INCIDENCIA DE LAS VARIACIONES DEL BRILLO SOLAR EN LA DINAMICA GLACIAR DEL VOLCAN NEVADO SANTA ISABEL (Cordillera Central, Colombia) Christian Euscátegui Collazos - [email protected] Ingeniero Geógrafo Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) RESUMEN Diversos estudios de las variaciones del clima en el ámbito mundial han demostrado un calentamiento generalizado del planeta; como consecuencia, dichas variaciones han generado entre otros, una reducción de las masas glaciares existentes. Los glaciares del territorio colombiano no escapan a esta tendencia. En el presente artículo se establece la incidencia del comportamiento del brillo solar en la disminución longitudinal del hielo, como uno de los principales factores en el proceso de deglaciación. Para ello, mediante análisis estadísticos se han relacionado las mediciones efectuadas en el volcán nevado Santa Isabel con los registros de la estación climatológica “Las Brisas”, ubicada sobre la misma vertiente (oeste) donde se realizan las mediciones de retroceso (a una altitud similar), y a una distancia aproximada de 13 kilómetros en línea recta. El resultado del estudio ha permitido estimar un modelo de regresión el cual indica que el brillo solar explica en buena forma la dinámica glaciar (78%). De acuerdo con la relación de asociación establecida se confirma la alta sensibilidad de los glaciares nacionales a la variabilidad climática. Palabras claves: Retroceso glaciar, brillo solar, Colombia, Santa Isabel. ABSTRACT Several studies of the climatic variations in the world-wide scope have demonstrated a generalized heating of the planet; as a consequence, these variations have generated among others, a reduction of the masses of existing glaciers. The glaciers of the Colombian territory do not escape to this tendency. In the present article the incidence of the behavior of the solar brightness in the longitudinal diminution of the ice settles down, like one of the main factors in the deglaciación process. For it, by means of statistical analyses the measurements conducted in the volcano ice-covered Santa Isabel to the registries of the climatologic station "Las Brisas", located on the same slope have been related (the west) where are made the measurements of backward movement (to a similar altitude), and to an approximated distance of 13 kilometers in straight line. The result of the study has allowed to consider a regression model which indicates that the solar brightness explains in good forms the dynamic glacier (78%). In agreement with the relation of established association the high sensitivity of national glaciers to the climatic variability is confirmed. Key words: Recession glacier, solar brightness, Colombia, Santa Isabel. 1. INTRODUCCIÓN La criosfera cubre una cantidad sustancial de la superficie de la Tierra y es muy sensible a los cambios climáticos. Dentro del estudio de la criosfera los glaciares de montaña son un excelente campo de observación para analizar, visualizar y determinar la evolución del clima pasado y presente. Estimaciones de variabilidad en la radiación solar (Lean et al. 1995 y Hoyt and Schaten 1993 en Reichert, 2001) son basadas en evidencias indirectas y fragmentarias pero pueden explicar los cambios globales de temperatura en unas pocas décimas de grado (Cubash et al. 1997 en Reichert, 2001). La dinámica de un sistema físico puede oscilar a corto plazo como consecuencia de la variabilidad climática (Reichert, 2001); esto ha sido demostrado usando modelos de circulación general oceánica y también mediante la respuesta dinámica de sistemas glaciares (Reichert, 2001). El presente estudio se basa en esta última teoría, simulando la disminución longitudinal del hielo de un glaciar específico, a partir de la información de brillo solar en una estación climatológica cercana al área donde se realizan las mediciones glaciológicas. Teniendo en cuenta que la información disponible a diferentes niveles es escasa, se ha tomado como área específica de estudio el volcán nevado Santa Isabel, ubicado dentro del Parque Los Nevados (figura 1). Este nevado cuenta con información glaciológica desde 1987, sumado a que sobre la vertiente occidental de dicho nevado se encuentran las dos estaciones más altas del país (Las Brisas, 4150 m.s.n.m. y El Otún 4000 m.s.n.m.). El objetivo del estudio ha sido el obtener una metodología general que permita modelar el comportamiento de los glaciares ante las variaciones del brillo solar. Además de ser un marco de referencia metodológico para futuras investigaciones en otras áreas glaciadas del país, la importancia del estudio radica en establecer la influencia del clima en la dinámica glaciar (sin ser este el único factor) y el comportamiento de las áreas nevadas ante fenómenos climáticos extremos. De igual forma, el resultado es un elemento fundamental para determinar escenarios futuros y pasados en las zonas altas del país. 2. 2.1 ASPECTOS METODOLOGICOS Generalidades La alta montaña, en especial el piso glaciar, es una de las áreas de nuestro medio más sensibles a los cambios climáticos; estas variaciones controlan a largo plazo la conducta de un glaciar. A pesar de ello, los glaciares del país han sido poco investigados y su evolución hasta mediados del siglo pasado, solo ha sido descrita por excursionistas y andinistas mediante observaciones de campo (Flórez, 1992); por esta razón, desafortunadamente no existen registros directos (antiguos) donde se cuantifique la disminución y/o desaparición de las masas glaciares del país. El seguimiento a los glaciares nacionales se inició en el Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" (IGAC) mediante el inicio del proyecto “Caracterización de los glaciares en Colombia” (1987-1994). A partir de 1995 el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), retomó dicho proyecto y ha continuado con el monitoreo de algunas de las masas nevadas en Colombia. Mediante la metodología inicial adoptada por el proyecto ya mencionado, se realizaron marcas sobre rocas o taludes que han servido como referencia para determinar la disminución longitudinal (retroceso glaciar) sobre la vertiente occidental en el volcán nevado Santa Isabel, entre otros. Figura 1. Localización de la zona de estudio y la divisoria de aguas aproximada. Dentro del Parque Los Nevados se encuentran además los volcanes nevados del Tolima y El Ruiz al sur y norte respectivamente del Santa Isabel. Los triángulos sobre el límite inferior oeste del glaciar esquematizan los diferentes sitios de monitoreo del receso glaciar. En Colombia, la influencia del clima en el proceso de deglaciación no ha sido establecida mediante datos cuantitativos y solamente se cuenta con algunos indicios sobre la incidencia de algunos parámetros climáticos como la temperatura. Desafortunadamente, la información climática en alturas superiores a los 4000 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.) es escasa y solamente se cuenta con dos estaciones que superan esta altitud en los alrededores del Parque Los Nevados. Teniendo en cuenta que la información disponible a diferentes niveles es escasa, se ha tomado como área específica de estudio el volcán nevado Santa Isabel, ubicado dentro del Parque Los Nevados. Las diversas justificaciones para la selección del área se relacionan a continuación: El volumen de información a nivel de glaciología es mínimo en general para las áreas glaciadas del país y solamente el Santa Isabel ha tenido recurrencia en las mediciones de retroceso glaciar. Además de poseer la mayor cantidad de registros de retroceso glaciar (tomados de forma directa), cuenta con la estación climatológica más cercana a un glaciar, sobre la misma vertiente, con buen volumen de información y a una altitud y distancia, que permite realizar análisis de correlación. (Estación "Las Brisas" ubicada a 4150 metros sobre el nivel del mar en las coordenadas N 04°56' (latitud) y W 75°21' (longitud) y con información desde octubre de 1981). Por último, en Colombia, mediciones glaciológicas realizadas por el IDEAM demuestran retrocesos similares para áreas volcánicas y no volcánicas. El volcán nevado Santa Isabel se encuentra ubicado hacia el centro del país sobre la cordillera Central (figura 1), alcanzando su mayor altura en la parte norte (5020 m. aproximadamente); las máximas alturas del nevado coinciden con la divisoria de aguas de esta cordillera. El glaciar por el costado occidental aporta aguas tanto al río Claro que desemboca directamente en el río Magdalena, como al río Otún que drena al río La Vieja; aproximadamente un 41% de la masa glaciar total, drena a la vertiente occidental de la cordillera central, río Cauca (IDEAM-UNAL, 1997). Los trabajos de campo para determinar el retroceso se han realizado sobre la vertiente oeste del glaciar. 2.3 Construcción del modelo Con el fin de determinar el modelo de regresión que mejor explica el comportamiento de la dinámica glaciar mediante la variable climática "brillo solar", se partió de la siguiente metodología estadística (Figura 2): COMPLEMENTACION Y HOMOGENEIZACION DE INFORMACION DE RETROCESO GLACIAR COMPLEMENTACION Y HOMOGENEIZACION DE INFORMACION DE BRILLO SOLAR DETERMINACION DE SERIES A RELACIONAR ANALISIS DE REGRESION ANALISIS DE RESIDUOS PRUEBAS DE TRANSFORMACION DE VARIABLES NO VALIDACION DEL MODELO NO MODELO DE RETROCESO EN FUNCION DEL BRILLO SOLAR Figura 2. Esquema metodológico utilizado para el modelamiento del retroceso glaciar en función del brillo solar. Complementación y homogeneización de la serie de brillo solar de la estación "Las Brisas". Complementación y homogeneización de la serie de retroceso glaciar. Determinación de series a relacionar Análisis de regresión y establecimiento de un buen coeficiente de correlación. Análisis del comportamiento de los residuales y determinación de normalidad. Transformación de variables con el fin de cumplir con los supuestos de los residuos. Comprobación del modelo de regresión. 2.3.1 Complementación y homogeneización de la serie de brillo solar A partir de la información climatológica de la estación Las Brisas, se tomó la serie de brillo solar entre 1982-2000 (IDEAM, 2001) y se utilizaron como series análogas las estaciones San Félix y La Nubia para la respectiva complementación. No obstante obtener buenos coeficientes de correlación, se optó por tomar la primera de ellas como estación análoga para la complementación final mediante el paquete "Demetra", el cual estima un modelo de autoregresión ARIMA para el llenado de la serie. La serie resultante se presenta en la tabla 1 y los vacíos existentes con los datos encontrados se visualizan en la figura 3. Partiendo de esta serie se realizó el análisis estadístico respectivo con el fin de determinar valores extremos. Tabla 1. Serie de brillo solar de la estación "Las Brisas", con la información complementada (casillas sombreadas). AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 122.7 125.5 69.2 107.0 45.0 69.1 91.2 67.9 72.2 89.3 86.0 95.8 92.7 162.4 101.1 114.3 111.7 81.1 87.2 51.2 50.3 93.5 81.4 62.5 71.3 87.4 59.2 80.9 58.6 72.6 92.6 93.8 122.2 68.2 73.4 54.4 65.1 64.5 80.9 66.3 69.2 62.2 89.1 46.6 64.7 91.3 81.4 57.3 64.4 51.9 101.8 92.5 66.6 34.5 66.0 94.5 67.5 46.8 27.9 41.1 46.7 26.9 56.1 37.9 55.0 43.2 65.2 41.2 48.2 37.1 37.1 45.6 25.8 33.7 36.8 44.2 20.9 60.8 90.7 165.8 71.6 73.1 142.5 127.3 55.0 67.3 99.7 85.2 87.2 98.0 82.6 62.5 57.3 43.9 118.8 75.6 86.1 86.8 96.3 80.3 38.2 46.2 61.1 37.1 56.4 67.7 118.5 71.5 54.7 64.8 92.8 73.7 30.9 64.7 107.9 134.3 47.7 62.8 100.4 85.1 66.3 70 107 96.1 30.1 130.9 139.5 105.7 37.8 50.1 89.7 67.2 26.3 51.0 109.9 79.9 59.5 49.6 141.2 103.1 52.1 99.3 86.8 105.8 72.5 36.8 104.9 68.9 56.4 69.2 104 112 45.9 92.6 60.8 60.3 45.8 72.1 49.4 58.6 77.2 62.8 60.0 48.4 69.6 68.4 60.0 55.0 51.3 17.3 35.9 29.2 43.2 31.5 36.2 22.5 25.1 52.7 25.3 27.1 50.6 41.4 62.1 64.0 47.2 44.9 66.2 58.2 26.3 69.6 57.3 62.0 60.1 64.1 56.2 75.4 34.1 86.5 65.3 49.6 60.3 43.5 64.2 71.6 89.0 57.6 58.0 67.0 73.5 63.6 53.4 71.7 106.2 48.3 117.5 61.2 111.3 81.0 75.0 79.2 87 93.6 80.9 80.6 122.3 65.9 98.4 54 2.3.2 Complementación y homogeneización de la serie de retroceso glaciar El retroceso glaciar es una medida longitudinal de la perdida de hielo en su límite inferior, tomada a partir de una referencia preestablecida. Desde el 17 de septiembre de 1987 el Instituto Geográfico "Agustín Codazzi" (IGAC) inicio mediciones de retroceso sobre la vertiente occidental del nevado Santa Isabel ubicando aproximadamente diez lenguas glaciares con sus respectivos puntos de referencia. Para diferenciar las medidas en cada una de estas lenguas el IGAC optó por nombrarlas con el prefijo SI (correspondiente al nevado Santa Isabel) y una numeración ascendente en el sentido sur-norte; es decir que la última lengua del extremo sur corresponde al nombre SI-1 y la última al norte, se denota como SI-10. Debido a diversos aspectos que han impedido realizar monitoreos periódicos, no existe una serie homogénea en el tiempo; así mismo, la continuidad en las series de retroceso para cada una de las lenguas no es la mejor. No obstante lo anterior, se ha realizado un análisis estadístico partiendo de las velocidades de retroceso mensual para cada periodo monitoreado, con el fin de obtener una serie relacionable en el tiempo con los diferentes parámetros climáticos. El procedimiento ha sido el siguiente: 180.0 Brillo solar (horas/día) 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 00 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 0.0 Tiempo en años Datos complementados Serie original Figura 3. Visualización de vacíos complementados en la serie de brillo solar para la estación "Las Brisas". 1. Ajuste de fechas de monitoreo a inicio o fin de mes, con el fin de tener el retroceso en la misma escala de tiempo del brillo solar. 2. Selección de periodos de retroceso a relacionar, teniendo en cuenta los periodos de retroceso que más se presentan en las diferentes series. 3. Determinación de velocidades de retroceso involucradas dentro de los periodos de retroceso a relacionar. 4. Análisis estadístico de las series de retroceso. 5. Teniendo en cuenta la velocidad de retroceso mensual para cada periodo de medición en todas las lenguas monitoreadas, se realizó el análisis respectivo, mediante el paquete estadístico "Statgraphics". Si se tiene en cuenta que el retroceso glaciar sobre una misma vertiente guarda cierta homogeneidad, la variabilidad en los registros de una serie no debería ser muy grande. 2.3.3 Determinación de las series a relacionar Debido a que las series de retroceso glaciar no presentan continuidad se hizo necesario ajustar la información climática, partiendo de determinaciones lógicas. Inicialmente se determinó la serie de retroceso más representativa para los periodos de medición, partiendo de los análisis estadísticos realizados a las diferentes series. A partir de la variabilidad de los datos mostrada en dicho análisis, se optó por tomar la mediana como el valor estadístico más representativo teniendo en cuenta la robustez de dicho parámetro. Con excepción del primer periodo de análisis (1 octubre/87- 30 marzo/88), donde solo se contó con dos observaciones, el valor medio fue descartado ya que algunos valores extremos incidían negativamente en los resultados. Teniendo la velocidad mensual de retroceso determinada para cada periodo (mediana), se obtuvo el retroceso total para cada periodo de medición; estos retrocesos fueron la base para la construcción del modelo. Habiendo establecido los periodos de retroceso se determinó que la mejor forma de relacionar la disminución longitudinal del hielo con el brillo solar, sería acumulando el total de horas de sol/mes para cada periodo de medición. La relación es lógica si se tiene en cuenta que a mayor número de horas, el retroceso debería ser mayor de existir una buena correlación. La tabla 2 detalla los cálculos realizados para la determinación del retroceso entre periodos y los acumulados de horas/sol para cada uno de los periodos. Tabla 2. Cálculo de retrocesos finales entre periodos. FECHAS FINALES DE VELOC. FINAL VELOC DE PERIODO DE VALOR DE BRILLO MEDICION DE RETR. MES RETR. DIARIA MONITOREO RETROC. ACUMU(mt/mes) (mt/día) (días) FINAL (mt) LADO 01-Oct-87 01-Abr-88 01-Abr-89 01-Jul-89 01-Feb-90 01-Jun-90 01-Nov-90 01-May-91 01-Ago-91 01-Mar-92 01-Oct-92 01-May-93 31-Mar-88 31-Mar-89 30-Jun-89 31-Ene-90 31-May-90 31-Oct-90 30-Abr-91 31-Jul-91 28-Feb-92 30-Sep-92 30-Abr-93 30-Sep-94 2.29235 0.56010 0.92160 0.89815 0.73050 1.33580 1.44105 1.27105 1.03170 1.40120 1.14325 1.25220 0.07641 0.01867 0.03072 0.02994 0.02435 0.04453 0.04804 0.04237 0.03439 0.04671 0.03811 0.04174 182 364 90 214 119 152 180 91 211 213 211 517 13.91 6.80 2.76 6.41 2.90 6.77 8.65 3.86 7.26 9.95 8.04 21.58 525.2 627.4 179.1 544 217.4 335.6 446.1 203.5 524.5 466.5 476.2 1297.5 Así, el periodo total a analizar abarca un total de siete años desde el 1 de octubre de 1987 hasta el 30 de septiembre de 1994. 2.3.4 Análisis de regresión Teniendo las dos series se corrieron diferentes tipos de modelos de regresión, con el fin de encontrar el de mejor significancia. Para ello, mediante el paquete estadístico "Statgraphics" se realizó una comparación de los coeficientes de correlación (tabla 3), para posteriormente analizar el comportamiento de los residuales. Teóricamente cuando se ejecutan análisis de varianza, análisis de regresión, o en general, cualquier análisis estadístico que utilice de modelos, siempre se recomienda examinar los residuales. Tabla 3. Comparación de modelos. MODELO Double reciprocal Multiplicative Linear Square root-X S-curve Square root-Y Logarithmic-X Exponential Variable independiente: Variable dependiente: COEFICIENTES DE CORRELACION R R-CUADRADO 0.9286 86.22% 0.9004 81.08% 0.9000 81.00% 0.8872 78.72% -0.8819 77.78% 0.8762 76.77% 0.8478 71.87% 0.8311 69.06% "BrilloAcum". Acumulado de brillo solar entre periodos de monitoreo glaciar. "Retroceso". Retroceso glaciar entre periodos de monitoreo. Para realizar el análisis de los residuos se estableció el siguiente procedimiento: Inicialmente se analizó la variabilidad mediante la graficación de los residuales frente a la variable independiente, con lo cual se corroboró que la varianza de estos fuera constante. Con el fin de confirmar la normalidad se realizaron las pruebas Shapiro Wilks y Goodness para determinar si los residuales podían ser modelados adecuadamente por una distribución normal; la prueba Chi cuadrado no pudo ser corrida debido a que el número de observaciones era muy pequeño. Para contrastar las hipótesis nula (media = cero) y alternativa (media cero), se corrió la prueba t. Por último se hizo el análisis de la autocorrelación de residuales para cada uno de los modelos de regresión. La tabla 4 muestra los resultados del procedimiento antes descrito. Tabla 4. Resultados de análisis de residuales, para los diferentes modelos de regresión. PRUEBAS DE RESIDUOS No rechazo a MODELO Varianza Media igual No hipótesis nula para Normalidad constante a0 Autocorrelación media igual a cero Double reciprocal Linear Multiplicative Square root-X S-curve Square root-Y C C C C C C NC C NC NC NC NC C NC C NC C NC NC C NC NC NC NC C C C C C C NC = No cumple el supuesto C = Cumple el supuesto El análisis de residuos permitió establecer que el modelo “Square root-X” cumple con el total de los supuestos para los residuales, determinando que dicho modelo explica en buena forma el comportamiento del retroceso glaciar. No obstante haber obtenido un buen resultado con este tipo de modelo, se hicieron pruebas transformando las variables con el fin de lograr el mejor resultado posible. Todos los análisis permitieron concluir que el modelo de mejor ajuste a los datos es el “Square root-X” sin transformación. 2.3.5 Características del modelo de regresión A partir de los análisis realizados el modelo de ajuste (figura 4) estableció la siguiente ecuación: Retroceso = -8.01311 + 0.763498*sqrt(BrilloAcum) Los resultados del ajuste al modelo que estima las constantes de la ecuación resultante son los siguientes: Standard T Parámetro Estimación Error Estadística Valor de P ---------------------------------------------------------------------------------------------Intercepto -8.01311 2.77031 -2.89249 0.0160 Pendiente 0.763498 0.125546 6.08144 0.0001 Plot of Fitted Model 24 Retroceso 20 16 12 8 4 0 0 300 600 900 1200 1500 BrilloAcum Figura 4. Ploteo del modelo ajustado. El análisis de varianza del modelo encontrado indica que el comportamiento del brillo solar para el periodo de estudio explica en un 78.7% la variabilidad del retroceso glaciar. Así mismo, el valor de "p" (por ser menor a 0,01) indica, que existe un lazo estadístico significativo entre el retroceso glaciar y el acumulado del brillo solar entre periodos en un nivel de confianza del 99%. El resultado de este análisis se relaciona a continuación: Suma de Grados de Media cuadrática cuadrados libertad 235.763 235.763 Modelo 1 63.7475 6.37475 Residual 10 299.511 Total (Corr.) 11 0.887221 Coeficiente de correlación 78.7161 R-Cuadrado 2.52483 Error estándar de estimación Rádio-F Valor de P 36.98 0.0001 El coeficiente de correlación establece que existe una fuerte relación entre las dos variables, mientras el error estándar de estimación muestra que la desviación estándar de los residuales es de 2,52483. 2.3.6 Comprobación del modelo Como parte de la validación del modelo, se realizó una comparación entre los datos de retroceso entre periodos y los estimados por el modelo. La tabla 5 muestra las predicciones realizadas por el modelo de regresión, incluyendo los intervalos a un nivel de confianza del 95%. Tabla 5. Predicciones del modelo. PERIODO DE MEDICION 01-Oct-87 01-Abr-88 01-Abr-89 01-Jul-89 31-Mar-88 31-Mar-89 30-Jun-89 31-Ene-90 PREDICCIONES 9.48415 11.1109 2.20464 9.79456 LIMITE INFERIOR 3.61106 5.16187 0 3.91156 LIMITE SUPERIOR 15.3572 17.06 8.46377 15.6776 01-Feb-90 01-Jun-90 01-Nov-90 01-May-91 01-Ago-91 01-Mar-92 01-Oct-92 01-May-93 31-May-90 31-Oct-90 28-Feb-91 31-Jul-91 28-Feb-92 30-Sep-92 30-Abr-93 30-Sep-94 3.24427 5.9737 8.11278 2.87844 9.47248 8.47738 8.64794 19.4887 0 0.0596826 2.2572 0 3.59973 2.62134 2.79065 12.3285 9.37917 11.8877 13.9684 9.05466 15.3452 14.3334 14.5052 26.6489 Vale la pena mencionar que para el límite inferior se presentaron valores menores a cero, lo cual no se ajusta a la realidad. Por ello, el extremo del límite inferior se llevó a cero en tres de estos intervalos. Con el fin de visualizar el ajuste del modelo a la serie representativa se graficaron las dos series con los respectivos límites (figura 5). 30 Retroceso en mt. 25 20 15 10 5 Oct-94 Jun-94 Feb-94 Oct-93 Jun-93 Feb-93 Oct-92 Jun-92 Feb-92 Oct-91 Jun-91 Feb-91 Oct-90 Jun-90 Feb-90 Oct-89 Jun-89 Feb-89 Oct-88 Jun-88 Feb-88 Oct-87 0 Tiempo Retroceso (Serie representativa) Retroceso estimado Límite inferior del modelo Límite superior del modelo Figura 5. Comportamiento del modelo estimado de retroceso en función del brillo solar contra la serie representativa de retroceso glaciar. Esta comprobación permite visualizar la estrecha relación que existe entre la cantidad de horas de brillo solar presentes en un tiempo dado y la disminución longitudinal del hielo para ese mismo periodo. Las desviaciones del modelo estimado con respecto a la serie representativa están dadas por factores físicos que no están incluidos en el análisis de relación. Otro medio de comprobación del modelo estimado consistió en evaluar el retroceso total presentado en algunas de las lenguas más representativas frente a los registros del modelo estimado (figura 6). Es importante resaltar que los registros considerados como errores no se han graficado en esta comprobación. La experiencia en las mediciones (IGAC-IDEAM) ha permitido comprobar que el retroceso para un año extremo (caso "Niño") no sobrepasa los 40 metros (3.33 metros/mes); por ello, los registros por encima de este valor no se consideraron para la comprobación. De igual forma, registros menores de 4 metros en un año (0.33 metros/mes) no fueron tenidos en cuenta, debido a que la experiencia en periodos húmedos extremos (caso "Niña") demuestran que no llegan a ser menores a este valor. Esta comprobación permitió determinar que el modelo estimado representa en buena forma los registros de retroceso real, oscilando la mayoría de ellos alrededor de la curva del modelo y dentro de los límites superior e inferior del mismo. 200 Retroceso total en mt 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Oct-94 Jun-94 Feb-94 Oct-93 Jun-93 Feb-93 Oct-92 Jun-92 Feb-92 Oct-91 Jun-91 Feb-91 Oct-90 Jun-90 Feb-90 Oct-89 Jun-89 Feb-89 Oct-88 Jun-88 Feb-88 Oct-87 0 Tie mpo e n me se s Retroceso estimado SI1 SI4IZQ Límite inferior del modelo SI2 SI8DER Límite superior del modelo SI3 SI8IZQ Figura 6. Comprobación de datos de retroceso total de algunas de las lenguas monitoreadas (Lenguas "SI") contra el acumulado de la serie estimada. 3. 3.1 DISCUSION DE RESULTADOS Respecto al comportamiento del brillo solar en alta montaña 3.1.1 Distribución temporal del brillo solar El comportamiento del brillo solar a lo largo del año en la zona de estudio, está influenciado por la ubicación latitudinal y por consiguiente, por la presencia de la zona de confluencia intertropical (ITCZ). En general, el brillo en esta zona del país presenta un comportamiento bimodal a lo largo del año, con dos temporadas secas marcadas en julioagosto y diciembre-enero. La serie de brillo complementada presenta una distribución temporal que se ajusta con lo anteriormente descrito para la zona central de la región Andina, presentando valores menores de brillo entre abril-mayo y septiembre-octubre (figura 7). Según Bernal, 1986, el comportamiento del brillo solar disminuye con la altura; el análisis de la información de la estación "Brisas" permite confirmar esta teoría, ya que dicho estudio indica que los valores por encima de 200 horas de insolación se presentan en zonas bajas, mientras en el análisis realizado en el presente estudio, los valores máximos de brillo al mes, están alrededor de cien horas. Es también importante observar que los meses de enero y julio se presentan como los de mayor insolación, coincidiendo con el estudio ya referido. 100.0 80.0 60.0 40.0 DIC NOV OCT SEP AGO JUL JUN MAY ABR MAR 0.0 FEB 20.0 ENE Brillo solar en horas/mes 120.0 Tiempo en meses Figura 7. Distribución temporal de la serie de brillo solar complementada para el periodo 1982-2000. Los años de menor cantidad de horas sol se dan para 1986 (680 horas), 1988 (725h) y 1999 (710h), mientras los años donde se observa mayor insolación son 1983 (1000 h) y 1997 (950 h), coincidiendo este último con la presencia de un fenómeno "Niño". Esos resultados confirman de nuevo la teoría de Bernal (1986) ya que los valores anuales de su estudio indican altos valores (2000 horas aprox.) sobre el valle del río Cauca en los departamentos de Caldas y Risaralda. 3.1.2 Variabilidad intranual La serie de brillo complementada presenta como aspecto interesante una poca variabilidad en los datos de marzo, abril y noviembre y por el contrario una buena Box-and-Whisker Plot(figura 8). variabilidad en los meses de enero, febrero, agosto y diciembre 180 150 Brillo 120 90 60 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Meses Figura 8. Variabilidad intranual de la serie de brillo. Al realizar el respectivo análisis estadístico se comprobó que el mayor valor de varianza se da para el mes de agosto anotando que además de la variabilidad observada en el rango intercuartílico, es afectado por un valor extremo (outlyer) (tabla 6). Tabla 6. Estadísticas del comportamiento mensual intranual de la serie de brillo solar. MESES PROMEDIO VARIANZA Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 3.2 94.2842 69.7947 75.0368 41.9211 53.0 68.0474 104.984 91.4474 57.4421 43.3316 62.9105 81.6368 696.765 342.455 293.011 103.345 360.789 516.589 432.894 880.249 261.45 245.047 174.145 482.029 DESVIACION CUARTIL CUARTIL R. INTERESTÁNDAR INFERIOR SUPERIOR CUARTIL 26.3963 72.2 111.7 39.5 18.5055 54.4 91.3 36.9 17.1176 64.7 81.4 16.7 10.1659 36.8 46.8 10.0 18.9944 37.8 66.3 28.5 22.7286 50.1 73.1 23.0 20.8061 90.7 118.5 27.8 29.669 71.5 105.8 34.3 16.1694 48.4 68.4 20.0 15.654 27.1 58.2 31.1 13.1964 57.3 71.6 14.3 21.9552 63.6 98.4 34.8 Respecto al modelo de regresión estimado No obstante haber establecido una buena asociación entre la variabilidad del brillo solar y la dinámica glaciar (retroceso), los valores del parámetro climático en mención no son demasiado altos y podrían categorizarse como bajos; lo anterior demuestra la sensibilidad de los glaciares colombianos a la variabilidad climática y que el brillo solar no es el único factor que incide en el deshielo. De igual forma es importante entender que de acuerdo con el resultado obtenido la asociación existente no indica que al aumentar el retroceso aumentaría el brillo solar y aunque se podría pensar que la relación es directamente proporcional, esto debe ser considerado en una sola vía ya que la relación establecida no es conmutativa desde ningún punto de vista. Es decir que: R = f(B) B = f(R) donde R: Retroceso y B: Brillo Como ya se dijo el retroceso glaciar no solamente es explicado por el brillo, ya que en dicho proceso inciden además de otros parámetros climáticos, algunos factores físicos como la pendiente y la naturaleza del substrato rocoso. También es importante tener en cuenta que el parámetro brillo solamente indica la cantidad de horas de sol registradas en una determinada zona, sin tener en cuenta las diferentes intensidades de los rayos solares. Las variaciones de intensidad podrían explicar en algún porcentaje las desviaciones de la serie estimada en relación con la serie representativa de retroceso utilizada para el análisis. Además de lo anterior, para el presente estudio se debe hacer la salvedad de que la exposición del glaciar a la cantidad de horas de sol debería tener una ligera diferencia ya que los datos de la estación climática utilizada para el estudio, si bien se toman sobre la misma vertiente y a poca distancia (13 kilómetros), podrían tener alguna disimilitud con la ocurrencia del brillo en la zona donde se realizan las mediciones glaciológicas. Desafortunadamente en Colombia la información climática en alturas superiores a los 4000 metros sobre el nivel del mar es supremamente escasa y solamente se cuenta con los registros de la estación seleccionada para el presente estudio y con datos desde el año 1994 de la estación "Laguna del Otún" ubicada un poco más cerca del área de monitoreo glaciológico (5kms aprox). Este aspecto limita cualquier investigación que se desee realizar, en la búsqueda de factores que reflejen la actual "desestabilización" de los glaciares nacionales. Dado que el comportamiento climático puede ser más húmedo por el costado este de la cordillera (hipótesis por comprobar), es importante tener en cuenta que las variables climatológica y glaciológica (retroceso) relacionadas en el presente estudio, han sido medidas sobre la misma vertiente (oeste). Por lo anterior, los resultados no se pueden generalizar a la totalidad del volcán nevado Santa Isabel; sin embargo se podría generar cierta relación entre los resultados obtenidos a través de los datos longitudinales, con los datos de superficie calculados a través de fotogrametría. En una de las comprobaciones del modelo estimado, ante la presencia de datos extremos se excluyeron algunos datos que se consideraron “con ruido”, debido a que la experiencia en las mediciones demuestra que la disminución de masas glaciares sobre una vertiente es muy homogénea a lo largo de sus partes bajas, hecho que no se da cuando existe un cambio brusco de pendiente. Casos como este en el que una mayor inclinación de la pendiente aumenta el índice de retroceso, no deben ser tenidos en cuenta, si el objetivo es relacionar el deshielo con el comportamiento climático. En cuanto a la presencia de fenómenos climáticos extremos, la información de la estación las Brisas permitió encontrar algunos meses con valores altos de brillo (sin ser estos exagerados) en los periodos "Niño" octubre/86-diciembre/87 y junio/91-mayo/92. Sin embargo, debido a que la relación brillo-retroceso se estableció acumulando la cantidad de horas de sol para cada periodo de medición de retroceso, no se visualiza un comportamiento bien definido durante la presencia de estos fenómenos. También es importante mencionar que a causa de vacíos en la información, la complementación de la serie no permitió establecer la totalidad de los valores extremos durante la ocurrencia de dichos fenómenos. CONCLUSIONES De acuerdo con la relación de asociación establecida se deduce que el brillo solar incide en un alto porcentaje en el proceso de fusión del glaciar de la vertiente occidental del volcán nevado Santa Isabel. Lo anterior, sumado a que los valores máximos observados en la distribución espacial del brillo solar para la estación "Las Brisas" no son tan altos como en zonas más bajas, confirman la extrema sensibilidad de los glaciares a la variabilidad climática. Por esta razón un estudio profundo de ellos permitirá conocer y determinar cambios climáticos de alta resolución en una zona tan importante como lo es la franja tropical. La poca o nula información a nivel de clima con que se cuenta no ha permitido establecer y llegar a mejores conclusiones a cerca de la incidencia de algunos factores climáticos en el proceso de deglaciación. El área del Parque Los Nevados donde se localizan los volcanes nevados del Tolima, Santa Isabel y El Ruíz, así como las dos estaciones más altas del país y por encima de los 4000 m.s.n.m. es la única área nevada del país donde se pueden realizar algunos estudios que conlleven a determinar dicha incidencia. Para las Sierras nevadas del Cocuy y Santa Marta, así como el volcán nevado del Huila, no se dispone de información climática con la cual se pueda evaluar la relación clima-glaciar. No obstante, existir evidencias de que fenómenos extremos cálidos para Colombia, como "El Niño", aceleran el deshielo en más del doble para un año normal (IDEAM, 1998), los acumulados de brillo entre periodos de medición no permitieron determinar con claridad esta incidencia. La variabilidad de parámetros climáticos como el brillo solar entre otros, son muy importantes en el decrecimiento de los glaciares tropicales. Pocas cantidades de horas de exposición de un glaciar a los rayos del sol, contribuyen a la formación de nieve a nevisca atenuando el proceso de deglaciación. Opuesto a lo anterior, cuando existe poca nubosidad, la radiación solar actúa libremente sobre la superficie glaciar incrementando de gran forma el derretimiento del hielo. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS BERNAL, G. (1986): Régimen del brillo solar en Colombia. Instituto de Hidrología, Meteorología y Adecuación de tierras (HIMAT): 12-15p. Bogotá. FLOREZ, A. (1992): Los nevados de Colombia: Glaciales y Glaciaciones, en: Análisis Geográficos No. 22, IGAC, 95p. Bogotá. IDEAM (1998): El Estado del Medio Ambiente en Colombia. Bogotá. IDEAM (1998): Estado actual de los glaciares. http://www.ideam.gov.co IDEAM (2001): Base de datos de brillo solar. Bogotá. IDEAM, UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA (1997): Geosistemas de la Alta Montaña. Inédito. Bogotá. IGAC (1994): “Proyecto caracterización de los glaciares colombianos", informes finales. Bogotá. REICHERT, B. (2001): Natural climate variability as indicated by glaciers and implications for climate change: a modeling study. Max Planck Institute for Meteorology. Hamburg, Alemania. http://www.ldeo.columbia.edu/