Mapeo de glaciares: velocidad y evolución del hielo

Por qué medir un glaciar desde el aire

Los glaciares responden al clima con cambios de espesor, de velocidad y de extensión. Medirlos a pie es lento y arriesgado: grietas, seracs, pendientes fuertes y una temporada de campo corta. Las balizas y los perfiles GNSS dan datos muy precisos, pero en puntos aislados.

El dron cubre el glaciar entero con resolución de centímetros. La superficie que se cubre por jornada depende del terreno, del sensor, de la resolución pedida, del espacio aéreo y de la planificación; la fijamos en el plan de vuelo de cada campaña. Cada campaña deja un modelo de superficie y una ortofoto fechados, y al compararlos con los de otra fecha se obtiene el cambio en toda la superficie, no solo en unos puntos. Las imágenes de satélite abarcan regiones enteras, pero con píxeles de metros; el dron llega al detalle que piden los glaciares pequeños, las grietas y los frentes.

Cómo capturamos: fotogrametría multitemporal y LiDAR

Volamos el glaciar y su entorno con cámara RGB métrica y, cuando la superficie lo pide, con LiDAR. La fotogrametría da la ortofoto y modelos densos donde el hielo tiene textura: grietas, derrubios, morrenas. El LiDAR no depende de la textura, así que complementa a la fotogrametría en nieve reciente y en superficies muy uniformes.

Sobre el hielo no sirven los puntos de control fijos, porque se mueven con él. Los colocamos en roca estable alrededor del glaciar y los medimos con GNSS RTK; el dron vuela además con posicionamiento RTK. Así los modelos de todas las campañas quedan en el mismo sistema de referencia, y la comprobación se hace sobre terreno estable, que no debería cambiar entre fechas.

La exactitud de cada modelo se expresa como error medio cuadrático (RMSE) en el sistema de referencia del proyecto (ETRS89 / UTM, con alturas ortométricas salvo que se pida otra referencia). Se comprueba sobre puntos de comprobación independientes en roca estable, que no entran en el ajuste. Depende del sensor, del GSD, del apoyo en campo y del estado de la superficie. La exactitud de cada campaña se acuerda en la propuesta y se documenta en el informe de control.

Las campañas se planifican al final de la estación de fusión, cuando la nieve del año cubre menos superficie, y se repiten en la misma época para que las comparaciones sean homogéneas.

Dirección y velocidad del flujo por correlación de imágenes

Para saber cómo se mueve el hielo comparamos las ortofotos, o los sombreados del modelo, de dos fechas mediante correlación de imágenes. El algoritmo busca cada rasgo de la superficie (una grieta, un bloque, una mancha de derrubios) en la imagen posterior y mide cuánto se ha desplazado. El resultado es un campo de vectores de desplazamiento sobre todo el glaciar.

Dividiendo el desplazamiento entre el tiempo transcurrido se obtiene la velocidad horizontal, normalmente en metros al año, y su dirección en cada punto. Los vectores se filtran por la calidad de la correlación y por su coherencia con los vecinos, y la incertidumbre se estima con el desplazamiento aparente en roca estable, que debería ser nulo.

Balance de masa geodésico, grietas y retroceso del frente

La diferencia entre los modelos de elevación de dos fechas, MDS de la superficie del glaciar, da el cambio de cota en cada celda: dónde adelgaza el glaciar y cuánto. Integrado dentro del contorno del glaciar, con los dos modelos en la misma referencia y la misma malla, da el cambio de volumen y, con una densidad supuesta para el hielo y la neviza (habitualmente 850 kg/m³), el balance de masa geodésico del periodo. Es el mismo principio que una volumetría de obra, aplicado al hielo.

Sobre la ortofoto de cada campaña se cartografían las grietas, los seracs, las morrenas y el frente del glaciar. Comparando las posiciones del frente se mide el retroceso, en metros o en superficie perdida, y se documenta su evolución año a año.

Qué entregamos y para quién

De cada campaña, la ortofoto, el MDS y la nube de puntos. De cada comparación entre fechas, el mapa de velocidades con los vectores de desplazamiento, el mapa de diferencias de cota, el cambio de volumen y el balance de masa geodésico, y la cartografía de grietas y de posiciones del frente. Todo en ETRS89 UTM, en GeoTIFF, LAS y SHP, con un informe que recoge el método, el control sobre terreno estable y la incertidumbre de cada resultado.

Trabajamos para grupos de investigación en glaciología y cambio climático, administraciones con competencias en agua y medio ambiente y órganos gestores de parques nacionales y espacios protegidos. Organizamos las campañas en toda España desde Xàtiva, con las autorizaciones de vuelo y las del espacio protegido que correspondan.