DEFINICIONES Y CLASIFICACION DE GLACIARES.

Cedomir Marangunic, Ph.D.

¿QUÉ ES LA GLACIOLOGÍA? El estudio de todas las formas con que el hielo se presenta en la naturaleza – nieves, glaciares, hielo en el mar, en lagos y ríos, en suelos helados, en la atmósfera – y de la acción o influencia del hielo en los elementos que lo rodean,: el suelo, las rocas, el agua, el aire.

La glaciología se ocupa de: 1. El estudio de los procesos internos, las propiedades físicas y la estructura del hielo (o glaciología física): a. Mecánica del hielo: propiedades elásticas y plásticas del hielo, la resistencia, la distribución de esfuerzos, y el movimiento en los cuerpos de hielo. b. Termofísica del hielo: propiedades térmicas, calóricas y de radiación del hielo, la distribución y cambios de fases en los cuerpos de hielo. c.  Glaciología estructural: mineralogía y petrología del hielo, y los procesos tectónicos de su formación.

2.   La interacción entre el hielo, la atmósfera y la hidrosfera (o glaciología hidrometeorológica). a.  Glacio-hidrología: presencia de hielo en la hidrosfera (mares, lagos y ríos). b.  Glacio-meteorología: presencia de hielo en la atmósfera. c. Glacio-climatología: condiciones climáticas de existencia y destrucción del hielo, y efectúa reconstrucciones paleoclimáticas.

3.   La interacción del hielo con la corteza terrestre (glaciología geológicogeomorfológica): a. Criopedología: examina la acción del hielo como cemento de rocas y suelos. b.   Geología glacial: los efectos del hielo en el relieve y la estructura de la corteza terrestre. c.   Glaciología regional: condiciones geológicas que permiten la existencia del hielo

¿PORQUÉ IMPORTAN LOS GLACIARES? (1 de 2) FUENTES Y RESERVAS DE AGUA DULCE. Caudales que emergen de glaciares son fuente de agua. Son reserva temporal de agua.  

AYUDAN A REGULAR CAUDALES. Reducen crecidas de deshielo y mantienen aportes durante la época estival o años secos. Un glaciar en equilibrio no aporta agua a su cuenca; solo ejerce un efecto regulador de los caudales. Si glaciares avanzan es porque retienen parte de la precipitación nival para convertirla en hielo y aumentar su volumen. Así, restan parte de la precipitación en la cuenca a los caudales.   Si glaciares retroceden. pierden masa, aportando recursos a sus cuencas. Ambos son casos de desequilibrios en el balance de masas de los glaciares.

VALOR PAISAJISTICO. Glaciares blancos tienen un valor estético, paisajístico y por lo mismo turístico, pero no así los glaciares de roca cubiertos con detritos rocosos.   El turismo en glaciares constituye un segmento esencial del turismo aventura.   El valor paisajístico de un glaciar blanco es su capacidad de ser un punto focal de interés desde cualquier cuenca visual desde la que se observa.

¿PORQUÉ IMPORTAN LOS GLACIARES? (2 de 2) BIODIVERSIDAD Y HUMEDALES. Existen especializadas comunidades bióticas que realizan todo su ciclo de vida en glaciares (estudios recientes en Alaska, Montañas Rocosas, Himalayas y Patagonia.   Humedales formados a partir de las aguas de los glaciares, constituyen un ambiente de alta montaña que sustenta importantes biotas.  La biodiversidad presente en glaciares es un campo de investigación nuevo.

INDICADORES DE CAMBIOS CLIMÁTICOS. Los glaciares responden a cambios climáticos con velocidades que pueden ser rápidas (ejem. balance de masa), o lentas (ejem. velocidades de desplazamiento o variaciones del frente). Las variaciones de los glaciares son muy buenos indicadores de cambios climáticos. En los glaciares se conservan atrapadas entre los cristales de hielo pequeñas burbujas de aire, remanentes de la atmósfera del momento de precipitación de la nieve que luego se transforma en hielo.

MEDIO AMBIENTE. Componente fundamental, influenciando el clima, la circulación oceánica y nivel del mar de todo el planeta,

EL CRISTAL DE HIELO – La estructura cristalina del hielo.

O”

La estructura cristalina del hielo depende esencialmente de la presión y temperatura de formación, lo cual resulta en diversas formas posibles. En los mantos de nieve se encuentra exclusivamente la estructura ordinaria del hielo, llamada Ih. Otras formas existen solamente a muy altas presiones o extremadamente bajas temperaturas.

El átomo O’ tiene cuatro enlaces, uno con el átomo O y otros tres con los átomos O’’’ igualmente separados y ubicados también en un plano perpendicular al del eje c

EL CRISTAL DE HIELO – La superficie del cristal.

Posee características únicas: combinación de las propiedades de sólidos, líquidos y de plasma. Si se ponen en contacto dos cristales (o esferas) de hielo, se desarrolla entre ellos, en segundos y minutos, primero un cuello de unión, para luego transformarse en uno solo en plazos de días según el

sinterización y se debe a la presencia de una película especial en la superficie de los cristales, denominada capa casi-líquida (CCL). tamaño de las esferas. Este proceso se denomina

El espesor de la CCL varía, pero está en el orden de 10 a 1000 Å (pocas moléculas) y se reduce algo con el descenso de la temperatura. Capa casi líquida

En el rango de temperatura de 0ºC hasta aprox. –5ºC la CCL tiene la estructura desordenada y densidad característica del agua; en temperaturas inferiores, incluso de –100ºC, se continúa encontrando una película con defectos moleculares en la superficie y con amplitudes de vibración térmica anormalmente altas, indicativos de la presencia de la película casi-líquida. La viscosidad de la CCL tienen valores intermedios entre aquellos del hielo y del agua.

EL CRISTAL DE HIELO – Condiciones en que se forman los cristales. Diagrama morfológico.

Los cristales de nieve crecen con diferentes formas, que dependen de la temperatura y sobresaturación. En condiciones de baja sobresaturación: t cercanas a -2ºC formas de placas, t cercanas a -5ºC prismas columnares, t cercanas a -15º placas gruesas, t cercanas a -30º prismas columnares sólidos. Con sobresaturación más elevada: las diferencias entre ejes c y a cristalográficos se incrementan, t cercana a -5ºC formas de aguja, t cercana a -15º placas muy delgadas. Con sobresaturación alta: los cristales se estructuran en formas más complicadas, t cercana a -15ºC dendritas muy ramificadas. En la atmósfera el nivel de sobresaturación se encuentra habitualmente cerca o bajo el nivel de saturación del agua (ver línea del diagrama morfológico); en una nube el nivel de sobresaturación permanece fijo cerca del nivel del agua, puesto que la nube contiene numerosas microgotitas de agua sobrenfriadas sin congelar. A pesar de esto, la aparición de dendritas ocurre debido a que los cristales de nieve en la atmósfera son movidos por la circulación de vientos, y este movimiento incrementa el nivel de sobresaturación al punto tal en que se forman las dendritas.

EL CRISTAL DE HIELO – Mecanismos de crecimiento de cristales de nieve. El proceso de difusión controla el crecimiento de dendritas en los brazos del cristal de nieve.

Cristales de nieve

Originalmente bajo difusión se comprendía al proceso de "auto mezclado" de las moléculas de un fluido a consecuencia de su movimiento térmico. El concepto se ha ampliado para incluir procesos de "auto mezcado" inducidos también por agentes externos al fluido, los que, entregando energía de alguna forma al fluido, lo fuerzan a homogeneizarse

EL CRISTAL DE HIELO – Mecanismos de crecimiento de cristales de nieve. Mecanismos de difusión relacionados con la física de los cristales.

Cristales de nieve

Columnas y columnas coronadas por placas

METAMORFISMO DEL CRISTAL DE NIEVE: proceso de sinterización. Sinterización es el intercambio permanente de moléculas de agua desde posiciones menos estables en la capa casi líquida de la superficie de un cristal de nieve (extremo de dendritas, grano de pequeño diámetro) a otras posiciones en la superficie pero más estables (depresiones, grano de gran diámetro, etc.). Las moléculas de agua en el cristal de nieve vibran permanentemente; la energía de esta vibración está relacionada directamente con la temperatura, de manera que a mayor temperatura existe una mayor energía para romper los enlaces con otras moléculas de agua en la capa casi-líquida y escapar hacia el aire.

1 semana Horas

Días

Es más fácil escapar desde el extremo aguzado de brazos y dendritas de un cristal de nieve que desde superficies planas, y es más difícil escapar desde las depresiones en la superficie de un cristal.

¿COMO SE FORMAN LOS GLACIARES? Por metamorfismo de la nieve a hielo.

Evolucion del manto nival

De la nieve al hielo La nieve vieja se continúa densificando con el tiempo hasta transformarse en el hielo de la masa glaciar.

•

DEFINICION DE GLACIAR: según el GTOS (2007) de Naciones Unidas. Español (traducción de Geoestudios):

•

Glaciar se define como una masa de hielo en la superficie terrestre, que fluye pendiente abajo (por deformación interna y por deslizamiento en la base), y restringida por la topografía del entorno (por ejemplo las laderas de un valle o las cumbres que lo rodean); la topografía del lecho es la mayor influencia en la dinámica y pendiente de la superficie de un glaciar. El glaciar se mantiene por la acumulación de nieve en las cotas altas, balanceada por la fusión a cotas bajas o por la descarga al mar (IPCC, 2001). Casquete de hielo es una masa en forma de domo y que cubre la zona alta de una región (menor que 50.000 km2 de area terrestre) que es considerablemente menor en extensión que las sábanas de hielo (IPCC, 2001).

Nota: • La definición de glaciar de UNESCO (1970) es similar a la de arriba, agregando que la superficie mínima de un glaciar, para efecto de inventario, debe ser de una hectárea, aún reconociendo que pueden existir glaciares de menor tamaño.

¿PORQUÉ FLUYEN LOS GLACIARES?

Los glaciares fluyen porque el hielo que contienen se deforma bajo el influjo de la gravedad, según la ley de flujo del hielo, y porque el glaciar se desliza lentamente sobre el lecho basal si el hielo está a 0ºC (glaciares “temperados”, el caso de la gran mayoría de glaciares en la Cordillera de los Andes). Si el hielo en la base del glaciar se encuentra a temperaturas negativas (glaciares “fríos”), no se desliza sino que se adhiere al material sub-glacial y el glaciar fluye solamente por deformación de la masa de hielo.

RECIENTE DEFINICION DE GLACIAR DE CONAMA (Chile):

 2009, Abril: CONAMA “Política para la Protección y Conservación de Glaciares“. “Toda masa de hielo perenne, formada por acumulación de nieve, cualquiera que sean sus dimensiones y sus formas". “Los glaciares pueden presentar flujo por deformación, deslizamiento basal y/o deslizamiento de sedimentos subglaciales”.

• •

Incluso pequeños campos de nieve son ahora considerados glaciares. Masas de hielo muy tenues, que no se deforman, también se pueden considerar glaciares.

SINTERIZACIÓN TIEMPO

DEFORMACION

REPTACION

Esquema de sinterización del manto de nieve y de deformación y reptación del manto de nieve o de un glaciar.

Sección vertical esquemática por el eje longitudinal de un glaciar, mostrando la disposición de las zonas de acumulación y de ablación.

Esquema de movimiento de un glaciar, en un perfil vertical por su eje longitudinal.

 

 

Esquema en planta del campo teórico de esfuerzos en un glaciar y de la disposición de los sistemas de fracturas en la masa de hielo.

 

Esquema de disposición teórico de fracturas en un perfil vertical por el eje longitudinal de un glaciar.

CLASIFICACION DE GLACIARES 1. CLASIFICACION UNESCO. Clasificación primaria Clasificación según la forma Clasificación según características del frente Clasificación según el perfil longitudinal Clasificación según cantidad de impurezas (Chile) Clasificación según la temperatura del hielo Clasificación según formas de unión 2. CLASIFICACIÓN GLIMS: empleo con imágenes satelitales. Clasificación similar a UNESCO, más otros términos

Algunos tipos y formas de glaciares en la clasificación de UNESCO. (A) (B) (C) (D) (E) (F) (G) (H) (I) (J) (K) (L)

glaciar de desagüe, plataforma de hielo, cuencas compuestas, cuenca compuesta, cuenca simple, circo, nicho, pie de monte, pie de monte, pie expandido, lóbulo, coalescente.

CLASIFICACION PRIMARIA: 1. Sabana de hielo continental 2. Campo de hielo 3. Casquete de hielo 4. Glaciar de desagüe 5. Glaciar de valle 6. Glaciar de montaña 7. Glaciarete 8. Plataforma de hielo 9. Glaciar de roca 10. Incierto o miscelaneo

CAMPO DE HIELO

SABANA DE HIELO

GLACIAR DE DESAGUE

CASQUETE DE HIELO

GLACIAR DE MONTAÑA

GLACIARETE

PLATAFORMA DE HIELO

GLACIAR DE VALLE

GLACIAR DE ROCA: Flujo

Formas de acumulación y ablación diferentes de glaciares “blancos”.

Pedregoso.

Zanja en la superficie de un glaciar de roca que fluye de izquierda arriba hacia derecha abajo. Aprox. 1.4 m de detrito rocoso cubre el núcleo de hielo que contiene fragmentos de roca.

Monolito

GLACIAR DE ROCA (aspecto de superficie)

PERFIL ESQUEMATICO POR EL EJE DE UN GLACIAR DE ROCA

CLASIFICACION SEGÚN LA FORMA:

1. Cuencas compuestas 2. Cuenca compuesta 3. Cuenca simple 4. Circo 5. Nicho 6. Cráter 7. Falda de hielo 8. Grupo 9. Remanente 10. Incierto o miscelaneo

CUENCAS COMPUESTAS

CUENCA SIMPLE

FORMAS DE GLACIARES CIRCO

CIRCO

FALDA

CRATER

NICHO NICHO CUENCA COMPUESTA

FORMAS DE GLACIARES CUENCA COMPUESTA

CLASIFICACION SEGÚN CARACTERISTICAS DEL FRENTE: 1. Pie de monte 2. Pie expandido 3. Lobulado 4. Desprendente 5. Coalescente, no contribuyente 6. Tributario activo 7. Estancado 8. -9. Morrena con núcleo de hielo 10. Normal

PIE EXPANDIDO

CARACTERISTICAS DEL FRENTE GLACIAR

DESPRENDENTE NORMAL

PIE DE MONTE

LOBULO

GLACIARES DE ROCA COALESCENTES (delimitados en rojo en foto aérea)

CLASIFICACION SEGÚN PERFIL LONGITUDINAL 1. Uniforme, o regular 2. Colgante 3. En cascada 4. Caída de hielo 5. Interrumpido o regenerado

6. Ladera cubierta con neve 7. -8. -9. Rampa de pro-talus 10. Incierto o miscelaneo

UNIFORME

COLGANTE

UNIFORME

EN CASCADA

REGENERADO

CAIDA DE HIELO

CLASIFICACION SEGÚN TEMPERATURA DEL NUCLEO DE HIELO:

1. Glaciares temperados, o templados 2. Glaciares fríos

GLACIARES FRÍOS Y TEMPERADOS.

GLACIARES TEMPERADOS: 1)

La temperatura del hielo, por debajo del nivel de variación estacional, es 0ºC. No hay frío para congelar agua.

2)

Hay agua en grietas y lagunas en el glaciar.

3)

El agua de fusión en superficie se infiltra hasta la base y escurre; origina esteros.

4)

Deslizan en la base; más rápido en verano por mayor presencia de agua.

5)

Regulan el agua en la cuenca, aportando en años o estaciones secas.

GLACIARES FRIOS: 1) Los glaciares fríos no deslizan (están adheridos a la base), no aportan agua basal y solo escasa superficial (subliman). 2) Glaciares tenues en cotas altas pueden ser completamente fríos solo en invierno). 3) La temperatura del hielo no es la media del aire. Depende de procesos de recongelamiento del agua de fusión en el glaciar. En la cordillera de Santiago se ha medido 0ºC en hielo a aprox. 4.700 m.s.n.m. 4) En la cordillera de Santiago existe agua visible en glaciares a cota cercana e 5.000 m.s.n.m. 6) En Pascua Lama, temperatura en pozo de 200 m en roca, varía de +3ºC a +5ºC.

FORMAS DE UNION DE GLACIARES Perfiles transversales

PERFIL VERTICAL POR UNA COMPLEJA UNION DE VARIOS GLACIARES

CLASIFICACION SEGÚN CONTENIDO DE IMPUREZAS (Chile):

Glaciares BLANCOS y glaciares DE ROCA. Tipos intermedios: GRISES y EN TRANSICIÓN.

¿ Y LA BIODIVERSIDAD EN GLACIARES ? ¿ EXISTE ? ¡ SI ! ¿ EN TODOS LOS GLACIARES ? ¡ NO ! ¿ SOLO EN TEMPERADOS ? ? ? ¡PROBABLEMENTE!

Copepodos (gusanos)

ANTECEDENTES PARA CARACTERIZAR UN GLACIAR 1) a) b)

Tipo de glaciar, dimensiones y cotas: Temperatura (frío, temperado o mixto) – con sensores de temperatura en uno o más sondajes. Estratigrafía – con descripción de testigos de sondaje (inclusive del material sub-glacial).

2) a) b)

Balance de masa: En superficie – en red de 20 o más estacas y pozos de nieve observados 2 o más veces por año. En la base – según datos del balance calórico.

3) a) b)

Balance calórico: En superficie – con datos meteorológicos de la superficie y gradientes de temperatura y viento. En la base – con gradiente geotérmico y fricción (carga, velocidad de movimiento).

4)

Balance hídrico, con: precipitación en fase líquida, condensación - evaporación – sublimación, descarga de agua (efluente), congelamiento de agua en el glaciar, cambios en la masa total.

5) a) b) c)

Deformación del glaciar ( velocidad de deformación): Velocidad de movimiento en superficie – en red de estacas medidas 2 o mas veces por año. Velocidad en la base – con observaciones repetidas de inclinación de algunos sondajes. Tensiones en superficie – en redes de deformación del hielo.

6)

Espesor: con datos geofísicos corroborados con algunos sondajes.

7)

Estabilidad general del glaciar – con análisis de estabilidad, y datos de propiedades de los materiales del glaciar y de la base del glaciar (según sondajes, catas, pozos).

8) a) b)

Variaciones del glaciar: Recientes – con análisis de fotos, fotos aéreas y satelitales, mapas y datos meteorológicos. Cuaternarias – con estudio de geología glacial en el entorno geográfico.

FIN DE DEFINICIONES Y CLASIFICACIÓN DE GLACIARES