CONICET | Buscador de Institutos y Recursos Humanos

Uno de los principales inconvenientes al analizar los flujos de calor yde humedad en la capa activa de glaciares de escombros se debe al cambiotemporal de las propiedades térmicas e hidráulicas del suelo, producido por losciclos de congelamiento y descongelamiento. Algunas aproximaciones paraanalizar el efecto estacional de estos procesos implican asumir condicionesconstantes del contenido de agua y el estado de congelamiento, lo cual limitala representatividad de las estimaciones. Este trabajo propone una metodologíaque combina análisis texturales para determinar un conjunto de propiedadesintrínsecas en el perfil de suelo, y la simulación de procesos físicos enrespuesta a forzantes atmosféricas mediante el ajuste de un modelocomputarizado. Las actividades de este trabajo fueron realizadas en tres sitios delglaciar de escombros Candidato, ubicado en el sector superior de la cuencadel río Bramadero, en el ambiente periglacial de los Andes Centrales de SanJuan, Argentina (31º53S; 70º11O). En cada punto, se realizaron calicatas deun metro de longitud y se obtuvieron muestras de suelo a diferentesprofundidades. Cerca del frente activo de esta crioforma (4012 m snm), seinstalaron sensores de humedad y temperatura de suelo modelo Truebner SMT-100, que colectaron datos durante el año hidrológico 2018-2019. Enlaboratorio, se determinó la composición litológica de los detritos y seobtuvieron las curvas granulométricas correspondientes. En fracciones de tamañomenor a 2 mm, se determinó el contenido de humedad, densidades, porosidad, yotras propiedades texturales. Las conductividades térmicas del suelo en susestados congelado y no congelado fueron obtenidas mediante el modelogeneralizado de Côté y Konrad (2005). A su vez, se calculó el calor latentevolumétrico y los índices de congelamiento/descongelamiento del aire, paraobtener una estimación de las profundidades anuales de congelamiento ydescongelamiento, mediante la ecuación de Stefan. Los procesos físicos en lacapa activa fueron simulados mediante el programa COUP (Jansson y Karlberg2010), plataforma de varios módulos que incorpora las ecuaciones de Richards(flujo de agua) y Fourier (flujo de calor). Las variables de entrada principales,precipitación y temperatura del aire, fueron obtenidas a partir de modelosglobales de reanálisis (ERA-5). Los resultados texturales permitieron estimarlos parámetros hidráulicos principales, utilizando funciones empíricas depedotransferencia. Se realizaron ajustes posteriores sobre estos parámetros,como también en relación a 27 parámetros físicos y atmosféricos, luego decomparar los resultados de más de 4000 iteraciones en relación a los registrosinstrumentales de humedad y temperatura de suelo. Para realizar el ajuste, seutilizó un modelo de 3 m de profundidad dividido en 10 capas, con mayor detalleen el primer metro de la capa activa. Estas simulaciones comprenden el añohidrológico 2018-2019 (periodo de calibración). Posteriormente, el ajuste deparámetros se aplicó sobre un modelo de 20 capas que comprenden 7 m de espesor,con el fin de simular las condiciones térmicas de la capa activa y lapropagación de los frentes de congelamiento y descongelamiento, utilizando unperiodo de dos años hidrológicos consecutivos (2018-2020). En el sitio ubicadoa 4012 m snm, los sedimentos corresponden principalmente a gravas de 16 a 32 mmde diámetro. La composición predominante está representada por riolitas, siendola densidad de fase sólida promedio igual a 2,65 g/cm3 y el contenido dehumedad cercano a 1,4 %. La conductividad térmica del suelo varía entre 0,55 y0,85 W/mºC (descongelado) y entre 0,52 y 0,79 W/mºC (congelado), mayormentecontrolada por las variaciones de porosidad entre las diferentes capasanalizadas. Los índices de congelamiento y descongelamiento del aire calculadospara este sitio son de -808 ºC-día y 633 ºC-día (periodo 2017-2018). Los mismosdeterminan una profundidad máxima del congelamiento estacional cercana a 3,48m, y una profundidad máxima del descongelamiento igual a 3,08 m, utilizando laecuación de Stephan. La humedad y temperatura registradas a 0,5 m deprofundidad fueron simuladas satisfactoriamente por el modelo, alcanzando unacorrelación significativa (r = 0,86; p-valor = 1,6 e-94 para la humedad y r =0,91; p-valor = 2,6 e-120 para la temperatura) y representando los componentesprincipales de variabilidad. Los resultados de las simulaciones, como tambiénlos datos instrumentales, indican que la capa activa no alcanzó su estado desaturación en ningún momento del periodo 2018-2019. Sin embargo, seidentificaron procesos de migración vertical de humedad relacionados conforzantes atmosféricas, particularmente representados a 0,3 m de profundidad(Fig. 1A). Durante el invierno, se estableció un periodo seco caracterizado porascenso capilar desde las capas inferiores, controlado por procesos decriosucción, sublimación, evaporación, fusión de nieve y de hielo estacional.Los cambios de albedo producidos por el manto nival disminuyen el ascenso dehumedad al contener las pérdidas por sublimación. A fines del invierno y laprimavera, se observa el periodo de mayor contenido de humedad, la cualdesciende por gravedad desde la superficie. Las principales forzantes queintervienen en esta etapa se relacionan con la fusión de hielo estacional, lasprecipitaciones y la evaporación. Durante el verano, se estableció nuevamenteun periodo seco con ascenso capilar, dominado por procesos de evaporación y elaporte lateral de aguas subterráneas. Las simulaciones extendidas durante elperiodo 2018-2020 indican que en el sitio ubicado a 4012 m snm, el límite entreel permafrost y la capa activa se encuentra a una profundidad aproximada de 4,5m a 5 m. En el mismo sitio, los frentes de congelamiento estacional alcanzanuna profundidad máxima de 2,75 m (Fig. 1B). Los frentes de descongelamientocomienzan a propagarse desde la superficie a partir de septiembre, alcanzandola parte más profunda del hielo estacional luego de la primera semana de noviembre.

enviar mensaje