor(es)-RPGA

Fig. 1. Ubicación del nevado Antisana en el Ecuador (Instituto Geográfico Militar, 1999).

Se tiene datos de precipitación, temperatura del aire y humedad medidos en la zona del

Antisana, a partir del año 1995 hasta el año 2006 de las estaciones que maneja el proyecto

Glaciares y Recursos Hídricos de los Andes Tropicales Indicadores Climáticos y Ambientales

(GREATICE), obtenidos en conjunto con el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología

(INAMHI), la Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y Saneamiento de Quito

(EPMAPS-Q) y el Institut de Recherche pour le Développement de Francia (IRD).

Estos datos fueron criticados y procesados pero de manera general, la información es completa

y continua durante los once años de datos que se tiene para el análisis; existen pocos periodos de

ausencia de datos debido a problemas mantenimiento de sensores, caída de información o daño en

aparatos por las condiciones climáticas extremas (Tabla 1).

Tabla 1. Información de las estaciones locales ubicadas en el volcán Antisana. Las coordenadas se

encuentran en el sistema UTM WGS84.

ID Nombre ESTE NORTE ALTURA Inicio funcionamiento

% Datos

faltantes

P0 Glaciar 817123 9947944 4850 Apr-01 0,0%

P2 Morrena 816805 9948201 4785 Jan-95 2,1%

P3 Totalizador 816271 9948470 4555 Jan-95 1,4%

P4 Antisana 815888 9948851 4455 Jan-97 5,0%

P5 Mica 809054 9942411 3930 Jan-01 0,0%

P6 Humboldt 810430 9943645 4059 Jan-95 11,1%

P7 Crespos 815067 9945705 4450 Dec-02 0,0%

P8 Crespos Morrena 815834 9945610 4730 Jan-06 0,0%

P9 Páramo 812350 9946318 4269 Nov-05 0,0%

P10 Camino de los

Crespos 813175 9945200 4264 Dec-05 7,7%

P11 Desaguadero 814000 9943932 4264 Mar-06 20,0%

CARLA MANCIATI ET AL.

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©Autor(es)-RPGA

Fig. 2. Ubicación de las estaciones del proyecto GREATICE en el volcán Antisana.

Se tomó primero la información local obtenida a partir de los pluviómetros normalizados de

200 cm2 de superficie para datos diarios y la información de pluviómetros totalizadores para datos

mensuales.

De la base de datos del INAMHI y de la Dirección de Aviación Civil (DAC) se obtuvo

información pluviométrica media mensual, temperatura del aire máxima, media y mínima mensual,

evaporación y humedad de las estaciones escogidas de la red hidrometeorológica del Ecuador,

utilizando un total de 50 estaciones que tienen mayor antigüedad y mejor calidad de datos. La

información fue solicitada para los años 1995-2006.

También se recopilaron datos climatológicos de reanálisis NCEP/NCAR globales, de la

página Web del IRI (2007) para el mismo periodo. Estos datos son los siguientes: NIÑO 1+2,

NIÑO 3+4 (Índice El Niño Southern Oscillation ENSO en la zona 1+2 y en la zona 3+4, NWS,

2010), índice de Anomalía de presión a nivel del mar, conocido como SOI (Southern Oscillation

Index), índice que refleja la diferencia de presión entre Tahití y Darwin en Australia. Además se

tomaron otros parámetros globales en las coordenadas 0,00ºS y 77,5ºW, como son: T500

(temperatura a 500 hPa de altura), T600 (temperatura a 600 hPa de altura), T700 (temperatura a

700 hPa de altura), viento zonal, OLR (Outgoing Longwave Radiation), reanálisis de humedad

específica a 500 hPa de presión, reanálisis de humedad relativa a 500 hPa de presión y velocidad

del viento a 500 hPa.

EVOLUCIÓN DEL BALANCE Y DESCRIPCIÓN CLIMÁTICA DE LA ZONA DE

ESTUDIO

Durante el período 1995-2006 el glaciar muestra un balance negativo, excepto en 1999 y 2000

cuando tuvo un inmediato y significativo avance de 40 m en contraste con el retroceso acelerado de

159 m observado durante el periodo 1995-1998 (Cáceres et al. 2006). Los glaciares tropicales

reaccionan rápidamente a los cambios climáticos (Pouyaud et al. 2005, Vuille et al. 2008b), cuando

se presenta el fenómeno El Niño o La Niña los glaciares muestran un retroceso acelerado durante

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

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©Autor(es)-RPGA

un fenómeno El Niño de intensidad fuerte (desfase de 3 a 6 meses), y un efecto contrario ocurre

durante el fenómeno La Niña fuerte (Francou et al. 2004).

Futuros cambios en la reducción del glaciar 15 del volcán Antisana podrían tener

consecuencias negativas para Quito (capital de Ecuador), pues la fusión del glaciar alimenta ríos

que suministran agua para el abastecimiento de agua potable a varios barrios de esta ciudad

(Francou et al. 2004).

En este estudio se ha considerado solo la zona de ablación del glaciar 15, la cual se extiende

por debajo de 5300 msnm (hasta 4850 msnm donde se encuentra su base). El área del Antisana es

representativa de la cordillera oriental por estar directamente expuesta a los vientos húmedos de la

cuenca del Amazonas, aunque la pendiente noroccidental del glaciar 15 tiene una posición

relativamente protegida con nubosidad reducida. Por otro lado, la variabilidad anual de las lluvias

se encuentra entre 760 mm.año–1

a 1124 mm.año–1

(promedio de las lluvias máximas anuales

registradas en la zona en el período 1995-2006) y el período de lluvias máximas en el año es de

febrero a junio. Un segundo periodo con importantes cantidades de lluvia se observa entre

septiembre a noviembre. El ciclo de precipitación no muestra un periodo seco marcado, la

pluviometría mínima mensual sobrepasa los 50 mm.año–1

. Consistente con la precipitación, la

nubosidad convectiva muestra dos máximos: uno en marzo, abril y mayo (MAM) y uno más

pequeño en septiembre, octubre y noviembre, interrumpido por dos mínimos en junio, julio y

agosto (JJA) y diciembre, enero y febrero. La temperatura del aire media mensual es casi constante

y no muestra variaciones estacionales significativas. El parámetro meteorológico principal que

caracteriza la estacionalidad pluviométrica en esta parte de la cordillera ecuatoriana es el viento,

por lo cual el año puede ser claramente dividido en dos partes: un primer periodo entre abril y

septiembre, en el cual los vientos que vienen del este son fuertes y casi constantes, y un segundo

periodo desde octubre a marzo, en el cual los vientos son débiles e intermitentes, particularmente

entre octubre y enero (Francou et al. 2004).

MÉTODOS

Se realizó un tratamiento de datos y un análisis de las relaciones a escala mensual y estacional entre

la información hidrometeorológica local y regional y la fusión del Glaciar 15 del nevado

Antisana, luego se realizó una primera modelación a nivel mensual.

PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Tratamiento de datos

i) Información pluviométrica local

La homogenización de datos se realizó mediante el método de Correlaciones múltiples, a través del

cual se relaciona los datos de las estaciones y se encuentra las ecuaciones que serán utilizadas para

el relleno de las series incompletas para el período 1995-2006. Mediante este método y utilizando

un análisis estadístico previo de la pluviometría local del glaciar (Lhuissier 2005), se separó dos

grupos de estaciones que presentaban coeficientes de correlación más altos entre ellas, para generar

ecuaciones, lo que permitió completar la serie de datos desde el año 1995 para las estaciones:

Glaciar 00 (P0), Morrena 02 (P2), Totalizador 03 (P3), Antisana 04 (P4), Mica 05 (P5), Humboldt

06 (P6), Crespos 07 (P7), Crespos Morrena 08 (P8) y Páramo 09 (P9).

ii) Información pluviométrica regional

En la parte regional se analizaron los datos disponibles, se aplicaron algunos métodos estadísticos

como el Análisis de Componentes Principales (ACP), el Vector Regional de Hydraccess (Vauchel

2005) y las Correlaciones múltiples para su agrupamiento de acuerdo al tipo de clima y su posterior

relleno con estaciones cercanas.

Preparación de los datos de entrada de los modelos

i) Información local

En la parte local se delimitó una primera zona que está conformada por las estaciones: Antisana 04

(P4), Glaciar 00 (P0), Totalizador 03 (P3) y Morrena 02 (P2), ubicadas en la zona noroccidental del

nevado, donde ocurren mayores precipitaciones, y una sincronización de los eventos de lluvia

durante el año. Las correlaciones entre estas estaciones varían de 0,50 a 0,92 (r2) (Tabla 2). Los

valores pluviométricos mensuales más bajos se presentan en la estación Morrena 02 que es el

CARLA MANCIATI ET AL.

43

©Autor(es)-RPGA

resultado del efecto orográfico en el nevado y a su ubicación particularmente expuesta al viento

que disminuye la proporción de nieve y de lluvia que es medida por los pluviómetros, como se

explica en la guía de la WMO (2006).

La segunda zona está conformada por las demás estaciones, que se las ha llamado: Crespos

Morrena 08 (P8), Crespos 07 (P7), Páramo 09 (P9), Humboldt 06 (P6) y Mica 05 (P5), localizadas

en la parte occidental del nevado, y presentan disminución de precipitación a mayor altura,

respectivamente, además los eventos de lluvia ocurren en los mismos periodos de tiempo. La

ubicación de las estaciones se puede ver en la Figura 2.

Tabla 2. Coeficiente de determinación r

2 entre estaciones pluviométricas locales. Periodo 1995-2006.

P0 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9

P0

0,76 0,60 0,92 0,13 0,00 0,06 0,06 0,04

P2 0,76

0,50 0,64 0,32 0,12 0,22 0,26 0,29

P3 0,60 0,50

0,58 0,29 0,11 0,24 0,27 0,10

P4 0,92 0,64 0,58

0,10 0,00 0,03 0,05 0,01

P5 0,13 0,32 0,29 0,10

0,73 0,78 0,84 0,67

P6 0,00 0,12 0,11 0,00 0,73

0,56 0,66 0,79

P7 0,06 0,22 0,24 0,03 0,78 0,56

0,68 0,55

P8 0,06 0,26 0,27 0,05 0,84 0,66 0,68

0,58

P9 0,04 0,29 0,10 0,01 0,67 0,79 0,55 0,58

Debido al análisis previo de las zonas climáticas del nevado Antisana se justifica el uso de dos

índices en la aplicación de los modelos. Mediante los índices de precipitación basado en el estudio

de Cadier et al. (2007), se probaron tanto el índice de precipitación P_Glaciar como P_Param y su

correlación con el balance (Tabla 3). Se calculó el promedio de la precipitación media mensual de

las estaciones P0, P2, P3 y P4 para el índice P_Glaciar y las estaciones P5 y P6 para el índice

P_Param. Además se calcularon estos índices con un desfase de un mes, de dos, de cuatro, de seis,

de nueve y doce meses. Estos desfases son expresados como un número al lado del índice e indica

la cantidad de meses que intervinieron en el cálculo, de esta manera: P_Param2 corresponde al

índice P_Param con un desfase de dos meses.

Cadier et al. (2007), correlaciones del período 1995-2004, encontró que los valores más altos

se dieron con el índice P_Param6, P_Param9 y P_Param12, con un r2 igual a 0,65, 0,69 y 0,64

respectivamente, con una óptima correlación entre el balance y el índice P_Param9. En el presente

estudio, se han utilizado dos años más de datos y se muestra que el balance mantiene valores de

correlación más altos con los promedios de los índices P_Param entre seis, nueve y doce meses de

desfase (Tabla 3) la correlación más significativa se da con el índice P_Param6.

Tabla 3. Coeficiente de determinación r

2 entre índices P_Glaciar y P_Param y el glaciar de la zona de

ablación para el periodo 1995-2006, con sus desfases de tiempo en meses.

Desfase (meses)

1 2 4 6 9 12

P_Glaciar 0,19 0,27 0,32 0,32 0,28 0,30 P_Param 0,20 0,31 0,36 0,39 0,37 0,37

i) Información regional

En la parte regional, se usó información de la base de datos del INAMHI, para el porcentaje de

datos faltantes menor o igual al 10% se utilizó el método, para el análisis, de Correlaciones

Múltiples.

ii) Información global

Estudios sobre la variación interanual del balance de masa de los glaciares en Perú, Bolivia y

Ecuador (Francou et al. 1995) documentan esta variación de manera más precisa, y han confirmado

que los años con un balance de masa más negativo que en un año normal coinciden con los eventos

El Niño fuerte. El Niño Southern Oscillation (ENSO), en general, es el primer responsable, a escala

anual, de las anomalías del balance de masa positivo durante los eventos La Niña de intensidad

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

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©Autor(es)-RPGA

fuerte, y de las anomalías del balance de masa negativo durante los eventos El Niño fuerte (Vuille

et al. 2008a).

Los índices a nivel global utilizados para determinar el comportamiento del balance de la zona

de ablación histórico y global fueron escogidos en base a los estudios mencionados en los párrafos

precedentes e introducidos en los modelos. El coeficiente de determinación obtenido entre el

balance de la zona de ablación y los diferentes índices globales se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Coeficientes de determinación r

2 obtenidos entre el balance de la zona de ablación y los datos de

reanálisis globales para el período 1995-2006.

Temperatura a 500 hPa

Temperatura a 600 hPa

Temperatura a 700 hPa

Humedad relativa a 500 hPa

Humedad específica a 500 hPa

Viento zonal a 500 hPa

0,20 0,25 0,12 0,01 0,00 0,00

SOI anomalía

de presión

SOI estandarizada

El Niño 3+4

El Niño 1+2

Radiación de Onda Larga Reflejada (Outgoing Longwave

Radiation, OLR)

0,22 0,21 0,09 0,01 0,05

Después se utilizó un desfase de 4 meses en el Índice El Niño 3+4 y los resultados obtenidos

estuvieron en conformidad con el trabajo de Francou et al. (2004) y Cadier et al. (2007), en los

cuales se analiza que este desfase en dicho índice presenta una mejor correlación con el balance de

la zona de ablación del glaciar (Tabla 5).

Tabla 5. Coeficiente de determinación r

2 entre el balance de la zona de ablación y el índice El Niño en la

zona 3+4, con desfases de tiempo, en meses.

Desfase (meses)

0 3 4 5 6 7

El Niño 3+4 0,09 0,27 0,28 0,27 0,25 0,23

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Del trabajo de la parte regional se obtuvo una buena correlación entre el balance de la zona de

ablación del glaciar y las estaciones de la Región Sierra y de la Región Oriental con los datos de

temperatura y precipitación. Para los modelos se utilizaron las variables meteorológicas de las

estaciones que presentaron los coeficientes de correlación más altos con el balance, éstas fueron: la

temperatura del aire media mensual de la estación M003 Izobamba, la precipitación media mensual

de la estación M376 Pilahuin (Tabla 6 y Tabla 7), que se encuentran en la Región interandina del

país (M003 y M376 corresponden a una codificación para cada estación de la red nacional del

INAMHI).

A nivel global se utilizaron la temperatura global a 600 y 700 hPa que son las variables que

mejores correlaciones presentaron con el balance.

Con estos datos se planteó una reconstrucción de los datos históricos del balance de la zona de

ablación del glaciar.

Modelo 1: Local y regional

En este modelo se utilizó la temperatura del aire de la estación M003 (Izobamba) que para este

artículo se le designó como TM003, el índice local P_Param6, P_Param9 y P_Param12, y la

precipitación media mensual de la estación M376 (Pilahuin). Los datos fueron tomados a partir de

diciembre de 1995 dado que los puntos de enero a noviembre presentan valores atípicos.

CARLA MANCIATI ET AL.

45

©Autor(es)-RPGA

Este modelo, modelo local y regional, fue realizado en un principio con los diferentes índices

P_Param, obteniéndose coeficientes de correlación de 63% con el índice P_Param6, 61% con el

índice P_Param12 y 60% con el índice P_Param9. Para el presente estudio se ha guardado el

modelo que contiene el índice P_Param9 para poder comparar estos resultados con los estudios

precedentes realizados por Francou et al. (2004) y Cadier et al. (2007).

Este modelo explica el 60% de la varianza del balance del glaciar y es significativo

estadísticamente. La ecuación es la siguiente:

0035.16537614.19_5.4461225 TMMParamPBalance r2 = 0,60 (1)

Las variables locales cubren el mismo periodo que el balance y no podrán ser utilizadas para

extrapolaciones. Para este modelo, que incluye variables a nivel local y regional, interesa en primer

lugar que entre las variables que participan en él no exista una relación fuerte entre ellas y que

además estás correlaciones tengan significancia estadística, caso contrario podría conducir a una

incoherencia en el modelo, pues las variables podrían interferir unas a otras de forma

inconveniente, deteriorando la confiabilidad del modelo para extrapolarlo e interpretarlo.

Los valores de las relaciones entre las variables y su significancia estadística se presentan en la

Tabla 6.

Tabla 6. Prueba de independencia de variables. Modelo 1. El valor en negrita corresponde al coeficiente de

determinación r2 y el valor en itálica es su significancia estadística

MODELO 1

Local y Regional

Valores r2

Significancia estadística

Variables Balance P_Param9 M376 TM003

Balance

0,37

0,00 0,12

0,00 0,37

0,00

P_Param9 0,37

0,00

0,04

0,03 0,24

0,00

M376 0,12

0,00 0,04

0,03

0,09

0,00

TM003 0,37

0,00 0,24

0,00 0,09

0,00

Esta independencia de variables es significativa estadísticamente y es una de las condiciones

para una correcta modelación, por lo cual el modelo es válido y la fusión del glaciar está explicada

por dichas variables. El modelo presenta valores muy cercanos a los del balance observado, como

se muestra en la Figura 3.

Las variables se ubican de tal forma que pueden aportar información en el modelo para

generar posibles datos faltantes en el balance; sin embargo, no permite generar una serie más

extensa que lo observado ya que la pluviometría local solo existe desde 1995 igual que el inicio de

las mediciones del balance, por lo que en base al Modelo 1 se generaron dos modelos más tratando

de obtener uno que pueda originar datos históricos del balance de la zona de ablación.

Modelo 2: Regional y global completo

En este análisis no se usaron más las variables locales, se utilizaron los siguientes parámetros:

temperatura a 700 hPa, la pluviometría de la estación M376 (Pilahuin) y la temperatura del aire de

la estación M003 (Izobamba). Se introdujo datos históricos de las estaciones, a partir del año 1964

que es cuando fueron instaladas, y con esto se generó los datos del balance de la zona de ablación

para observar su comportamiento en este período, desde 1964 hasta 2006. Este modelo fue aplicado

a partir del mes de octubre del año 1995 y explica el 54% de la varianza del balance del glaciar que

es un valor significativo estadísticamente. La ecuación generada es la siguiente:

37668,10036.1627009.8926910 MTMTBalance r2=0,54 (2)

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

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Fig. 3 Gráfico comparativo del balance de la zona de ablación observado y calculado a partir del Modelo 1.

1995-2005.

En el caso de la parte regional, también se generaron dos modelos basados en el Modelo 1. La

relación entre las variables, representada por el coeficiente de determinación (Tabla 7) es

significativa estadísticamente, los parámetros utilizados son independientes entre sí, esto quiere

decir que cada dato aporta información al modelo.

Si bien es cierto que entre las variables TM003 y T700 se observa un coeficiente de

determinación de 34% que es significativo estadísticamente, pero se considera que es normal

tratándose de temperaturas medias mensuales en una zona limitada espacialmente. También se

puede rescatar que el coeficiente de correlación entre las variables M376 y T700 es muy bajo,

hecho confirmado por su significancia estadística igual a 0,38.

A partir de la ecuación de este modelo (figuras 4 y 5), los picos del balance calculados a partir

de la ecuación obtenida son menores a los picos del balance observado, es decir, aunque el modelo

se ajusta muy bien, en ciertos puntos presenta tendencias menos drásticas que las del balance

observado. También se observa buen ajuste del modelo generado en el año 1999 hasta el año 2002,

caracterizados por la influencia del fenómeno La Niña. Además, al comparar las tendencias que

siguen el modelo y la curva de la variación de temperatura mundial de la superficie terrestre, global

y del hemisferio sur (Jones & Salmon 2006) se nota que las curvas tienen pendientes similares,

pero existe una mejor correlación con la curva de variación de temperatura de la superficie terrestre

del hemisferio sur (r2 anual de 0,67), puesto que en ésta se evidencia el impacto disminuido del

cambio climático en el hemisferio sur con respecto a lo que se espera en el hemisferio norte o

globalmente (IPCC 2007).

Cabe indicar que para comparar el modelo del balance de la zona de ablación con la curva de

variación de temperatura de la superficie terrestre en el hemisferio sur se ha utilizado (Figura 4)

temperatura-el valor negativo de balance de la zona de ablación (T-Balance).

Modelo 3: Regional y global simplificado

i) Reconstitución de datos de la estación M003 (Izobamba)

En este caso se utilizó como elemento de entrada únicamente la temperatura de la estación M054

(Quito Observatorio, en la que se tiene datos desde 1891 hasta 1989), estación más antigua del

Ecuador, con el fin de generar la serie de datos de la estación M003 (Izobamba) hasta el año 1891.

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1-d

ic-9

5

30

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6

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7

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8

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v-9

9

29

-no

v-0

0

29

-no

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1

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2

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3

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4

28

-no

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5

28

-no

v-0

6

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AL

AN

CE

ZO

NA

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AB

LA

CIO

N (

mm

w.e

./m

on

th)

FECHA

AJUSTE DEL MODELO 1 DE FUSIÓN DEL GLACIAR 15

1995 - 2006

Balance inverso Balance calculado

Balance = 1225 - 165.5*TM003 + 446.5*P_Param9 + 1.14*M376 r2 = 60%

CARLA MANCIATI ET AL.

47

©Autor(es)-RPGA

La relación para la extensión de la serie de datos de Izobamba, explica un 63,5% de la varianza y es

la siguiente:

054737,0537,1003 TMTM r

2 = 0,6 (3)

Tabla 7. Prueba de independencia de variables. Modelo 2. El valor en negrita corresponde al coeficiente de

determinación r2 y el valor en itálica es su significancia estadística.

MODELO 2

Regional y Global

Valores r2

Significancia estadística

Variables Balance TM003 M376 T700

Balance

0,49

0,00 0,14

0,00 0,27

0,00

TM003 0,49

0,00

0,10

0,00 0,34

0,00

M376 0,14

0,00 0,10

0,00

0,01

0,38

T700 0,27

0,00 0,34

0,00 0,01

0,38

Fig. 4. Gráfico comparativo de la generación del balance de la zona de ablación observado y calculado a

partir del Modelo 2. 1995-2006.

ii) Planteamiento del Modelo 3

Con la serie generada hasta el año 1891 de la estación Izobamba se volvió a relacionar esta nueva

información con los datos del balance de la zona de ablación y se determinó los datos del balance

hasta este mismo año y así se pudo observar su comportamiento a través del tiempo.

Este modelo explica el 48% de la varianza del balance. Sin embargo, para futuros estudios se

podría construir un modelo más robusto usando modelos empíricos o físicos que integren la

precipitación, a fin de observar el comportamiento del balance de la zona de ablación en el pasado.

Actualmente, no existen datos de precipitación histórica y los modelos climáticos no pueden

simularla correctamente en la zona de estudio. La ecuación obtenida para el Modelo 3 es la

siguiente:

0032472707 TMBalance r2 = 0,48 (4)

-900

-700

-500

-300

-100

100

300

1-d

ic-9

5

29

-no

v-9

6

29

-no

v-9

7

29

-no

v-9

8

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-no

v-9

9

29

-no

v-0

0

29

-no

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1

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2

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3

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4

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v-0

5

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v-0

6

-B

AL

AN

CE

ZO

NA

AB

LA

CIÓ

N (

mm

w.e

./m

on

th)

FECHA

AJUSTE DEL MODELO 2 DE FUSIÓN DEL GLACIAR 15

1995 - 2006

Balance Observado Balance Calculado

r2 = 54 %

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

48

©Autor(es)-RPGA

En el modelo 3 se muestra la buena relación entre la variación del balance de la zona de

ablación calculado y la variación de la temperatura de la superficie terrestre en el hemisferio sur a

lo largo del tiempo (r2 anual 0,71).

Fig. 5. Generación del balance de la zona de ablación observado y calculado a partir del Modelo 2.

1964-2006.

Fig. 6. Comparativo de la generación del balance de la zona de ablación observado y calculado a partir del

Modelo 3. 1995-2006.

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

01

/08

/19

64

01

/08

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/08

/19

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/08

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70

01

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01

/08

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/08

/19

90

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/08

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/08

/20

00

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/08

/20

02

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/08

/20

04

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/08

/20

06

AN

OM

AL

IA D

E T

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RA

TU

RA

(ºC)

-BA

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NC

E Z

ON

A A

BL

AC

ION

(m

m w

.e./

mo

nth

)

FECHA

MODELACIÓN DE LA FUSION VS. VARIACIÓN DE

TEMPERATURA DE LA SUPERFICIE TERRESTRE EN EL

HEMISFERIO SUR(IPCC)

Balance Observado Balance Calculado Variación Temperatura Superficie Terrestre Hemisferio Sur

r2 = 54 %

Balance = 26910 - 162.6*TM003 - 89.9*T700 + 1.68*M376

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1-D

ec-9

5

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-No

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6

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1

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5

29

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6

-BA

LA

NC

E Z

ON

A A

BL

AC

ION

(m

m w

.e./

mo

nth

)

FECHA

AJUSTE DEL MODELO 3 DE FUSION DEL GLACIAR

1995-2006

Balance Observado Balance Calculado

r2 = 48 %

CARLA MANCIATI ET AL.

49

©Autor(es)-RPGA

En la Figura 6 se puede notar con más detalle el ajuste de este modelo con el balance

observado durante el período de estudio de once años, de 1995 a 2006. En la Figura 7 se compara

el balance calculado y el balance generado desde el año 1891 hasta el año 2006.

Es muy importante el ingreso de la curva de variación de la temperatura de la superficie de la

Tierra en el modelo ya que con esto se puede comparar lo que se ha discutido en la introducción de

este artículo, según lo obtenido por Brandley et al. (2006) en los modelos de circulación general de

clima futuro.

Fig. 7. Generación del balance de la zona de ablación observado y calculado a partir del Modelo 3. 1891-

2006.

CONCLUSIONES

Con relación al análisis y relleno de datos en la parte local, en las estaciones ubicadas en el nevado

Antisana, se identificaron dos zonas climáticas principales. La primera, que presenta mayores

precipitaciones y la otra zona, ubicada más al occidente, con menores precipitaciones.

Se encontró una relación significativa entre los índices pluviométricos locales y el balance de

la zona de ablación del glaciar. De manera sorprendente el ajuste es mejor con el índice de las

variables ubicadas en el páramo: Mica 05, Humboldt 06.

En la parte regional, se obtuvo una buena relación con las estaciones de la región Sierra y de la

región Oriental tanto con temperatura como con precipitación, y se determina que la fusión tiene

una relación significativa con la pluviometría de la estación Pilahuin M376 y con la temperatura de

la estación Izobamba M003, las cuales se incluyeron en el Modelo 2. Además, con la temperatura

de la M003 se obtuvo una serie histórica del comportamiento del balance de la zona de ablación

desde 1891 hasta 2006, por su relación con la estación Quito Observatorio M054, la más antigua

del Ecuador.

Es muy importante proponer una modelación que permita reconstituir el comportamiento del

balance de la zona de ablación del nevado Antisana en el pasado, pues las variaciones siguen una

gran tendencia del aumento generalizado de la temperatura en la zona de glaciares en todo el país.

Estos cálculos comprueban el retroceso de los glaciares que se constata desde hace 150 años y

que se ha acelerado en los últimos 30 años, mientras que el aumento de la temperatura global no

alcanza todavía 1 °C. Los escenarios de un aumento de 2 °C hasta 6 °C para el fin de este siglo

indican perspectivas mucho más graves.

Los resultados son alentadores para el estudio de la evolución de los recursos en agua glaciar

en función de las variaciones del clima, pues la temperatura y el viento son las variables

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

-500

-300

-100

100

300

500

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01

/01

/18

91

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96

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01

01

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01

/01

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/01

/19

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01

/01

/19

66

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/19

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01

/01

/19

76

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/01

/19

81

01

/01

/19

86

01

/01

/19

91

01

/01

/19

96

01

/01

/20

01

01

/01

/20

06

AN

OM

AL

IA D

E T

EM

PE

RA

TU

RA

(ºC)

-B

AL

AN

CE

ZO

NA

AB

LA

CIO

N (

mm

w.e

./m

on

th)

FECHA

MODELACIÓN DE LA FUSION VS. VARIACIÓN DE TEMPERATURA

DE LA SUPERFICIE TERRESTRE EN EL HEMISFERIO SUR(IPCC)

Balance Observado Balance Calculado Variación Temperatura Superficie Terrestre Hemisferio Sur

r2 = 48 %

º

Balance = 2707 - 247*TM003

RETROCESO DE GLACIARES TROPICALES. CASO DE NEVADO ANTISANA, ECUADOR

50

©Autor(es)-RPGA

meteorológicas más confiables suministradas por los modelos atmosféricos de circulación general,

para la previsión de climas futuros. Sin embargo, estas relaciones empíricas de tipo estadístico

deben ser confirmadas en lo sucesivo.

Los modelos que se muestran son resultados que podrán ser usados en nuevas investigaciones

en nevados próximos al área de estudio, donde se ha iniciado el estudio de la variabilidad

morfológica anual de los glaciares, como el caso del Cotopaxi (Cáceres et al. 2004) y el Iliniza Sur

(Febres, 2007) que será para validar estos modelos empíricos.

AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen la colaboración del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) al proveer parte importante de la información utilizada para este estudio. Agradecemos al Institut de Recherche pour le développement de Francia (IRD) por permitir el

acceso a la información de las estaciones que el proyecto GREATICE mantiene en el Antisana y por su ayuda financiera que ha proporcionado facilidades para terminar con este proyecto y continuar con investigaciones relacionadas con el mismo.

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