RESPUESTA DE UNA MONTAÑA MEDITERRÁNEA AL CAMBIO GLOBAL (SIERRA NEVADA, ESPAÑA): EL PROCESO DEGRADATIVO DE MASAS HELADAS GLACIARES RELICTAS Y PERMAFROST Antonio Gómez Ortiz1, David Palacios Estremera2, Ferran Salvador Franch1, José Juan de Sanjosé Blasco3, Marc Oliva Franganillo4, Montserrat Salvà Catarineu1, Alan Atkinson Gordo3, Jesús Galindo Zaldivar5,6, Carlos Sanz de Galdeano6, Luis M. Tanarro2 & Lourdes González Castillo5 1 Departamento de Geografía Física y AGR. Universidad de Barcelona. España Departamento de Análisis Geográfico Regional y GF. Universidad Complutense de Madrid. España 3 Departamento de Expresión Gráfica. Universidad de Extremadura. España 4 Departamento de Geografía. Universidade de Lisboa. Portugal 5 Departamento de Geodinámica. Universidad de Granada. España 6 Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra CSIC-Universidad de Granada. España 2 Resumen Sierra Nevada (España), en su sector de cumbres y en el antiguo circo del Corral del Veleta (3150 m, 37ºN, 3ºW) se albergan hielos glaciares fósiles y permafrost, presumiblemente de la Pequeña Edad del Hielo. Estas masas heladas, las más meridionales de Europa, se encuentran protegidas por espesos mantos de clastos y tienden a reducir dimensión y espesor como respuesta a la eficacia de la radiación externa en la capa activa. Trabajos en curso e iniciados en 2001-2002 vienen mostrando continuada degradación de los hielos y el permafrost. En esta comunicación se presentan resultados así como los procesos que explican los acontecimientos desencadenantes. 1. Introducción Sierra Nevada (España) conforma un robusto macizo de de edad alpina instalado en el sureste de la Península Ibérica distante del Mediterráneo unos 35 km. En sus cumbres albergó los glaciares cuaternarios y los focos glaciares de la Pequeña Edad del Hielo más meridionales de Europa (figura 1). De estos últimos destacó el del circo del Corral del Veleta (3150 m, 37ºN, 3ºW), instalado en la cabecera del valle del Guarnón, en orientación norte. Este enclave está labrado en micasquistos feldespáticos paleozoicos muy afectados por la tectónica alpina (Sanz de Galdeano et al., 1999). La fijación del Corral del Veleta en Sierra Nevada coincide en la línea de cumbres máximas, en su extremo occidental, siempre por encima de los 3000 m (picacho del Veleta, 3398 m). Las condiciones climáticas que imperan en esta parte cimera de la Sierra son las de la alta montaña de latitudes subtropicales, muy influenciada por el Mediterráneo. El total pluviométrico anual es de 778 mm (en cota de 2550 m) y en cuanto a las temperaturas señalar que en cumbres, a 3398 m, se registran valores entre los -0,41 y -1,49ºC de media anual. Se trata de una montaña fría y seca caracterizada por una estación invernal muy larga con importante innivación, que contrasta con un verano corto y muy árido. En cuanto a las formas de relieve de estos tramos cimeros señalar que son glaciares, destacando los circos que, en su desarrollo, tendieron a reducir antiguas superficies de erosión somitales coronadas actualmente por figuras geométricas periglaciares. El interior de los circos se caracteriza por la existencia de glaciares rocosos y cubetas de sobreexcavación, convertidas, algunas de ellas, en lagunas. Figura 1. Nivel de cumbres de Sierra Nevada (izquierda) y Corral del Veleta (derecha) Del foco glaciar que debió colmar la base del circo del Corral del Veleta durante la Pequeña Edad del Hielo (siglos XIV/XV-XIX), del que se tiene información desde el siglo XVII a partir de documentación escrita de época (Gómez Ortiz et al. 2009), en la actualidad sólo se conservan restos de hielos fósiles y permafrost en proceso acelerado de degradación. Se trata de masas heladas dispuestas en el tercio oriental del circo, a manera de bolsas discontinuas, todas recubiertas de espesos paquetes de bloques. El origen de estas masas heladas hay que situarlo a partir de las últimas décadas del siglo XIX que sería cuando el glaciar comenzaría a entrar en proceso de reclusión evolucionando hacia glaciar negro y luego, en bloque todo el cuerpo, hacia glaciar rocoso, pudiéndose clasificar éste como “glacier-derived rock glaciers” (Humlum 2000). Así, el factor geomorfológico (actividad de la pared-pendiente) sería determinante en el suministro de material clástico, como también el aporte de nieve, que contribuirían, ambos, a dar plasticidad al cuerpo helado y al manto detrítico, además de amortiguar la radiación externa (Jonhson 1987, Fort 2003). La existencia de hielos fósiles y permafrost fue detectada en el año 1998, a partir de los -120 cm. Desde el 2001 se viene analizando su estado físico así como las repercusiones geomorfológicas que se operan en el conjunto del manto detrítico de la base del circo como respuesta a la eficacia de los procesos periglaciares (Gómez Ortiz et al. 2008). 2. Objetivos y metodología El objeto central que se plantea en este estudio es determinar el proceso degradativo del hielo fósil y permafrost instalado en el tercio oriental del Corral del Veleta (figura 2), así como sus parámetros desencadenantes. Para ello se seleccionó un glaciar rocoso incipiente con masas de hielo fósil y permafrost en su seno. De este glaciar rocoso (altitud media: 3.106 m; dimensiones: 129,6 m de longitud, 37,5 m de anchura, 8 m de espesor medio y superficie, 3815 m2) se viene controlando sucesivamente, desde el año 2001, su evolución morfogenética. Para ello se hace un seguimiento de: a) b) c) d) el régimen térmico del suelo. el grado de recubrimiento nival en verano. el desplazamiento de los bloques que recubren las masas heladas. la caracterización geofísica de las masas heladas. Todos estos controles se llevan a cabo anualmente durante las mismas fechas del verano, a excepción de la caracterización geofísica que es más distante en el tiempo. Figura 2: Base del Corral del Veleta e indicación del glaciar rocoso en su tercio oriental En cuanto a la metodología que se utiliza participa de técnicas procedentes de diferentes disciplinas y son complementarias entre sí, pues los resultados que se aportan tienden a converger en un objetivo común: explicar el proceso de degradación de las masas heladas: Los datos térmicos del suelo se obtienen a partir de sensores autónomos tipo datalogger (UTL-1, UTL2 y HOBO) dispuestos en el interior del suelo del glaciar rocoso a diferentes profundidades. El desplazamiento de bloques asentados sobre las masas heladas subyacentes se sigue a través de técnicas geomáticas con instrumentación de estación topográfica total, tipo Topcon GTS-502E, con apoyo GPS, referenciados en los vértices geodésicos cercanos (picacho del Veleta, 3398 m). El grado de recubrimiento nival del suelo en verano se obtiene por medio de fotografías digitales convenientemente corregidas y tratadas con programa CAD MicroStation, módulo Descartes. Y en cuanto a la prospección geofísica del cuerpo interno del glaciar rocoso se realiza a partir de tomografía eléctrica con equipo ABEM SAS 4000, cables Lund, y espaciado medio entre electrodos de 2.5 m. 3. Resultados Los resultados obtenidos de las diferentes campañas de control efectuadas, que cubren el periodo 20012010, permiten resaltar ideas clave de gran interés científico. De ellas, se eluden detalles particulares por haber sido expuestos con anterioridad (p.e.: Gómez et al. 2003, Gómez et al. 2008, Sanjosé et al. 2007, Tanarro et al. 2010, Salvador Franch et al. 2011, en prensa). Ahora, las ideas clave a resaltar son: 1. El ritmo térmico del suelo en el seno del glaciar rocoso sigue un patrón de conducta fijo caracterizado por cuatro episodios repetitivos a lo largo del año (figura 3): a. Largo episodio frío con temperaturas negativas y suelo permanentemente helado (H). Se inicia en septiembre-octubre y perdura hasta mediados de junio. b. Corto episodio con temperaturas positivas muy moderadas y suelo deshelado (D). Su duración se estima en torno a 7 semanas y coincide en la segunda mitad del verano. c. Dos episodios muy cortos que actúan de tránsito entre los anteriores en los que se opera el cambio de signo en las temperaturas del suelo: De positivas a negativas entre octubre y noviembre (T1) De negativas a positivas a partir de mediados de junio (T2) Como dato significativo de este patrón térmico hay que subrayar que el deshielo del suelo a partir de los 1,5 m de profundidad (presumiblemente cercano con el techo de las masas heladas) se opera durante un corto periodo de tiempo, siempre centrado en verano (agosto-septiembre) cubriendo un lapso medio de 49 días. Durante ellos los valores térmicos se instalan entre 0,7ºC y -2,5ºC. A esta profundidad (1,5 m), la temperatura media anual se fija en torno a -1,4ºC. Figura 3. Ritmo anual de las temperaturas en el suelo en el seno del glaciar rocoso 2. Los desplazamientos que se detectan en los 27 puntos fijos de la superficie del glaciar rocoso que actúan de control son de dos órdenes: planar (deslizamiento), a favor de la pendiente y vertical (hundimiento/subsidencia). A lo largo de todos los controles efectuados ha predominado el hundimiento. Como muestra de ello se indican los valores acumulados durante el periodo 2007-2009 (tabla 1). El tramo más fiable y que puede servir de referencia es el medio por estar asentado sobre topografía de menor inclinación. Los valores a él referidos muestran 24,4 cm de avance planar, frente a 91,9 cm de hundimiento (tabla 2). 3. El grado de recubrimiento nival en verano en el Corral del Veleta resulta muy variable, según sectores Lo habitual es que a partir del mes de mayo la nieve tienda a desaparecer, de forma tal que en agosto ya ha fundido en su mayoría. Sin embargo, los años 2010 y éste 2011 la nieve mantuvo un recubrimiento cercano al 95% durante todo el verano. Por lo que respecta al sector donde se instala el glaciar rocoso igualmente la nieve tiene presencia irregular (figura 4). Ésta resultó ausente durante los años 2005, 2006, 2007 y 2008. El año 2009 albergó un 15%, el 2004 más del 50%, durante 2002 y 2003 no superó el 15% mientras que en los años 2010 y 2011 superó el 95%, lo que impidió, en estos dos últimos años, llevar a cabo determinados controles (registro térmico y desplazamientos). Figura 4. Recubrimiento nival del suelo en su tercio oriental (agosto, periodo 2007-2010) 4. En cuanto al estado físico y localización del cuerpo helado interno del glaciar rocoso (hielo glaciar y permafrost) interesa destacar que ha sufrido variaciones en el tiempo en cuanto a su distribución y espesor. En el año 1998 el conjunto de la masa congelada conformaba paquetes continuos y relativamente homogéneos pudiéndose extender por todo el tercio oriental y zonas adyacentes de la base del Corral del Veleta (TERRADAT LTD & ETH, (1998). En la zona muestreada se encontró a 1,20 m de profundidad. Las masas congeladas en 2009 habían reducido su extensión de manera significativa. Así lo demostraron las prospecciones realizadas en similares transectos que los efectuados en 1998. En 2009 las masas heladas se disponían en bolsas discontinuas repartidas irregularmente y cuyo techo tendía a instalarse a partir de los 2m de profundidad correspondiendo a cuerpos resistivos que alcanzaban hasta los 150000 Ohm.m (figuras 5, 6 y 7). A B Figura 5. Localización de los transectos (A y B) realizados en el glaciar rocoso en 2009 Figura 6. Transecto A, transversal del glaciar rocoso en su tramo medio y márgenes colindantes (N-S) Figura 7. Transecto B, longitudinal del glaciar rocoso (W-E) 4. Interpretación y discusión La interpretación de todos estos resultados viene a mostrar que las condiciones climáticas actuales resultan poco favorables al mantenimiento de las masas heladas atrapadas en el interior del glaciar rocoso. La conjunción de los resultados obtenidos permite entender que los hielos glaciares relictos y el permafrost retenido bajo el manto de bloques en el tercio oriental de la base del Corral del Veleta se encuentran en proceso continuado de degradación, que se resuelve en repetidas subsidencias y reajustes del paquete clástico y progresiva merma de la masa helada en la que se apoya. La degradación continuada de las masas heladas descritas debe ser resultado de la sucesión de procesos físicos en cascada, iniciados a partir de la radiación externa que incide en el suelo y funde la nieve, tal como se refleja en la figura 7. 1 Energía solar emisión/propagación de energía solar 1 Figura 7. Esquema interpretativo de los procesos físicos cascada 2 en Fusión de la capa nival 2 nieve nivel del suelo subsidencia 3 5 paquete clástico 4 3 Penetración y expansión de la onda térmica en el paquete clástico y circulación de aguas de fusión Degradación del techo de la masa helada 4 masa helada Subsidencia/colapso del paquete clástico 5 Figura 7. Procesos físicos en cascada En efecto, la eliminación progresiva de la nieve en verano propicia que la energía de la radiación externa penetre progresivamente en la capa activa del suelo generando temperaturas positivas en todo su perfil logrando alcanzar el techo de las masas heladas (hielo fósil relicto y permafrost), que degrada y funde. En todo este proceso encadenado la circulación de las aguas de fusión desempeñan un cometido muy destacado al actuar a manera de transmisor de calor en la capa activa. De esta manera se explica la subsidencia y el reajuste continuado que experimenta todo el paquete clástico, así como la fusión del techo helado en el que éste se encuentra asentado. Esto sucede en verano, en pocas semanas (figura 3, superior, episodio T1). Los datos que se presentan en la tabla 3 referidos a las imágenes de la figura 8 ilustran muy bien los hechos. Figura 8. Fotografías del tercio oriental de la base del Corral del Veleta (agosto, 2007-2008 y 2009) El análisis de los datos de la tabla 3, muy acordes con las imágenes de la figura 8 (sobre todo con la superficie ocupada por la nieve), viene a indicar la relación directa que existe entre ellos, que se traduce en el valor anual de subsidencia del glaciar rocoso (tramo medio y conjunto). Es, pues, el grado de cobertura nival en verano quien favorece o dificulta la eficacia de la temperatura y circulación de aguas en el seno del suelo y, por consiguiente, la degradación de las masas heladas profundas como resultado final. Años con presencia de nieve aún a finales de agosto la magnitud de la degradación de las masas heladas es siempre menor que aquellos otros años en los que la nieve desaparece tempranamente, como así ocurrió, también, entre el año 2004 y 2005 (Gómez Ortiz et al. 2008). Y como igualmente debió suceder en 2010 y 2011 cuando todavía a finales del mes de agosto el conjunto de la base del Corral del Veleta presentaba una espesa capa de nieve que cubría más del 95% del total de la superficie. La experiencia acumulada desde 2001-2002 permite, asimismo, interpretar el comportamiento físico y distribución en profundidad que las masas heladas y permafrost han experimentado entre el periodo 1998-2009 obtenidos a partir de datos geofísicos. Los resultados de perfiles de tomografía eléctrica repetidos en 2009 sobre las mismas posiciones que se ejecutaron en 1998 muestran una disminución y desconexión de los cuerpos resistivos que corresponden a las masas congeladas profundas. La desconexión (figuras 6 y 7) pudiera interpretarse por la presencia de zonas relativamente conductoras con extensión vertical limítrofe a las masas resistivas, coincidentes con pasillos por donde con cierta seguridad circulan aguas de deshielo El perfil A (figura 6), con penetración hasta 30 m, permiten estimar un espesor de la masa congelada próximo a 10 m, frente a los 20 m, como mínimo, que presentaban en 1998. 5. Conclusiones El análisis de los resultados obtenidos permite explicar que los hielos glaciares relictos y el permafrost del glaciar rocoso instalados en el tercio oriental del Corral del Veleta se encuentran en proceso continuado de degradación. Ello se justifica por las repetidas subsidencias que sufre el paquete clástico y la disminución y desconexión de los cuerpos resistivos congelados en profundidad. La interpretación que hacemos de estos acontecimientos es resultado de la sucesión de procesos físicos en cascada, iniciados a partir de la radiación externa que incide en el suelo, muy en particular desde que el glaciar rocoso queda liberado del manto nival y las aguas de fusión recorren la capa activa. La degradación de estas masas heladas sucede en verano, en pocas semanas, y de manera más notoria y acelerada desde que la nieve tiende a permanece menos tiempo en las cumbres de Sierra Nevada, hace ya décadas. Cabe determinar, sin embargo, si estos acontecimientos son respuesta directa del denominado Cambio Global por lo que resulta oportuno acumular más datos a partir de los controles iniciados en 2001 y, al tiempo, comparar nuestros resultados con aquellos otros procedentes de montañas de similares latitudes y características geográficas (Sanjosé Blasco et al. en prensa). Agradecimientos Al proyecto de investigación 018/2007 del Organismo Autónomo Parques Nacionales (OAPN) del Ministerio de Medio Ambiente del Gobierno de España. Referencias bibliográficas Fort, M., (2003). Are high altitude, lava stream-like, debris mixtures all rock glaciers?. A perspective fro the Western Himalaya. Zeitschrift für Geomorphologie N. F. 130: 11–29. Gómez Ortiz, A.; Palacios Estremera, D.; Luengo, E.; Tanarro, LM.; Schulte, L. & Ramos, M. (2003) Talus instability in a recent deglaciation area and its relationship to buried ice and snow cover evolution (picacho del Veleta. Sierra Nevada, Spain). Geographiska Annaler, 85A (2): 165-182. Gómez Ortiz, A.; Salvador Franch, F.; Sanjosé Blasco, JJ.; Palacios Estremera, D.; Schulte, L.; Atkinson Gordo, A. (2008). Evolución morfodinámica de un enclave montañoso recién deglaciado: el caso del Corral del Veleta (Sierra Nevada), ¿consecuencia del Cambio Climático?. Scripta Nova. Revista Electrónica de Geografía y Ciencias Sociales. Barcelona: Universidad de Barcelona, 1 de agosto de 2008, vol. XII, 270 (26). <http://www.ub.es/geocrit/sn/sn-270/sn-270-26.htm> [ISSN: 1138-9788]. Gómez Ortiz, A.; Palacios, D.; Schulte, L.; Salvador Franch, f. & Plana Castellvi, JA. (2009). Evidences from Historical Documents of Landscape evolution alter Little Ice Age of a mediterranean high mountain area, Sierra Nevada, Spain (Eighteenth to twentieth Centuries). Geografiska Annaler, 91A (4): 279-289. Humlum, O. (2000). The geomorphic significance of rock glaciers: estimates of rock glacier debris volumes and headwall recession rates in West Greenland. Geomorphology, 35: 41–67. Jonhson, PG. (1987). Rock Glacier: glacier debris systems or high-magnitude lowfrequency flows. In: Giardino, J., Shroeder, J., Vitek, J.D. (Eds.), Rock Glaciers. Allen and Unwin, London, pp. 175–192. Salvador Franch, F.; Gómez Ortiz, A.; Salvà Catarineu. M. & Palacios Estremera, D. (2011). Caracterización térmica de la capa activa de un glaciar rocoso en medio periglaciar de alta montaña mediterránea. El ejemplo del Corral del Veleta (Sierra Nevada, España). Periodo de observación: 1998-99/200809. Cuadernos de Investigación Geográfica (en prensa) Sanjosé Blasco, JJ.; Atkinson Gordo, A.; Salvador Franch, F. & Gómez Ortiz, A. (2007). Aplication of geomatic techniques to monitoring of the dinamics and to maping of the Veleta rock glacier (Sierra Nevada, Spa in). Zeitschrift für Geomorphologie NF., 51: 78-89. Sanjosé Blasco, JJ.; Kaufmann, V.; Gómez Ortiz, A.; Serrano Cañadas, E.; Atkinson Gordo, A.; Salvador Franch, F. & González Trueba, JJ. (2011). Técnicas geomáticas aplicadas al control de los glaciares rocosos. Comparación de los glaciares rocosos de Doesen (Alpes), Posets (Pirineos) y Corral del Veleta (Sierra Nevada). Revista Cartográfica, 85 (en prensa). Sanz de Galdeano, C.; López, AC. (1998). Nature and impact of the neotectonic deformation in the western Sierra Nevada (Spain). Geomorphology, 30 (3): 259-273. Tanarro, LM.; Palacios, D.; Zamorano, JJ; & Gómez Ortiz, A. (2010). Cubierta nival, permafrost y formación de flujos superficiales en el talud detrítico de alta montaña (Corral del Veleta, Sierra Nevada. España). Cuadernos de Investigación Geográfica, 36 (2): 39-59. TERRADAT LTD & ETH, (1998). Geophysical Survey réport. Permafrost Investigation Veleta & Mulhacén. Sierra Nevada. Proyecto PACE (documento inédito).