SOIVIMAIRE
1. Les motivations du programme 2
II. Un programme développé dans le cadre d'un partenariat équilibré .4
III. Le calendrier des initiatives et des équipements 7
IV. Quelques rappels sur le fonctionnement, les méthodes d'étude et l'intérêt hydrologique d'un glacier 8
V. Les glaciers choisis pour l'étude 14
VI. Bilan des équipements en place 19
VII. Autres études souhaitées à la périphérie de ce programme 24
VIII. Comment assurer l'avenir de ce programme ? 25
IX. Conclusion 26
Références 28
Annexes 29 1. LES MOTIVATIONS DU PROGRAl\IME
1.1. La rareté des études de bilan sur les glaciers tropicaux.
Il existe jusqu'à présent très peu d'études sur les glaciers tropicaux. La mesure suivie des bilans <..Je masse, seule mesure qui permet d'Jpprocher la relation que les glaciers entretiennent avec le climJt, a été pratiquée sur un nombre très réduit de glaciers sous les basses latitudes (Annexe 1). Le Glacier Lewis, au Kenya, est le seul à réunir une série de mesures de bilans sur plus de vingt ans (Hastenrath, 1984). Mais il s'agit d'un cas isolé, qui plus est d'un glacier de petite taille dont l'hydrologie n'a pas fait l'objet de mesures suivies. Plusieurs glaciers des Andes du Pérou, en Cordillère Blanche notamment, ont eu leur bilan mesuré à partir de 1978 (Ames, 1985), mais ces mesures ont été malheureusement interrompues et offrent une série trop courte pour pouvoir être soumise à un traitement statistique. Il existe par contre un inventaire complet des glJciers des Andes du Pérou (Ames, 1988). Dans les Andes de Bolivie ce travail a été effectué par E. Jordan et vient d'être publié récemment (1991).
1.2. Le recul rapide des surfaces englacées dans les Andes des Tropiques.
Depuis la dernière crue historique importante, celle du Petite Age de Glace (1500-1900 ans AD,). la grande majoriré des glaciers de la planète onl connu un mouvement de retrait significatif. Dans les Andes, là où il est un peu documenté, ce recul a été continu et rapide depuis au moins les années 1930 et il tend encore à s'accélérer depuis k début des années 1980 (fig. 1). Il reste que. malgré la présence de nombreuses moraines de retrait en avant des fronts actuels, on situe malles dates exactes de cette dernière crue et les étapes qui ont marqué le retrait postérieur. Au Pérou comme en Bolivie, ce sont les petits glaciers, ceux qui culminent à une altitude inférieure à 5500 m., soit 300 à 500 mètres seulement au-dessus de leur ligne d'équilibre actuelle (5000-5300 m), qui enregistrent le recul le plus marqué. Leur existence même paraît menacée à une échéance de quelques décennics à peine si la courbe d'évolution climatique reste orientée dans le même sens qu'actuellement. On admet le plus souvent que la cause de ce recul est le réchauffement séculaire des températures. Celui-ci porterait à l'échelle mondiale sur un peu plus de 0.5°C. Dans les Andes, les stations météorologiques d'altitude donnent une élévation des températures de près de 1°C, plus rapide dans la deuxième moitié du siècle (fig. 2).
1.3. Les conséquences de ce recul.
.1. A l'échelJe mondiale:
On sait que les variations des glaciers mondiaux sont le principal facteur qui contrôle le niveau des océans. Celui·ci s'est élevé de 10 à 20 cm depuis le début du siècle et la contribution de la fonte des glaciers de montagne (hors-Pôles) il cette élévation eSl loin d'être négligeable (entre 25 ct 40%, d'après Lorius, 1991). Or, autant le recul glaciaire est bien documenté dans les glaciers de montagne des moyennes et hautes latitudes, autant il est très mal connu sous les latitudes tropicales. C'est pour cette raison que l'International Commission on Snow and Ice (TCST) de l'International Association of Scientific Hydrology (IA5H) a récemment recommandé qu'un effort tout particulier soit porté sur l'étude des glaciers des basses latitudes.
2 160,--,---,_,------,_--,----,_-.------,_,.----,_--.---,_...,----,_...,--.,_-.---. - VARlAt'ON (N tONGllUO ,"[ IROSI 1';0 - _~.NqS _ ~.E..2!!.O~(~_ .~~.' ~.f~ _'-~~~ 1<0 nu Ino - 1S.9 · 'S9 lJO . - 111 · 110 • 1 < · 19.< 110' - 19 0 • <0 - JO 10 R[tROUSO PRQr1[O,O 9.' r1[IROS/ANO \0 Figure. 1 : Variations en longueur du Glacier Broggi (Cordillère Blanche du Pérou) de 1968 à 1984. Noter l'accélération du retrait à partir de lYH1 (d'après Ames. 19H5). .2. A l'échelle régionale: Le recul glaciaire influe d'une façon variable mais significative sur le bilan hydrologique des bassins versants possédant des masses glaciaires. L'évaluation des ressources en eau de ces bassins versants serait incomplète si l'on ne prenait pas en compte le stock d'eau capitalisé sous forme de glace et l'évolution de ce stock au gré des variations du climat. L'apport en eaux glaciaires est loin d'être négligeable dans les bassins versants humides qui dominent l'Amazonie, surtout pendant la saison sèche où, avec des précipitations n'atteignant pas le 117 ou le 1110 de leur volume de saison des pluies, l'influence glaciaire pcut avoir un rôle régularisateur sur les débits. Selon Bourges et al. (1990), dans les hauts bassins versants du Rio Beni possédanl dcs surfaces englacées, la proportion des apports d'avril il décembre (période sèche) est 10% plus élevée que dans ceux qui n'ont pas ou très peu de glaciers. L'influence des eaux glaciaires augmente encore dans les bassins versants de l'AJtiplano où les précipitations sont plus faibles, de J'ordre de 600 mm/an. . La présence au pied des montagnes d'une capitale de J.5 million d'habitants dépendant largement pour son alimentation en eau et pour une bonne partie de son énergie électrique des caux 3 Photo .3 . le recul du GlacIer Ouest du Huavna PotoSI Jernèrc ,a morJI:Je -:u ?eut :\ge de Glace. Photo 4 : Le Massif du Huayna Potosi vu du SE. avec le Glacier de Zongo. (Photo extraite de E. Jordan, 1991). Photo 5 Partie supérieure du Glacier de Zongo (à gauche) et les Jeux ,ommets du Huayna POlosi. Photo 6 : Vue plong"ante du Sommet Sud du Huayna Potosi sur le Glacier de Zongo. Tout en bas, la Laguna Zongo qui recueille les eaux àu Glacier. Photo 7 : Partie moyenne àu Glacier de Zongo. "crs 520fJ nJ. lors de son équipement. ., .1':. ./ Phal:> S : Zone fronlale C~ Giacier cié ZO:lgC..'\UI(·: l,· r~c:.:: J~C~:J: uc~·c:),· :1~:t1~!kmenl par la Îact::1C. provenant des glaces, donne aux glaciers de cette zone une importance économique qui justifie que l'on y consacre un programme d'étude. C'est ce qui explique que ce projet glaciologique et hydrologique ait reçu immédiatement un accueil favorable à La Paz et qu'on ait pu engager ce programme dans le cadre d'un partenariat franco-boli vien. ') max. Monalsm,lIel Il 'a en Temoeralur 'a JalHesdurchschnll1 9 min. Monatsmitlel Fig. 2 : Maxima, minima et moyennes des températures depuis 1918 à La Paz. Le réchauffement porte sur plus de 1°C. Données de l'Observatoire San Calixto (d'après E. Jordan, 19(1). II. UN PROGRMtIME DEVELOPPE DANS LE CADRE D'UN PARTENARIAT EQUILIBRE Appartenant au C.N.R.S. et ayant sollicité un poste d'accueil à l'ORSTOM, j'obtenais à l'automne 1990 un rattachement à l'Unité de Recherche du secteur T.O.A. pour 2 ans. J'avais parmi mes objectifs de recherche celui de développer un programme glaciologique destiné à préciser la relation que les glaciers entretiennent avec le climat en milieu de haute montagne tropicale. Bien que ce programme ait eu pour finalité première de permettre une meilleure utilisation des glaciers comme indicateurs des modifications climatiques et d'évaluer leur rôle hydrologique dans les scénarios de reconstitution paléoclimatique -problématique de recherche qui est celle de mon Unité de Recherche de rattachement-, la nouveauté du sujet et les nombreuses implications de la glaciologie en matière de recherche fondamentale et appliquée, m'ont convaincu qu'il s'agissait là d'un axe de recherche qu'il fallait privilégier. Perspective partagée par l'équipe D.E.C. de l'ORSTOM présente en Bolivie. Cette dernière voyait l'occasion, jusque là non rencontrée, de préciser le rôle des eaux glaciaires dans le bilan hydrologique de hauts bassins versants dans un domaine de haute montagne tropicale. 4 Cependant, deux difficultés d'ordre structurel rendaient difficile le développement d'un tel programme dans le cadre de l'ORSTOM: 1) La glaciologie en tant que discipline autonome n'entre pas dans la problématique développée par le Département auquel je suis rattaché et n'est pas représentée à l'ORSTOM; 2) Ce programme se déroulait dans le cadre d'un poste d'accueil, concédé pour un temps limité, alors qu'il était indispensable pour le mener à bien, de mettre en place tout un réseau de mesures destiné à fonctionner sur plusieurs années, condition première pour obtenir des résultats utilisables et faire avancer la question. C'est pourquoi, il m'est apparu évident qu'il fallait conditionner le démarrage de ce programme à la rencontre d'un partenaire local motivé, doté de moyens matériels importants et intéressé dans les applications de cette recherche. La Compafifa Boliviana de Energfa Eléctrica S.A. (COBEE) produit et distribue le courant électrique de La Paz. Elle est à l'origine de l'important complexe hydroélectrique de la vallée de Zongo situé sur le versant amazonien des Andes. à moins de 100 km de la capitale. La spécificité de ce partenaire et j'intérêt qu'il porte à la gestion de l'eau d'un bassin versant englacé afin d'optimiser le rendement de ses centrales hydroélectriques, réunissaient les conditions idéales pour mettre en place et entretenir un dispositif susceptible de fournir des mesures sur le long terme. Il y avait là également une occasion de donner à cette recherche, et d'une façon équilibrée, un objectif à la fois fondamental et appliqué. Cependant. l'absence d'expérience de ce partenaire dans le domaine de la glaciologie impliquait que ce programme comprenne aussi un important volet de formation et de transfert des compétences. L'objectif à atteindre étant que le partenaire devienne peu à peu autonome dans"' la gestion du dispositif de mesure et que l'exploitation des données se fasse en commun. Par ailleurs, la glaciologie n'étant pas l'axe principal de mes recherches au C.N.R.S. -j'ai effectué occasionnellement quelques séries de mesures de bilan au Pérou et contribué à soutenir l'équipe locale impliquée dans ce type de recherche-, il était vital pour la crédibilité de ce programme qu'il se développe dans le cadre d'une collaboration scientifique étroite avec les milieux spécialisés de celle discipline. D'où les relations étroites nouées dès le début avec le Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l'Environnement (L.G.G.E.) du C.N.R.S. de Grenoble (France). Ainsi, la conception de ce programme a été soumise à l'expertise de ce Laboratoire, qui, à la demande de l'ORSTOM et grâce à son financement, a envoyé en mission un chercheur qui fait autorité en matière de glaciers de montagne, Louis Reynaud. D'autres collaborations avec ce Laboratoire sont prévues, notamment dans le cadre de la formation du personnel local (cf. infra). Enfin, pour donner à ce programme le retentissement international qu'il mérite, il a été prévu pour l'équipement du glacier de se conformer aux normes recommandées par Je World Glacier Monitoring Service, ce qui permettra aux bilans recueillis sur ce glacier de figurer dans le Glacier Mass Balance Bulletin publié tous les 2 ans. Finalement, si J'on veut avoir une idée de la façon dont les tâches sont reparties parmi les différents partenaires au sein de ce programme, on se reportera à J'organigramme suivant. 5 LA PARTIE llOLIVIENNE : COllEE 1) responsabilités: - support logistique (main d'oeuvre, gros travaux) - relevés topographiques - prise en charge des mesures de bilan, progressivement 2) utilisation des résultats: - exploitation des données appliquée à l'évaluation du potentiel hydraulique; - intérêt pour les mouvements de Ouctuation des langues glaciaires, dans la mesure où celles-ci peuvent mettre en péril les installations situées au-dessous 3) responsables: - Ing. E. Contreras (administration) - Ing. R. Vargas (terrain) La COBEE n'est impliquée par le programme que pour le Glacier de Zongo. LA PARTIE FRANÇAISE: ORSTOM (T.O.A. pour la glaciologie, D.E.C. pour l'hydrologie) 1) responsabilités: - initiative du projet - fourniture des appareillages scientifiques - encadrement et formation 2) utilisation des résultats - exploitation scientifique des données (détermination des paramètres entrant dans le bilan glaciaire, dynamique du glacier,. bilan hydrologique, etc...), en collaboration avec des chercheurs boliviens. 3) responsables: - B. Francou (U.R.1C) - J. Bourges et R. Hoorelbecke (U.R.2A) - P. Ribstein (U.R.2E) A la périphérie de ce "partenariat étroit", on trouve d'autres associés, à des titres et des degrés divers. - FRANCE : Le L.G.G.E. du C.N.R.S. de Grenoble: Louis Reynaud. - BOLIVIE : La Universidad Mayor de San Andrés (UMSA), par le biais d'une convention la liant à l'ORSTOM. 6 Le Club Andino Boliviano participe à la mesure des bilans du Glacier de Chacaltaya. Ce glacier fait l'objet d'une exploitation économique de la part de ce club. III. LE CALENDRIER DES INITIATIVES ET DES EQUIPEMENTS EN 1991 Quelques dates ont marqué le développement de ce programme au cours de l'année écoulée. En voici les principales; - novembre 1990 : Arrivé de B. Francou en poste d'accueil à la Mission de La Paz. - décembre 1990 Remise en fonction de la station thermographique et pluviométrique ORSTOM de Chacaltaya (5230 m), en accord avec le Département de Physique de l'UMSA. - janvier 1991 : Premiers contacts avec des partenaires boliviens possibles. - janvier 1991 : Premier contacts avec la COBEE, par l'intermédiaire de la CADE (dir. : Ing. Manuel Contreras). Accord de principe pour une participation au programme. - mars 1991 : Accord avec le L.G.G.E. de Grenoble pour : - l'expertise du programme -la vente d'une sonde à vapeur destinée aux forages. - avril 1991 : Accord de la section D.E.C. de l'üRSTOM en Bolivie pour sa participa tion active au programme. - juin 1991 : Arrivée de la sonde à vapeur. Début de la mission de L. Reynaud en Bolivie. - juillet 1991 Equipement du Glacier de Zongo avec J'aide logistique de la COBEE. Mise en place des balises de bilan-vitesse, topographie des balises et de la position du front du glacier. Conférence de L. Reynaud et de B. Francou à la Sociedad Boliviana de Ingenieria, organisée par la COBEE, pour présenter le programme. - août 1991 : Mise en place du dispositif de mesure météorologique autour du glacier. Mise en place du dispositif de mesure hydrologique sur le torrent émissaire du glacier (déversoirs et limnigraphe). Début des mesures mensuelles du bilan sur ce gl - septembre 199J : Dispositif ue mesure opératiollnel sur la Glacier de ZOl1go : premières mesures pluviométriques, thermographiques ct hyurologiques. première mesure mensuelle du hilan sur le Glacier de Chacaltaya: accord écrit avec le Club Andino Doliviano pour qu'il effectue les mesures mensuelles. 7 - octobre 1991 Séminaire de glaciologie à ['UMS1\. département de Géologie sur le thème : "Porqué estudiar los glaciares?". Cours et terrain (l5h.) (B. Francou). Communication au "Tercer Seminario Taller de la Red Nacional dc Cuencas Hidrograficas", Santa Cruz. 22-24 octobre 1991 : "Balance de un glaciar boliviano : el Huayna Potosi" (J. Bourges, B. Francou et P. Ribstein, 1991). Présentée par E. Salas (UMSA). Une communication est prévue en août 1992, après un an de mesure, dans une revue internationale de glaciologie. IV. QUELQUES RAPPELS SUR LE FONCTIONNEMENT, LES l\IETIIODES D'ETUDE ET L'INTERET HYDROLOGIQUE D'UN GLACIER IV.I Qu'est-ce qu'un glacier? Un glacicr est une masse Je glace. permanente à l'échelle humaine. qui s'alimente en eau solide. transforme cette eau en glace et la restitue sous forme de vapeur (évaporation/sublimation) ou liquide (eau du torrent émissaire). Ce gain et cette perte de masse s'analysent comme un bilan. A l'lchelle annuelle, l'alimentation prédomine dans la région haute du glacier (zone d'alimentation), tandis que l'ablation est dominante dans la région basse (zone d'ablation). Le passage d'une zone à l'autre se fait par une ligne, à peu près constante à l'échelle de quelques années, mais dont l'altitude peut varier sur une longue série d'années: c'est la ligne d'équilibre (en anglais: Equilibrium Line Altitude ou en abrégé: E.L.A.). Comme la dynamique du glacier consiste à transférer la masse de glace produite dans la zone d'alimentation vers la zone basse où elle va fondre peu à peu, c'est au niveau de la E.L.A. que le courant de glace atteint son flux maximum. La dynamique du glacier dépend de la quantité d'eau solide qui est stockée dans la zone d'alimentation, de la quantité fondant dans la zone d'ablation et, bien entendu, de la morphologie du lit rocheux sur lequel il s'écoule. Si le bilan est positif, le glacier s'épaissit, accroît sa vitesse, se dilate et le front parvient à avancer, ceci après un temps de latence plus ou moins long qui est fonction de la morphologie du lit du glacier et de la température régnant à ce niveau. . Si le bilan est négatif, le glacier se rétracte et, pendant un certain temps au moins, cette fusion accélérée alimente une hydrologie abondante. Ainsi, on peut considérer le glacier comme un système (L. Reynaud, 1991) dont le signal d'entrée vient du climat (quantité des précipitations, températures, répartition saisonnière de ces deux paramètres) et le signal de sortie consiste: 1) en une variation du volume de glace en mouvement, qui se traduit à terme par une avancée ou un recul du front, 2) en une variation du débit du torrent qui sort de ce front. IV.2. Comment mesure-t-on un glacier? Le bilan de mesure: 1) Dans la zone d'ablation, en plantant des balises dans le glacier. On les distribue sur sa surface de façon optimale, c'est-à-dire en constituant un réseau qui permette de rendre compte au mieux de l'évolution de l'ablation en fonction de l'altitude et de l'exposition. 8 Pour cela, on fore un trou de 6 cm de diamètre et de la m de profondeur dans la glace au moyen d'une sonde à vapeur (fig. 3) et l'on y enfile 5 barres en bois de 4x4 cm de section et de 200 cm de longueur. Elles sont reliées entre elles par une cordelette. Une lame de ressort fixée à la plus profonde permet d'éviter que l'ensemble ne remonte sous la poussée d'Archimède à cause de l'eau de fusion présente lors du forage (fig. 4). L'évaluation du bilan en un point consiste à mesurer sur une balise à différentes dates sa hauteur d'émergence au-dessus de la surface du glacier (fig. 5). 2) Dans la zone d'accumulation, un tel système est inopérant car il s'accumule plus de glace qu'il n'en fond. Aussi, pour apprécier la quantité d'eau solide (neige, grésil, givre) qui s'accumule au fil des ans, on creuse un puits pour retrouver la stratification naturelle du névé. La mesure (épaisseur/densité) de chaque strate permet ensuite d'évaluer la quantité d'équivalent-eau qui s'est accumulée chaque année. On peut aussi mesurer la stratification visible sur les lèvres des Fig. 3 : La sonde à vapeur fabriquée el commerciajisée au L.G.G.E. de Grenoble, mouèle lYH6. Dessin de L. Revnaud. 9 crevasses profondes el, en choisissant les sites Je façon optimale. on parvient à reconstituer les quantités J'eau précipitées annuellement sur 10-20 ans. A conJition toutefois que des années particulièrement sèches n'aient pas bouleversé la succession régulière des strates et fait apparaître des hiatus. Il faut pratiquer ces mesures sur plusieurs sites judicieusement choisis car l'accumulation est très irrégulière en haute montagne d'un lieu à un autre en raison de la turbulence de l'atmosphère. ~ " 1 Î l ' , 1 HIH~ ..JI' ~ i''--/-,-,,--l,~:i-'"'"--! i,~~/ I~ ,..J,.. ------( N 1 1 1 2 1 • 1 l ' 1 : 1 1 V :E l " 1 Il" ~II~ l " 1 :. J 1 1 3 ! .' /4 SX2=10rn. 1 5 Fig. 4 et 5 : La préparation des balises de bilan et le principe de la mesure du bilan une fois celles-ci mises en place. Avec toutes ces données, on peut évaluer le bilan de masse du glacier et apprécier son évolution (gain ou perte) en fonction des années. 10 L'expérience a montré que la valeur du bilan croît à peu près linéairement avec l'altitude jusqu'à la ligne d'équilibre au moins (fig. 6). Les droites matérialisant l'évolution de ce bilan avec l'altitude ont à peu de chose près la même pente chaque année: elles sont donc parallèles mais décalées dans un sens ou dans un autre selon les années. L. Lliboutry (1974) a tiré de ce fait d'observation un modèle d'évaluation du bilan ("le modèle linéaire") qui présente - Al '''UC Il.'.11.''. Gl ACIAR URUA SHRA JU 0 '971 Gl '979 19 tO j '" Q 191 , A lUI • lUI • '0 •e Figure fi : Distrihution du bilan en fonclion de l'altitude sur le Glacier Uruasilraju (Cordillère Blanche) il partir d'une dizaine de b 11 l'avantage: 1) de s'affranchir de la spécificité du site pour analyser la seule variation du bilan de masse scion les années: 2) de suivre le glacier avec un nombre restreint de balises. à condition que celles-ci soient implantées judicieusement: moins d'une vingtaine de balises dans la zone d'ablation pour un glacier de taille moyenne, dispositif complété par des mesures d'accumulation dans sa partie haute. Quant à la dynamique du glacler, elle est dépendante du bilan. Pour repérer les changements intervenant dans le courant de glace -volume de glace écoulé, vitesses-, qui traduisent un excès ou un déficit de charge dans la zone d'alimentation, on se livre à des mesures spécifiques. Les vitesses dans la zone d'ablation sont données par le relevé topographique annuel des balises de bilan. On complète le balisage en mettant en place transversalement à la langue glaciaire un ou plusieurs alignements de blocs peints. Dans le même temps. on relève la hauteur de la surface du glacier, ce qui permet d'avoir une mesure des variations de son épaisseur en fonction des années. Ces mesures topographiques sont faites une fois par an à partir de points fixes disposés sur les bordures du glacier, moraines ou parois rocheuses. Ces points sont ensuite reliés par triangulation à des points géodésiques connus. Enfin, on topographie précisément [a position du front du glacier. ce qui permet de suivre d'une année sur l'autre sa progression ou son recul. IV.3. La glaciation actuelle en Bolivie et les particularités des glaciers sous les tropiques Avec une superficie englacée de 562 km 2, la Bolivie vient au second rang, derrière le Pérou, des pays de la zone intertropicale en ce qui concerne l'importance prise par les glaciers. Elle possède 20.2% des glaciers tropicaux contre 70.7% pour le Pérou. L'essentiel de cette glaciation (99%) se cantonne dans la Cordillère orientale, avec une majorité de glaciers dans la Cordillère Royale (53%). C'est dans cette Cordillère, qui s'étend entre les 15°50' et 16°50' de latitude Sud, que se situent les glaciers étudiés. Sur les reliefs dominant la capitale, La Paz, entre [a Vallée de Zongo et la Cumbre. dans les massifs du Huayna PotoS! et de Chacaltaya, se rassemblent 5% des surfaces englacées du pays (données calculées par E. Jordan, 1991). Alors que les principaux paramètres climatiques entrant dans la détermination du bilan glaciaire sont assez bien connus dans les régions extratropicales, grâce à des séries de bilans mesurées sur 50 ans et plus, on apprécie encore très malles paramètres climatiques qui, sous les Tropiques, contrôlent l'évolution des glaciers. Dans ce type de milieu, la saison humide, favorable à l'accumulation sur le glacier, coincide avec la période durant laquelle le rayonnement solaire au sommet de la troposphère atteint ses valeurs les plus élevées. La nébulosité importante de cette saison atténue la valeur de l'insolation, mais cette perte est compensée par plusieurs autres sources de chaleur: chaleur diffuse à partir des nuages, chaleur sensible provenant de la pluie tombant sur la région basse du glacier, chaleur latente de condensation de l'air humide s'élevant en altitude. Dans ces conditions, il n'est pas étonnant que cette saison soit celle où les taux d'ablation enregistrés soient les plus élevés (Lliboutry, 1977; Kaser et Ames, 1989). En saison sèche, bien que le temps d'insolation effectif soit plus important en raison d'un ciel plus souvent dégagé, l'angle d'incidence de la radiation est plus faible et surtout les pertes de chaleur élevées par rayonnement nocturne font que les températures minimales sont sensiblement plus basses. Si bien que le rayonnement direct doit réchauffer le matin une glace à -10/-15°C en surface pour l'amener à son point de fusion. Dans la mesure où l'accumulation de neige atteint son maximum en saison humide alors que les températures sont élevées et l'isotherme O°C située dans la tranche alti métrique du glacier, on peut admettre que le niveau atteint par les températures au moment où ont lieu les précipitations est un facteur déterminant du bilan. Si les températures sont élevéees (isotherme 12 O°C à 5300/5400 m par exemple), le passage de la pluie à la neige se fait très haut et une partie importante du glacier est soumise à la fusion. On peut aussi supposer que le début (octobre-novembre) et la fin (avril) de la saison des pluies, périodes durant lesquelles les précipitations sont présentes mais espacées et l'intensité du rayonnement très élevée, jouent un rôle important dans le bilan annuel. Malheureusement, on ne dispose d'aucune mesure sur ces "intersaisons" car le bilan n'a jamais été évalué selon une périodicité mensuelle mais tout au plus deux fois par an (Ames, 1985). Enfin, la forte variabilité des précipitations durant l'ensemble du semestre humide (octobre-avril ou novembre-mai, selon les années) a certainement une incidence très forte sur le bilan du glacier. Alors qu'en zone temperée (hémisphère Nord), le glacier "peut compter" sur une longue période hivernale (octobre-mai) où l'ablation est nulle et l'accumulation exclusive l'orientation du bilan d'un côté ou d'un autre se jouant alors durant les trois mois d'été, juin-août-, en zone tropicale, la période susceptible de rendre positif ou négatif le bilan annuel est plus étendue. Il en découle que les bilans des glaciers tropicaux sont soumis à davantage de variations et que celles-ci sont, à échelle de temps courte, de plus grande ampleur que sur les glaciers des hautes latitudes (si, toutefois, la surface des glaciers n'est pas recouverte de produits morainiques, ce qui tend à amortir ces fluctuations). Ainsi, une saison des pluies chaude et très déficitaire comme celle de l'année "El Nino" de 1983 influe sur le bilan des glaciers des Andes intertropicales dans un sens nettement négatif (Francou, 1992). C'est d'ailleurs le cas, à des degrès d'intensité divers, de la plupart des années où le phénomène El Nino - Oscillation Sud (ENSO) est observé dans le Pacifique oriental. Inversement, une saison des pluies abondante et froide est garante d'un bilan de masse positif. Celui-ci peut être encore amplifié si la saison sèche est froide, à forte nébulosité et accompagnée de petites chutes de neige fréquentes. En première analyse, il semble donc: 1) que le niveau des températures influe de façon déterminante sur "l'état de santé" des glaciers tropicaux: c'est sans doute la cause principale du recul séculaire important qu'ils ont connu et qui s'est encore accéléré au cours de la décennie 1980-1990; 2) que les variations climatiques ont un effet particulièrement important sur les bilans des glaciers tropicaux. Ces glaciers tendent donc à amplifier ces variations par rapport aux glaciers des plus hautes latitudes; c'est en partie pour cette raison que les marges proglaciaires des petits glaciers montrent de multiples cordons morainiques. Ces cordons traduisent les nombreuses petites oscillations qui ont marqué le mouvement des front.. durant le siècle écoulé, oscillations sur lesquelles on ne dispose jusqu'à présent d'aucun point de repère chronologique. IV.4 Glaciers tropicaux et ressources en eau. Du fait que les températures sous les Tropiques sont rythmées davantage par le cycle d'insolation diurne que par l'oscillation saisonnière des isothermes comme dans les Alpes, il faut s'attendre à ce que la période de fusion soit très "hachée". Ce caractère donne aux valeurs des débit<; des torrents émissaires une allure en sinusoïde accentuée, avec des étiages nocturnes très creusés. Au niveau saisonnier, pour les raisons indiquées plus haut, les débits majeurs sont atteints en saison humide, période durant laquelle à la fusion importante due au rayonnement direct s'ajoute 13 l'effet des pluies ou des précipitations solides qui fondent immédiatement sur les marges rocheuses et dans la zone basse du glacier. Au niveau décennal, dans un contexte de retrait généralisé des glaciers dû principalement à la hausse des températures, le déstockage de l'eau contenue dans les glaces devrait avoir pour résultat de maintenir à un niveau élevé les débits des torrents émissaires. Mais il faut distinguer entre les petits et les grands glaciers. Les petits glaciers, comme celui de Chacaltaya, dont le sommet est situé tout près de la E.L.1\. apparaissent menacés de disparition si, comme tous les modèles de simulation du climat le prévoient, les températures poursuivent leur hausse régulière et augmentent de 2 à 4°C à l'horizon de la fin du siècle prochain. Déjà avec la valeur la plus basse prévue, on peut s'attendre à voir passer la E.L.A. au dessus de 5500 m, soit à une altitude supérieure à celle du point culminant des cirques qui abritent ces petits glaciers et qui sont très nombreux dans toutes les Andes. En conséquence, ces glaciers qui ont déjà connu un recul sévère depuis le Petit Age de Glace, perdant entre 40 et 70% de leur surface, seraient condamnés. Avec eux, ce sont autant de réservoirs d'eau qui disparaîtront dans les prochaines décennies. Cette évolution prévisible augmente d'autant l'intérêt d'en étudier au moins un exemplaire er de suivre de près les modalités de sa disparition. Les grands glaciers dont la majeure partie de la surface se situe au-dessus du niveau de la E.L.1\. (cas du Glacier de Zongo) devraient amortir l'ampleur du recul dû au réchauffement car, dans l'hypothèse d'un maintien à un niveau constant des apports, ils recevront encore longtemps des précipitations solides sur une grande partie de leur surface. Le recul des glaciers aura sans doute d'importantes conséquences en matière hydrologique J'ici quelques décennies. Il sera intéressant d'essayer de déterminer à l'échelle d'un bassin versant comme celui de Zongo, qui possède de grands glaciers mais aussi de nombreux exemplaires Je petite taille, les conséquences que pourrait avoir une remontée de la E.L.A. à plus de 5500 m. Ceci est d'un grand intérêt économique quand on sait que le coût des équipements hydroélectriques a la particularité d'avoir des délais d'amortissement dépassant largement la décennie. V. LES GLACIERS CHOISIS POUR L'ETUDE Deux glaciers ont été sélectionnés : un grand, celui de Zongo, et un petit, celui Je Chacaltaya. Ils sont J'un intérêt inégal et cela a justifié un dispositif de mesure différent. V.I Le Glacier de Zongo : Il est connu aussi sous le nom de "Glaciar Embalse de Zongo'~ et forte le numéro 5150 dans l'inventaire de Jordan (1991). Il possède une surface d'environ 2.2 km ,une longueur de 3.2 km, une largeur maximum de 1.5 km dans sa zone d'accumulation. 38.2% de sa surface se trouve dans la zone d'ablation si l'on fait coincider la E.L.A. avec la courbe de niveau 5300 m, ce qui est raisonnable mais reste approximatif (fig. 7 et 8). L'altitude du sommet, au Huayna PotOS! Sur, est à 6000 m si on la mesure à l'altimètre (calé avant et après), soit quelques dizaines de mètres au-dessus de l'altitude qu'on lui attribue généralement. La zone d'accumulation est constituée d'une paroi de glace à 45°, puis d'une zone évasée et peu inclinée entre 5800 et 5600 m marquée par de profondes crevasses favorables à une analyse stratigraphique du névé. Puis, une zone plus raide accidentée par des séracs entre 5600 et 5200 m. L'exposition qui était SE jusque là devient franchement E jusqu'au front. 14 ,~ ..... 1 ,, ,, - ...... ,, ,,. .. ,-. . .--, .. -- " , ,, 1 -'.,.... " " ... : 1" ..'.' Figure 7 : Les Glaciers du Huayna Potosî et leur recul séculaire (pointillé) (repris de Jordan, 1991). La zone d'ablation est une langue de 1.5 km d'abord très peu inclinée, puis plus raide jusqu'au front (fig. 9). Le recul récent a fait apparaître un lac qui ne figure pas sur la photo aérienne de 1956. Depuis cette date, en se basant sur cette photo, on peut l'estimer à une quarantaine de mètres.Huit cent mètres en aval du front actuel, on distingue le niveau maximum atteint par ce glacier lors de la crue du Petit Age de Glace. La longueur de cc glacier et l'ampleur altimétrique de sa zone d'accumulation permettent d'y étudier sa dynamique. C'est la raison pour laquelle on y a mis en place un dispositif de mesure de ses vitesses. Le torrent émissaire, en aval du lac, est bien canalisé sur un bedrock peu perméable (granodiorite massive), ce qui permet de mesurer dans de bonnes conditions son débit quelques centaines de mètres en aval du front. 11 se jette ensuite dans un aqueduc qui court sur 8 km le long de la face Est du Huayna PotoS! en collectant J'essentiel des eaux glaciaires issues de ce versant au profit de Ja Laguna Zongo. C'est ce lac de barrage qui constitue la tête de l'équipement hydroélectrique de la vallée de Zongo (fig. 10). 15  5700 w • 02 km. -=:J Figure 8 : Le Glacit:r de Zongo topographie d'ensemble d'après pholographie aérienne et carte topographique au 1:50000. 6.0 km. ~a 5.6 5..4 52 19° 5.0 J km. 0 2 _E W __ SE NW __ESE WNW _ Figure 9 : Coupe topographique du Glacier de Zongo avec position de la E.L.A. HPS : Huayna Potosi Sud. 16 CHACALTAY A NEVADOS DEL HUAYNA POTOSI 85.395 mIs s n~. ~ .~ 86088 mIs 5 n.m. ~ ~J..Â~ ./'-- .~ LAGODEZONGO~.-J . '-~~ 4.650 mis. 5.n m. ~_-~~~ -,,_,,-- ZONGO ~ .-_. . --,.--~---,,- ~ ~~ 84264 mIs sn m t . TIQUIMANI* -~ ~ ...._~--~ . ~----,- ) - '. aOTlJLACA ,;:r PUEBLO COSCAPA J .L- JUl~1 ~ ) 4')2 mis sn m ~ CUTICUCHO ..; e a 2697 mIs. sn m. J,.....-k ~ 1 * FUTURAS PLANTAS Figure 10 : Système hydro-électrique de la Vallée de Zongo. Le bassin versanl utilisé a environ 2i-; km de longueur pour une dénivelée de 5 km. Le mèlre-cube d'cau sortant des glaciers du IIuayna POlOS) esl lurbiné H fois: huit centrales en cascade représentant une puissance installée de 113.9 MW (Croquis extrait de Historia y Proyecciones. doc. COBEE, l'NI). 17 V.2. Le Glacier ùe Chacaltaya (fig. Il) : Il mesure 12 ha environ, 730 m de longueur pour 270 m sur sa plus grande largeur. Il s'étend en versant Sud entre 5340 et 51ôO m. Seule la partie moyenne et basse peu inclinée (T en moyenne) se prête à des mesures de bilan. Du fait de la pratique du ski (ce glacier porte la plus haute station de ski du monde!), on a limité les mesures à la partie Est. Ce glacier étant un "glacier réservoir" (L1iboutry), qui se gonfle ou se contracte au gré des années selon que le bilan est positif ou négatif, on a limité les mesures au bilan lui-même, aux variations de sa surface et de son volume. Figure 11 : Extrait de la carte topographique au 1:50 000 de l'LG.M. avec Glacier de Chacaltaya (flèches) et station météorologique du Laboratoire de Physique Cosmique (avec autorisation). 18 VI. BILAN DES EQUIPEMENTS EN PLACE VLI. : Sur le Glacier de Zongo. 1.1. mesures glaciologiques (fig. 12) : - 15 balises de bilan-vitesse dans la zone d'alimentation entre 5200 et 4900 m; - 2 lignes de blocs peints perpendiculaires au glacier entre 5200 et 5100 m. - Une mesure topographique de chaque balise et de chaque bloc peint (angles horizontaux et verticaux) à partir de 4 bases situées sur la moraines de rive droite; ces bases ont leur point de référence marqué sur le bedrock; - Positionnement topographique du front avec 39 points (voir carte en annexe). • 1 l> 2 • :5 0 4 • • 5 • 6 ® 7 --- 8 ····..····9 ft 200m ~ 4800 COrT'lplelo hidro electrlco ZONClO f..f..f..Q-1100m Figure 12 :Le Glacier de Zongo. Position des différents équipements. 1 : sondages dans la zone d'accumulation. 2 : bases des relevés topographiques, 3: balises de bilan-vitesse, 4 : Stationhydrométrique de Huayna Jlaul. 5 : Station hydrométrique de Huayna I3as (ou Station Principale). () : pluviomètres totalisateurs. 7 : Station météorologique de la Plataforma de Zongo. H : moraine du Petit Age de Glace. 9 : contours incertains 19 'Olld~ ,.,;~ 9 ct 1(l : :U "laL.cr1 ('()!k~.... _J Il à vapeur JU ,,",ommt:t la wne d'ablation. vers Photo 5~O() Lé:71. ~kr.il::••.::'c .•""" Pho hIes les unes aux Juues (tenues par LoUIS Re~·n:l.lld). Elles to 11 ; Les barres lis"c dansbOis.. le.luaclrou e.de 10 r:l.~e. .. ont entoncc:c '.':"'"', ..; Photo 12 La parue émergente de la balise que l'on mesure chaque mois la balise K" 16 du Glacier de Chacaltaya. Au fond, la Cabana de Club Andino. ~'.~" .,. .. .. 9 ._"'" ~- -- -'---.,..-. -' .~ ··':'~I",,;y~~,: " ,'''.; !':~--r: ... _ ~ '''' . ~ - ...... -r--=-~ ._. Photo 13 et 14 Relevé topographique des balises: théodolite DKM ] et mire Stadia. :lt::C ; '.:. :" La mesure du bilan se fait selon une périudicité mensuelle, au moins pour les premières années. Ensuite, elle se fera en mai et en septembre, c'est-à-dire en tin ct en début de saison humide. La mesure de l'accumulation dans la partie amont du glacier est prévue en fin de saison humide, soit en avril. La périodicité des mesures topographiques est annuelle. Elle est centrée sur août. 1.2. Les mesures hydrologiques: Deux stations de mesure des hauteurs d'eau et des débits ont été installées. La première, appelée Huayna Haut, est située à l'exutoire du petit lac proglaciaire. Elle comprend: - une échelle Iimnimétrique - un déversoir triangulaire à lame mince avec un angle d'ouverture de 60° (fig. 13). ...E o IOcm 111.20 cm 1 cm .. 102 ...... ...E ..o E... ..o Figure 13 : Déversoir triangulaire, avec son prolongement rectangulaire. La station Huayna Bas est placée 50 m plus bas (en dénivelée) de la première de façon à recueillir la majorité des eaux d'infiltration du glacier à travers la moraine. Elle comprend: - une échelle limnimétrique et un déversoir, identiques à la première; - un abri dans lequel est installé un limnigraphe OTT X,."'( à bande déroulante et un canal à l'aval du déversoir pour effectuer les jaugeages. - un bassin d'une dizaine de m2 pour calmer la vitesse de l'eau et créer les conditions optimales de fonctionnement du déversoir. Rappelons que le limnigraphe fonctionne depuis septembre 1991. A partir d'une estimation du débit spécifique maximum d'environ 0.5 m3s- 1krn- 2, c'est un déversoir triangulaire à lame mince avec un angle de 60° et une hauteur de 20 70 cm qui a été choisi afin d'obtenir de meilleures precIsIons sur les débits de moyennes et basses eaux. Pour ce ~lacier, nous avons estimé que par le déversoir devait passer au maximum 1.1 m çl. Le déversoir triangulaire a été prolongé verticalement de 50 cm (fig. 14) pour pouvoir évacuer ce débit maximum. Un barème de calibration théorique, identique pour les 2 stations, peut être calculé en sachant que la hauteur d'eau sous le déversoir (hauteur de pelle) est en général supérieure à 70 cm. Au delà de cette valeur, le débit théorique est calculé en combinant déversoir triangulaire et rectangulaire (Tableau 1). f .cu"lmlento lIMNICR Ar 0 Y[RT[O[RO 1 1 (.ce'e ...... _ -.. _ --,.....-'--_ -_ . 1 1 .te AlA Figure 14 : Station hydrométrique de Huayna PotosÎ Bas. 21 Photo 16 et 17: La station hydrométrique de Huayna bas (4835 m) el le canal de jaugeage lors de la construction en août 1991. Photo 18 : Le front du Glacier de Zongo, vue de la Laguna. On distingue l'aqueduc et la voûte de la retenue. P!loto Il) : L'aqueduc recueillant les eaux glaciaires pour les emmener vers la lagune-réservoir du Zongo. Plu~ de 10 kilomètres d'aqueduc. de chaque coté de la vallée. permettent de .remplir cette lagune qui est à la tête du complexe hydra-électrique de Zongo. :-:. Tableau 1 : Barème théorique du déversoir triangulaire de 70 cm de hauteur et 60· d'angle d'échancrure et de son prolongement au delà de 70 cm. Hauteur à l'échelle (cm) 10 30 50 70 90 120 Débit total (Js-l) 2.5 39 137 315 598 1120 Le tableau 1 est calculé selon différentes formules théoriques (Kindsvater, Gourley) qui donnent des résultats pratiquement identiques. Afin de contrôler l'adéquation de ces formules théoriques, des jaugeages sont effectués lors de chaque visite dans le canal rectangulaire situé à l'aval du déversoir. La mise en place de cette station a donné lieu à d'importants travaux de terrassement (travaux réalisés par la CaBEE). 1.3. Les stations pluviométriques et thermographiques. Cinq pluviomètres totalisateurs ont été construits par la CaBEE et mis en place en août 1991. Ce sont des appareils d'un mètre de hauteur et d'une superficie de 2000 cm:?, donc d'une contenance de 200 litres. Dans chaque appareil, on a introduit 2 litres d'huile, soit une couche de 1 cm d'épaisseur, pour bloquer l'évaporation. Ils sont répartis autour du front du glacier en divers sites (figure 12 et carte hors-texte). Il est prévu un relevé de ces appareils chaque mois, lors de la tournée des mesures du bilan. Ce dispositif est complété par un pluviomètre situé à la "Plataforma de Zongo" à 4750 m. Un observateur de la CaBEE y est installé à demeure et effectue la mesure tous les jours. Ajoutons qu'il existe d'autres stations pluviométriques dans un rayon relativement proche: plusieurs fonctionnent dans la Vallée de Zongo, dont celle de Santa Rosa à 2500 m; une à Chacaltaya (5230 m) mise en place et relevée par l'auteur; une autre au camp minier de Milluni, associant la mesure des températures, a été remise en fonction récemment; enfin, on dispose des stations permanentes d'El Alto et de San Calixto situées dans l'agglomération de La Paz, cette dernière offrant une série de 85 ans. Il a été mis en place un thermohygrographe Richard-Pékly mécanique à bande déroulante offrant une autonomie d'un mois. Il est situé près du pluviomètre, à la Plataforma de Zongo, dans un abri-bois conventionnel de 1.80 m de haut fabriqué par la CaBEE. Le sol qu'il domine est recouvert d'herbes et de mousses. Il est relevé mensuellement par le même agent de la CaBEE. Les autres stations d'enregistrement des températures les plus proches sont celles de Chacaltaya, de La Paz - El Alto et de La Paz - San Calixto, cette dernière offrant une série de 60 ans -elle est cependant à utiliser avec précaution en raison de la densification du tissu urbain autour du site de mesure qui est intervenu à partir des années 50 (fig. 15)-. 22 '* S700 •• .900-.800 • FRONT·G L AC 1ER • • -À,..EL ALTO 1 • SANTA ROSA }-(~ ~ 2500 ~ LA PAZ '* '* PLATAFOAMA ZONGO CHACALTAYA uso S250 Figure 15 : Le système des mesures météorologiques installé à la proximité du Glacier de Zongo et à sa périphérie. •: hauteurs d'eau; -ce : stations complètes. 1.4. Autres mesures prévues à brève échéance ou à l'étude: . - Les relevés nivométriques dans la zone d'alimentation, déjà évoqués, prévus en avril de cette année; - Un sondage par sismique-réflexion au travers de la langue glaciaire sur 2 lignes parallèles pour obtenir le profil du bedrock. On pourra ainsi évaluer la quantité de glace passant par une section de la zone d'ablation chaque année, grâce aux vitesses et aux hauteurs de glace connues. Cette donnée a des applications dans certaines méthodes de calcul du bilan. VI.2 Sur le Glacier de Chacallaya : 2.1. La mesure du bilan: Elle est effectuée au moyen de 6 balises disposées entre 5230 et 5160 m (balises 16 à 21). On n'a pas pu planter des balises jusqu'au sommet, car entre 5230 et 5350 m, la pente se redresse à plus de 30" (fig. 16). Sur la partie gauche du glacier, les conditions de mesures ne devraient pas étre perturbées par la pratique du ski; 2.2. Il est prévu en 1992 de faire la topographie de ce glacier et d'utiliser éventuellement la sismique-réJlexion pour évaluer l'épaisseur du glacier et calculer son volume exact. 2.3. Rappelons qu'une station thermique est en place depuis plusieurs années à proximité du glacier, au Laboratoire de Physique Cosmique. Le pluviomètre de celte méme 23 station a été remis en fonction et fournit des données mensuelles depuis décembre 1990. ... _.... .' . , ...... -' .' L~(jJ '. ...••...... / .~ ...... Figure 16 : Equipement du Glacier de Chacaltaya avec: -glacier (pointillé) -balises de bilan (petits ronds noirs) -Cabana du Club Andino (rond noir) -Laboratoire de Physique Cosmique (station météorologique). -trait à barbules rectiligne: skilift -contour à barbules: position de la moraine du Petit Age de Glace. VII. AUTRES ETUDES SOUHAITEES A LA PERIPHERIE DE CE PROGRAMME Pour corn piéter cette étude centrée sur des évolutions actuelles, il serait souhaitable d'étendre l'analyse du recul glaciaire à l'ensemble du siècle écoulé. Aucune étude précise n'est disponible sur ce thème en Bolivie et au Pérou, la dernière publication remontant à Broggi (1943). Les sources historiques, dont celles que possède la COBEE et qui ne sont pas exploitées dans ce sens, pourraient nous aider à préciser deux points importants que l'on ignore encore: 1) Quand a eu lieu dans les Andes boliviennes le maximum du Petit Age de Glace ? Broggi, sur des sources historiques, le fixe vers 1860 au Pérou. 2) Quelles ont été les grandes étapes du recul? Retrouve-t-on les mêmes pulsations séculaires que dans les montagnes tempérées de l'Hémisphère Nord (Alpes) : décrue du début du siècle, crue des années 1920, décrue très marquée des années 1940-50, reprise des années 1960 et décrue des années 1980? 24 Une corrélation entre les variations des températures et des précipitations à l'échelle de ce siècle, en utilisant les séries longues de La Paz, et ces fluctuations glaciaires serait du plus haut intérêt pour préciser l'importance relative des paramètres climatiques entrant dans la détermination du bilan. Il est prévu que ce travail soit effectué par un étudiant se destinant à la préparation d'une thèse (cf. infra). VIII. COMMENT ASSURER L'AVENIR DE CE PROGRAMME? Les deux difficultés déjà signalées pouvant compromettre l'avenir de ce programme -un programme lancé dans le cadre d'un poste d'accueil et la glaciologie, une discipline scientifique non représentée à l'ORSTOM- constituent de sérieux handicaps. Mais ils sont compensés par deux avantages: . 1) Un partenaire bolivien solide et motivé par les applications de ce programme; 2) Une section hydrologique locale de l'ORSTOM complètement intégrée dans ce programme, lequel entre bien dans sa problématique de recherche en Bolivie. Ajoutons qu'il s'agit d'un programme relativement léger, peu coûteux dans la mesure où la participation du partenaire à la mise en place et au suivi des mesures est importante. Cependant, pour valoriser le rôle du partenariat et assurer le déroulement du programme sur la durée, il est indispensable de mener conjointement une action de formation. VIILI. Les actions de formation à conduire: Ces actions se situent à plusieurs niveaux: - Avec la COBEE : Elles ont déjà été largement entreprises. Une équipe de deux personnes est à même de réaliser régulièrement les mesures mensuelles de bilan; elles ont été initiées à la marche sur glacier et un équipement d'alpinisme minimal leur a été fourni. Il est toutefois indispensable qu'un agent de niveau ingénieur de cette entreprise reçoive une formation complémentaire sur le terrain et en laboratoire. Le principe de la formation en France, au L.G.G.E., pour un stage de 2 mois de l'Ingénieur Roger Vargas, hydraulicien responsable sur le terrain du programme à la COBEE, a été arrêté et les formalités administratives de cette demande ont été effectuées auprès des autorités compétentes. Ces actions s'inscrivent dans la perspective d'une autonomie progressive du partenaire dans le domaine de la mesure. - Avec l'Université Mayor de San Andrés: Un étudiant en géologie va prendre en charge Je thème du recul glaciaire séculaire et le traiter avec toutes les archives disponibles. Outre J'intérêt du sujet que J'on a déjà souligné, cela va permettre de relier le programme à l'Université, objectif répondant à la préoccupation constante de l'ORSTOM depuis qu'elle est installée en Bolivie. 25 '.: ::.1.,1 ,": ' .'.' Le thème étudié entre bien dans la problématique du programme glaciologique tout en étant bien distinct de ses applications, ce qui permettra d'~viter une certaine confusion parmi les parte na ires. VIII.2. L'encadrement du programme: L'encadrement du programme devra être poursuivi à plusieurs niveaux: - Au niveau des équipements: Bien que le réseau de mesure ne soit pas extraordinairement complexe à gérer, une période d'apprentissage et de "rodage" s'étendant sur plus d'un an est nécessaire. Etalonnage des appareils, remplacement des balises, relevés des hauteurs de neige à haute altitude, perfectionnement des mesures au gré des besoins ressentis au terme du premier cycle annuel. - Au niveau du traitement des données: Face à la multiplicité des données recueillies, les moyens d'archivage et de traitement par l'informatique doivent être obligatoirement envisagés. - Au niYeau de l'exploitation des résultats: En ce qui concerne l'hydrologie, la structure locale de l'ORSTOM prend en charge cette exploitation. Pour la glaciologie, le travail revient à l'actuel titulaire du poste d'accueil (B. Francou). Mais par la suite, il faudra envisager une convention entre le T.O.A. de l'ORSTOM et une structure compétente (le L.G.G.E. du C.N.R.S., par exemple) pour tirer le meilleur parti des données obtenues. Enfin, l'encadrement de l'étudiant en géologie se consacrant au programme devra être envisagé pour 1 ou 2 ans, temps nécessaire pour conduire à son terme un travail de thèse. IX. CONCLUSION Avec ce programme glacio-hydrologique, l'ORSTOM peut trouver plusieurs avantages. 1) L'évaluation des bilans glaciaires est un complément indispensable aux études hydrométéorologiques réalisées au cours des dix dernières années dans le cadre du Programme PHICAB des U.R.2A et U.R.1B.. 2) Elle constitue un point d'appui nécessaire à la modélisation du Lac Titicaca de l'U.R.2A et son application à la paléoclimatologie (Programme GEOCIT de l'U.R.IC). En cela, ce programme s'inscrit bien dans la continuité des actions de recherche engagées en Bolivie par l'ORSTOM. Au delà de ces objectifs, l'ORSTOM a l'occasion de s'implanter dans un domaine nouveau, la glaciologie, discipline fort bien placée dans les grands enjeux scientifiques actuels du domaine Terre, Océan, Atmosphère: le réchauffement de la planète, les variations du niveau 26 des océans, les grands bilans hydrologiques des domaines continentaux et montagnards, les ressources renouvelables. Installée en Bolivie, l'ORSTOM peut réaliser ce que personne jusqu'à présent n'a pu faire, à savoir: 1) Préciser à travers l'étude suivie du bilan d'un glacier quels sont les principaux paramètres qui contrôlent la relation climat-glacier en domaine tropical; 2) Modéliser la relation entre le bilan glaciaire et le bilan hydrologique à l'échelle d'un bassin versant en haute montagne tropicale. Ce programme s'inscrit dans le cadre d'un partenariat étroit. Une base solide sur le terrain permet d'assurer le maintien du dispositif de mesure sur une longue période tout en orientant le programme vers des objectifs de recherche appliquée. Une association avec le L.G.G.E. du eN.R.S. pennet de placer ces objectifs au meilleur niveau scientifique dans le domaine de la recherche fondamentale en glaciologie. Enfin, ce programme offre une"interface" intéressante entre deux Unités de l'ORSTOM, associées à celte occasion pour des recherches complémentaires. 27 REFERENCES Ames, A. (1985) : Estudio de mediciones glaciologicas efectuadas en la Cordillera Blanca por Electroperu S.A. : variacion y balance de masas de los glaciares y su contribucion en el caudal de las cuencas. L.G.G.E., Publication 457, 80 p. Ames, A. (1988) : Inventario de glaciares deI Peru. Hidrandina S.A., Huaraz, 105 p. Bourges, 1., Guyot, 1.L., Carrasco M., Barragan, M.C. et Cortés 1. 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N 121" (1 r \V \Volv.... rlO~ lIS,\ l,\b"'\..:l~ KOI:II r-..1111"': i\1:I ... la (~r' ~~. N 1.1)(" 5« \V 5 l'or.'Jiikull Nllrlil lu.:blltl (clllr:,1 1"'la,,d (.1"57'1' IX" 5.5' \V (, 110 rsji>k u Il Ea'i lu:l:llltl l'cllifai h d:IIHI (,.J" ·lIr N IX' \.5' \V 7 I\ustrl' Br\l~gl'rhrl'l'11 N·Sllll,I",·r~cl1 Svalbard n° 5.\'N Il'' 50' E X ~Iidlr(' Lovéflhrrl'Il N,S I"L,I"", ~l'II Sv:lih:lld 7X" 5T N I~" (lol' E 1) Ko,,!:svq;en N,SluL'I'Cr!:cII Svalbard 7X' 5ll' N I.\"r: 10 Ilans"recn N'SI"L'I"':r~c" S"al";lfd 77' OY N 15"~(l'E Il Alroil'reen NIW'W:I)' SOlllb No""ay (dO~5'N Y' .1 1)' r: 12 N,~artlshn;cl1 NI'."W:IY SOlllh NII""ay (d" ~.\' N 7" OS' E 1.3 Sillrhrecn N(YW;l)' ""lIlh Nllrw:lY (,1" .',j' N X"IlX' 1;, 1~ Cir:\,ubreen Ncw,t.:;IY Slllllh N"rw:IY (,1" Ill' N X" 1(." 15 E"~allrecn NIM·W:I~· Nnrlh Nurway (,...' \II' N l '" 51' l' 16 L,"!:rjordjnkulcn Nl'C'\\lay Nllrlh Nllfway 70" 07' N ~ 1" ~Y E , 7 Slorl:,,"c,:lrcn .~w('cl""ll Nllnh ,"'\'rtlen ('l'J ~..I' N IX" :~' " IX Ibl",,,.' !:'au:ir S\\'l"th:1I N'.'nh 5w~dl'n h7° ,<'.1' N IW' tri:, Il) Tari;tbl:b(i:irl'Il S\\"Tclt,,'/1 N(lnh SWl'(ll'n (,7" ~(,' ~ IX" (l)' 1'. 20 Rillkl1jictfl;1 SWl'dl'U Nnnh S \\'t,,'d..."n (,X" \15' N 1X"lI~' 1'. 21 SOIfcnlles f.'r.U1l.'"l: 1\lI'S J5' 07' N (,' 10' E 22 Sailli Surlin rr.lfllC ,\Ips JSo Il' N (,0 10' E 23 Grics SWlI/l'r1;II111 Alps ~(," ~(,' N XO 211' l'. 2J Limmcm SW'17erl:ulll 1\lps J(,O .( 1)' N X" W' E ~5 PI:rlulva SWll/crl:UIII l\lpS .1(," 511' N XV W' E ~(, Silvrclla S""V('rI;II111 Alps ~(,05I'N Ill" 115' E 27 Can:scr ";Ily 1I11 'S 4(,' ~7' N IW,l2'E 2X Il inlere,Sl'cr ncr 1\ u~t(la 1111" 4(,° JX' N 10° ~(,' E 2'J Kcs.q:lw:rndrcmcr '\lI'illl:J IIlp, 4(,° 50' N Ill" JX' E )0 Sonnbli(kkccs Au~l1la Alps J 7° Oll' N 12° )6' E ) 1 LeWIS Kcnya Moun! Kcnya 0° 09' S )7° 18' E .\2 GOIfaha.~hi USSR Cau(asus 4)° 12'N J2° )0' E B DJankual lJSSR C:ll'Cl.'l'S 4)° 12'N J2°4(,'E ]4 Abramov US SR Pam,,·AI;u )9° 40' N 71° )0' E )5 KarJootkak US SR Ticn Shan 42'0H'N 78° 16' E J6 No, 131 USSR Ticn Shan 41°5J'N 77°41'E )7 Wes\. Suyok USSR Ticn Sh:rn 41°47'N 77' 45' E )N Tuyuksu USSR Ticn Sh:m 4Jo 01')' N 77· 00' E W Igly TUYllksu USSR T.cn Sh:rn 4]° IXI' N 77° (J6' E 40 Mo 100 ylll,h niy USSR Ticn Shan 4]' (Xl' N 77° IK,' E 41 Kusmodcmyanskaya USSR T,cn Shan 4J°(X)'N 77° 06' E ~2 Pani/an USSR Ticn Shan 4]° 00' N 77· 06' E 4) Ol'llll.onikid/.c USSll T'cn SIl:rn 4]' (Xl' N 77° 06' E 44 Mayakovskiy US SR T,cn Shi'" 4J'(X)'N 77° (J6' E 45 Mamclova USSR Tien Shan 4)OCO'N 77° 06' E 46 Visyachie 1,2 USSR Ticn Shan 4)000'N 77° 06' E 47 Sary·Tor USSR Ticn Shi,n 41' 50' N 78° Il' E 4M Golubin USSR Ticn Shan 42' 27' N 7J' ]U' E 49 M;liiy IIklru USSll AI~li 50° OS' N M7°~S'E 5U LC"iy IIklru USSR 1I1~1J 50" OS' N 87°~I'E 51 Praviy Maru US Sil 1\ Il;Ii 50° OS' N 87° 44' E 52 Vodurudniy USSR AI~li -SooOI'N - 87'47' E 53 KOlclskiy USSR Karncllatka 5]° 14' N 158° 4'J' E 54 UruOIljihc S, Nu. China Ticn Shan 4Jo OS' N 86°~'J'E 30 ,""-- 90" 30' 60' .~ \ 00' 10' '0" 30' )O. 0- .', o' i 30' " JO' gIacief rna5 S balance ~rv alions: glacier mass baIanœ ObServations: .0 ert..,siv8 in'orm.alion • l summ.vy daLl • @ e...ensive ;nlormation • " summary data .. ------:'-:~7'.--~C-...:'-:-:------.::.----IJO-.,-.-----l --~::-.---- •....,~7'. 10' ,20" '50" ANNEXE 1 Distribution géographique des glaciers faisant l'objet de mesures de bilan suivies dans le Monde. Noter leur rareté sur la bande intertropicale et leur absence en Amérique du Sud (d'après: Glacier Mass Balance Bulletin, 1, 1991 (leSI, ETH, Zürich). " ..... --~:...... :~-~.:.:._~ ~,-~. .. ' _. ". ..~ ~' ~. ~z..:.~."---:...~.~-~;._ :~, -_ ...... ~~ ... ': .. ~ ~__c== ~:.::...-~ ...... - ... _ 1 ~ .... - , •• .... 001 -L1 Il! ! 4 o tlr:r.;:.r1;lQ U- • .(.Qal"O 0"'"0'1. 1' D~-cI g".:) r-../ ::.:<'.::.5:::;-.,;.5:::,~:::'~NiV(L CAC\1 METRO 8. P","\'TOP,,"'\'TOr:: E5TACION (J 2A:..lZt.S2A:...lZt.S (V~) c::::::::J?~".::sŒ ;:1ERnLLOIIGITUDINAL .,,--...•.,'-' CA'~LO,'~LACMLAC~L ••.•., C~\~L.A~mGUO o c.~~;:"o -"","," -- ,..;',~';~..,;....'"" -~~-~JI ;J:STA~::E:::LO -_.--_.- ;J:STA~::E:::LO ~ D ;:'L";~"'t:TRO CO'1PANIA BOLlvlANA DE EN("S!A ELEcrR/CA S.A. BOLBOL IVIA~l'll-t''l'll-t'' c,c"""1frc,c"""1fr LlO.LlO. ..... FRENTE DELGLACiAL ..- ~IUAYNA- .·POTOSI';:";:. frcue""...a :: lON~O.lONGO, ..,", ••••t.te cld... 1.""" [SCALA[SCALA: : ,:1: /000/000 "E"SUJ'tO:"E"SUJ'tO: Top,Top. O.O. CAMPOSCAMPOS O'i\UJO : Top.Top. O. 'A"POS'''"PO'.> ··tt:""'~l ...... ~,,:'- _.ù""'!:!!1·""'!L~.ll ".: '!i....~ __ ·~·e""'~"L!~.e"~~~~"': •• ~,VARC>A5~. ---'.'-=O:.,;:,.... ••• .. _ ro;'50ro;'50A~ : IIos-"'s- V"RC>A5 . f. A~ : '03'"'03 .,. IIIUORIUO GHP-01 t;' 1'-- " ! .' ANNEXE 3 Distribution des précipitations en fonction de J'altitude le long de la Vallée de Zongo (par mois ct total annuel). D'après Jordan, l SlSll. x 1000 m snm 5 814. mm ... ~ ,l,j'j l, .. 656mm H60 .11I1111r.. 14.95 mm 4 4250 3 2020mm 2113 mm 1/12505"" 2 2210 1974.-79 [aouL'uillet] 32 SVlVlARIO l. Las motivaciones del programa 2 11. Un programa desarrollado en el marco de una asociación equilibrada .4 JI 1. El calendario de las iniciativas y de los equipos 7 IV. AJgunas observaciones sobre el funcionamiento. los~ métodos de estudio y el interés hidrológico de un glaciar 8 V. Los glaciares elegidos para el estudio 14 VI. Balance de los equipos en el sitio 19 VII. Otros estudios deseados en la periferia de este programa 24 VIII. Cómo asegurar el porvenir de este programa? 25 IX Conclusión 26 Referencias 28 Anexos 29 1. LAS MOTIVACIONES DEL PROGRA1\IA 1.1. La rareza <.lelos estu<.lios <.lel balance en los glaciares tropicales. Hasta ahora existen pocos estudios sobre los glaciares tropicales. La medida seguida de los balances de masa, única medida que permite aproximar la relación que los glaciares mantienen con el clima. fue practicada sobre un número muy reducido de glaciares bajo latitudes bajas (anexo 1). El Glaciar Lewis, en Kenya, es el único para el que se dispone de una serie de medidas de balances de más de veinte años (Hastenrath, 1984). Pero se trata de un caso aislado, que concierne además a un glaciar pequeño cuya hidrología no ha sido objeto de medidas continuas. A partir de 1978, se midió el balance de varios glaciares de los Andes del Perú, sobre todo en Cordillera Blanca (Ames, 1985), pero dichas medidas lamentablemente fueron interrumpidas y ofrecen una serie demasiado corta para poder ser sometida a un tratamiento estadístico. Existe además un inventario completo de los glaciares de los Andes del Perú (Ames, 19R8). En los Andes de Bolivia ese trabajo fue realizado por E. Jordan y recientemente fue publicado (1991). 1.2. El retroceso rápido de las superficies glaciares en los Andes de los Trópicos. Desde la última crecida histórica importante, la de la Pequeña Edad de Hielo (1500-1900 años A.D.), la gran mayoría de los glaciares del planeta experimentaron un significativo movimiento de contracción. En los Andes del Perú, donde hay más documentación, el retroceso ha sido continuo y rápido desde al menos los años 1930 y tiende aún a acelerarse desde el principio de los años 1980 (fig. 1). Todavía, a pesar de la presencia de numerosas morrenas de contracción delante de los frentes actuales, se sitúa malla fecha exacta de esta última crecida y las etapas que marcaron la contracción posterior. En el Perú como en Bolivia, son los pequeños glaciares, que culminan a una altura inferior a 5500 m, o sea 300 a 500 metros solamente arriba de su linea de equilibrio actual (5000-5300 m), quienes registran el retroceso más marcado. Su existencia misma parece amenazada en un plazo de algunos decenios apenas si la curva de la evolución climática permanece orientada en el mismo sentido que actualmente. Se admite muy frecuentemente que la causa de este retroceso es el recalentamiento secular de las temperaturas. Este se produce a escala mundial en un poco más de 0.5°e. En los Andes, las estaciones meteorológicas de altura dan una elevación de las temperaturas de más de 1°C, más rápida en la segunda mitad del siglo (fig. 2). 1.3. Las consecuencias del retroceso. .1. En la escala mundial: Se sabe que las variaciones de los glaciares mundiales son el principal factor que controla el nivel de los océanos. Este se eleva de 10 a 20 cm desde el inicio del siglo y la contribución del derretimiento de los glaciares de montaña (sin incluir los Polos) a esta elevación, está lejos de ser despreciable (entre 25 y 40%, según Lorius, 1991). Ahora bien, así como el retroceso glaciar está bien documentado en los glaciares de montaña de las latitudes medias y altas, bajo las latitudes tropicales, es poco conocido. Es por esta razón que la International Commission on Snow and Ice (lCSI) de la Intemational Association of Scientific Hydrology (IASH) ha recomendado recientemente que sea dirigido un esfuerzo particular al estudio de los glaciares de las latitudes bajas. 2 - VARIA(ION [ti lONGllUD IM[ IROSI 1',0 ANOS R[ III0ce se AVANU lor-"-¡:- 140 "66 1970 • 1S., .IU 1)0 /1 •,, .1 • 17.0 71 · 1.4 • 2'.4 \lO 14 - ".0 • 41.4 /6 · 4 • • S) I 110 . 17 •o 2 • SJ o · So4 - SI.4 100 79'. · •. 4 - 66 1 1910 · l' .2 • ?I o 90 11 - 7. ) - IU .1 • 21.' -109. , lO .1 -H • .04.0 14 - zo ., - ISlo.O IlE , Iloe Eso 10 60 . ~ AVA He E A( , AOtlSO PIIO"'(010 9.6 ...(TIlOS/AÑO AÑOS ."g Figura 1: Variaciones del largo del Glaciar Broggi (Cordillera Blanca del Perú) de 1968 a 1984.:~olar la aceleración de la disminución a partir de 1981 (según Ames, 1985). .2. En la escala regional: El retroceso glaciar influye de una manera variable pero significativa sobre el balance hidrológico de las cuencas que poseen masas glaciares. La evaluación de los recursos en agua de esas cuencas sería incomplela si no se tuviera en cuenta el stock de agua capitalizado en forma de hielo y la evolución de ese stock al grado de las variaciones del clima. El aporle en aguas glaciares está lejos de ser despreciable en las cuencas húmedas que dominan la Amazonia, sobre todo durante la estación seca, cuando, con precipitaciones que no alcanzan el 117 o el 1110 de su volumen de estación de lluvias, la influencia glaciar puede tener un rol regulador en los caudales. Según Bourges et al. (1990), en las altas cuencas del Río Beni que poseen superficies cubiertas de glaciares, la proporción de los aportes de abril a diciembre (periodo seco) es 10% más elevada que en las que no tienen glaciares. La influencia de las aguas glaciares aumenta todavía en las cuencas hidrológicas del Altiplano, donde las precipitaciones en dirección al Oeste alcanzan muy rápido valores por debajo de 1000 mm, incluso de 600 mm/año. La presencia al pie de montañas de una capilal de 1.5 millones de habitantes, que depende ampliamenle para su alimenlación de agua potable y en buena parte para su energía eléctrica de 3 i - """.-- /~ ..,. ,.;...,.--~ Falo 3: El retroce~o d~1 C1bcíJr Oeste del HUJynJ Potosí Jetrás .!e :J m,m~:lJ Je b PequeñJ EcJJd ce !licio Foto 4: El macizo del Huayna Potosí visto desde el SE, con el Glaciar de Zanga (Foto tomada de E. lardan, 1991). Foto 5: Parte superior del Glaciar de Zanga (a la izquierda) y las COS cl:rniJres Jet Huayna Potosí. Foto' 6: Vista del Glaciar de Zanga desde la Cumbre Sur del Huayna Potosí. Abajo, la Laguna Zanga que recoge las aguas del Glaciar. Foto 7: Pane media del Glaciar de Zanga, hacia 5200 m, durante su equipo. ';~ ". .~;~~ -;'.~:. . " -...... ¡ ./...... /. IJ max. Monalsmitlel 11 10.8° Temperalur 10 Jahresdurchschnltl 9 mino Monalsmitlel Figura 2: Maxima, mínima y medianas de las temperaturas desde 1918 en La Paz. El recalentamiento alcanza a más de 1°C. Datos del Observatorio de San Calíxto (según E. lordan, 1991). 11. UN PROGRAl\'lA DESARROLLADO EN EL MARCO DE UNA ASOCIACION EQUILIBRADA Perteneciente al eN.R.S, solicité un contrato temporal (poste d'accueil) al ORSTOM y en noviembre de 1990, obtuve una incorporación por dos años a la Unidad de Investigación U.R.1 e del sector T.O.A. Entre mis objetivos de investigación, tenía el de desarrollar un programa glaciológico destinado a precisar la relación que mantienen los glaciares con el clima en ambiente de alta montaña tropical. Aunque este programa tenga como primera finalidad permitir una mejor utilización de los glaciares como indicadores de las modificaciones climáticas y valorar su rol hidrológico en los escenarios de recontitución paleoclimática -problemática de investigación que corresponde a mi Unidad de Investigación de incorporación-, la novedad del tema y las numerosas implicaciones de la glaciología en materia de investigación fundamental y aplicada, me convencieron que se trataba de un eje de investigación que había que privilegiar. Perspectiva que comparte el equipo D.E.C. del ORSTOM presente en Bolivia, quien veía la ocasión, hasta ahora no encontrada, de precisar el rol de aguas glaciares en el balance hidrológico de altas cuencas en un dominio de alta montaña tropical. 4 No obstante, dos dificultades de orden estructural hacían difícil el desarrollo del citado programa en el marco del ORSTOM: 1) La glaciología, como disciplina autónoma, no entra en la problemática desarrollada por el departamento al que estoy incorporado y no está representada en el ORSTOM; 2) Dicho programa se desarrollaba en el marco de un contrato temporal concedido por un tiempo limitado, mientras que era indispensable para realizarlo bien, instalar una red de medidas destinada a funcionar en varios años, condición primera para obtener resultados útiles y hacer avanzar la cuestión. Es por ello que me pareció evidente que había que condicionar el comienzo de este programa al encuentro de un asociado local motivado, dotado de medios materiales importantes e interesado en las aplicaciones de esta investigación. La Compañía Boliviana de Energía Eléctrica S.A. (COBEE) produce y distribuye la corriente eléctrica de La Paz. Es el origen del importante complejo hidroeléctrico del valle de Zongo, situado en la vertiente amazónica de los Andes, a menos de 100 km de la capital. La especificidad de este asociado y el interés que manifiesta en la ingeniería del agua de una cuenca hidrológica cubierta de glaciar a fin de optimizar el rendimiento de sus centrales hidroeléctricas, reunían las condiciones ideales para instalar y mantener un dispositivo capaz de proporcionar medidas durante largo tiempo. También era la ocasión de darle a esta investigación, un objetivo a la vez fundamental y aplicado. Sin embargo, la ausencia de experiencia de este asociado en el dominio de la glaciología, implica que este programa comprenda también un importante aspecto de formación y de transferencia de capacidades. El objetivo es lograr que el asociado llegue a ser poco a poco autónomo en la administración del dispositivo de medida y que el aprovechamiento de los datos se haga en común. Por otro lado, no siendo la glaciología el eje principal de mis investigaciones en el C.N.R.S. -ocasionalmente efectué una serie de medidas de balance en el Perú v contribuí a apoyar un equipo local implicado en este tipo de investigación-, era vital, para la credibilidad de este programa, que se desarrolle en el marco de una colaboración científica estrecha con los medios especializados de esta disciplina. De ahí las relaciones estrechas desde el principio con el Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l'Environnement (L.G.G.E.) del C.N.R.S. (Centro Nacional de Investigación Científica) de Grenoble (Francia). Así, la concepción de este programa fue sometida al peritaje de ese laboratorio, que a solicitud del ORSTOM y gracias a su financiamiento, envió en misión a un investigador quien es autoridad en materia de glaciares de montaña, Louis Reynaud. Están previstas otras colaboraciones con ese Laboratorio, especialmente en el marco de la formación del personal local (cL infra). En fin, para darle a este programa la repercusión internacional que merece, se ha previsto que el equipo en el glaciar se conforme de acuerdo a las normas recomendadas por el World Glacier Monitoring Service, lo que permitirá a los balances recolectados en el glaciar figurar en el Glacier Mass Balance Bulletin, publicado cada dos años. Finalmente, si se desea tener una idea de la manera en que son repartidas las responsabilidades en este programa, entre los diferentes asociados, nos remitiremos al organigrama siguiente: 5 LA PARTE BOLIVIANA: COBEE 1) responsabilidades: - soporte logístico (mano de obra, trabajos pesados) - levantamientos topográficos - encargarse de las medidas de balance, progresivamente 2) utilización de los resultados: - aprovechamiento de los datos aplicado a la energía hidráulica; - interés por los movimientos de fluctuación de las lenguas glaciares, en la medida que éstas puedan poner en peligro las instalaciones situadas por debajo. 3) responsables: - Ing. E. Contreras (administración) - Ing. R. Vargas (terreno) La COBEE sólo está implicada en el programa para el Glaciar de Zongo. LA PARTE FRANCESA: ORSTOIVI (T.O.A. para la glaciología, D.E.C. para la hidrología) 1) responsabilidades: - iniciativa del proyecto - suministro de aparatos costosos - marco y formación 2) utilización de los resultados - aprovechamiento científico de los datos (determinación de los parámetros que entran en el balance glaciar, dinámica del glaciar, balance hidrológico, etc... ), en colaboración con los investigadores bolivianos 3) responsables: - B. Francou (U.R.le) - J. Bourges y R. Hoorelbeke (U.R.2A) - P. Ribstein (U.R.2E). En la periferia de esta "asociación estrecha", se encuentran otros asociados, en diferentes grados. - FRA.!'\J"CIA : El L.G.G.E. del C.N.R.S. de Grenoble: Louis Reynaud. - BOLIVIA: La Universidad Mayor de San Andrés (UMSA), por el marco de un convenio que la liga al ORSTOM. 6 El Club Andino Boliviano participa en la medición de los balances del Glaciar de Chacaltaya. 111. EL CALENDARIO DE LAS INICIATIVAS Y EQUIPOS EN 1991 ¿Qué fechas marcaron el desarrollo de este programa durante el año pasado? He aquí los principales: - noviembre 1990 : Uegada de B. Francou en contrato temporal a la Misión de La Paz. - diciembre 1990 : Puesta en marcha de la estación termográfica y pluviométrica ORSTOM de Chacaltaya (5230 m), en acuerdo con el Departamento de Física de la UMSA. - enero 1991 : Primeros contactos con los posibles asociados bolivianos. - enero 1991 : Primeros contactos con la COBEE, por intermedio de la CADE (Dir.: Ing. Manuel Contreras). Acuerdo de principio para una participación en el programa (30 de enero). - marzo 1991 : Acuerdo con el L.G.G.E. de Grenoble para: - el peritaje del programa - la venta de una sonda a vapor destinada a las perforaciones. - abril 1991 : Acuerdo de la sección D.E.C. delORSTOM en Bolivia para su participación activa en el programa. - junio 1991 : Uegada de la sonda de vapor. Inicio de la misión de L. Reynaud en Bolivia. - julio 1991 : Equipo del Glaciar de Zongo con la ayuda logística de la COBEE. Colocación de las balizas de balance-velocidad. Topografía de las balizas y de la posición del frente del glaciar. Conferencia de L. Reynaud y de B. Francou en la Sociedad Boliviana de Ingeniería, organizada por la COBEE, para presentar el programa. - agosto 1991 : Colocación del dispositivo de medida meteorológico alrededor del glaciar. Colocación del dispositivo de medida hidrológico en el torrente emisario del glaciar (vertedero y limnígrafo). Inicio de las mediciones mensuales del balance en el glaciar. Equipo del Glaciar de Chacaltaya (6 balizas de balance). - septiembre 1991 : Dispositivo de medida operacional en el Glaciar de Zongo: primeras medidas pluviométricas. termográficas e hidrológicas. Primera medición mensual del balance en el Glaciar de Chacaltaya; acuerdo escrito con el Club Andino Boliviano para que efectúe las mediciones mensuales. 7 - octubre 1991 : Seminario de glaciología en la UMSA, departamento de Geología sobre el tema: "Por qué estudiar los glaciares?". Curso y terreno (15h.) (B. Francou). Comunicación en el "Tercer Seminario-Taller de la Red Nacional de Cuencas Hidrográficas", Santa Cruz, 22-24 octubre 1991: "Balance de un glaciar boliviano: el Huayna Potosí" (J. Bourges, B. Francou y P. Ribstein, 1991). Presentada por E. Salas (UMSA) Está prevista una comunicación en agosto 1992, después de un año de medición, en una revista internacional de glaciología. IV. ALGUNAS OBSERVACIONES SOBRE EL FUNCIONAMIENTO, LOS METOOOS DE ESTUDIO Y EL INTERES HIOROLOGICO DE UN GLACIAR IV.l. Qué es un glaciar? Un glaciar es una masa de hielo, permanente en la escala humana, que se alimenta de agua sólida. transforma esta agua en hielo y la restituye en forma de vapor (evaporación/sublimación) o líquido (agua del torrente emisario). Esa ganancia y esa pérdida de masa se analizan como un balance. En la escala anual, la alimentación predomina en la región alta del glaciar (zona de alimentación), mientras que la ablación es dominante en la región baja (zona de ablación). El paso de una zona a otra se hace por una linea más o menos constante en la escala de algunos años, pero cuya altura puede variar a lo largo del tiempo: es la linea de equilibrio (en inglés: Equilibrium Line Altitude, o abreviado: E.L.A.). Como la dinámica del glaciar consiste en transferir la masa de hielo producida en la zona de alimentación hacia la zona baja donde va a derretirse poco a poco, es en el nivel de la E.L.A. que la corriente de hielo alcanza su volumen máximo. La dinámica del glaciar depende de la cantidad de agua sólida que está almacenada en la zona de alimentación, de la cantidad que se derrite en la zona de ablación, y por supuesto, de la morfología del lecho rocoso por el cual fluye. Si el balance es positivo, el glaciar se espesa, aumenta su velocidad, se dilata y el frente llega a avanzar, ello después de un tiempo de latencia más o menos largo que está en función de la morfología del lecho del glaciar y de la temperatura reinante en su nivel. Si el balance es negativo, el glaciar se retrae y, durante cierto tiempo al menos, esta fusión acelerada alimenta una hidrología abundante. Así, se puede considerar un glaciar como un sistema (L. Reynaud, 1990) cuya señal de entrada viene del clima (cantidad de las precipitaciones, temperaturas, repartición estacionaria de estos dos parámetros) y la señal de salida consiste: 1) en una variación del volumen de hielo en movimiento, que se traduce en términos de un avance o un retroceso del frente, 2) en una variación del caudal del torrente que sale de ese frente. IV.2 Cómo se mide un glaciar? El balance de masa se mide: 1) En la zona de ablación, plantando balizas en el glaciar. Se las distribuye sobre su superficie de manera óptima, es decir constituyendo una red que permita captar la evolución de la ablación en función de la altura y de la exposición. Para ello, se hace una perforación de 6 cm de diámetro y 10 m de profundidad en el hielo por medio de una sonda a vapor (fig. 3) Yse introducen 5 barras 8 de madera de 4x4 cm de sección y 200 cm de largo. Están atadas unas a otras por una cuerdecilla. Una lámina de resorte fijada a la más profunda, permite evitar que el conjunto suba por el empuje de Arquímedes a causa del agua de fusión presente durante la perforación (fig. 4). La evaluación del balance en un punto consiste en medir en una baliza, en diferentes fechas, su altura de emergencia por encima de la superfice del glaciar (fig. 5) 2) En la zona de acumulación, un tal sistema es inoperante ya que se acumula más hielo de lo que se derrite. Asimismo, para apreciar la cantidad de agua sólida (nieve, granizo, escarcha) que se acumula al cabo de los años, se cava un pozo para encontrar la estratificación natural del nevado. La medición (espesor/densidad) de cada estrato permite enseguida evaluar la cantidad de equivalente-agua que se acumula cada año. También se puede medir la estratificación visible en los labios de las grietas profundas y, eligiendo los sitios de manera óptima, se llega a recontituir las cantidades de agua precipitadas anualmente en 10-20 años. Con la condición no obstante, que los años particularmente secos no hayan transtornado la sucesión regular de los estratos y hagan aparecer discontinuidades. Es necesario practicar mediciones en muchos sitios acertadamente elegidos, ya que la acumulación es muy irregular en alta montaña, debido a la turbulencia de la atmósfera. ...rj; : 3" ..... Figura 3: la sonda a vapor fabricada y comercializada en el L.G.G.E. de Grenoble, madeja 1986. Diseño de L. Reynaud. 9 Con todos esos datos, se puede evaluar el balance de masa del glaciar y apreciar su evolución (ganacia o pérdida) en [unción de los años. ~ , , , . , I i 1j H1 l.: ,:' ¡H~ -J ~ : ~ ¡ ¡¡ N ,~ .,' !:// I l' , .i------,-i:-// -- -- -,,' N I ., 2 " I ":. " I :!~" 7 ;t;; • ,1 '1" ~I~ " " l l 1 3 :' 4 5 x 2 =10 m. 1 I5 Figuras 4 Y5: La preparación de las balizas de balance y el inicio de la medición de balance, una vez colocadas. La experiencia ha mostrado que el valor del balance crece casi linealmente con la altura hasta la linea de equilibrio al menos (fig. 6). Las rectas que materializan la evolución de este balance con la altura tienen casi la misma inclinación cada año: por lo tanto son parelelas pero desfasadas en un sentido o en otro según el valor de los balances. L. Lliboutry (1974), sacó de esa observación un modelo de evaluación del balance ("el modelo lineal") que presenta la ventaja: 1) librarse de la especificidad del sitio para analizar la única variación del balance de masa según los años; 2) seguir el glaciar con un número restringido de balizas, a condición que éstas estén colocadas juiciosamente: menos de una veintena de balizas en la zona de ablación para un glaciar de 10 tamaño mediano « 3 km 2), dispositivo completado por medidas de acumulación en su parte alta. - AlTlllJOlll.•.n.... liLACIAR URUASHRAJU I I l ~ o '918 1 I Q 1919 j '" 1980 'Q '981 I .. '9&7 • 1geJ Figura 6: Distribución del balance en función de la altura en el Glaciar Uruashraju (Cordillera Blanca) a partir de una decena de balizas y durante 6 años. La E.L.A. (balance = O) está a 4930 m (según Ames, 1985). 11 En cuanto a la dinámica del glaciar, ésta depende del balance. Para identificar los cambios que intervienen en la corriente de hielo -volumen del nujo de hielo, velocidad-, que traducen un exceso o un déficit de carga en la zona de alimentación, hay que remitirse a medidas específicas. Las velocidades en la zona de ablación están dadas por el levantamiento topográfico anual de las balizas de balance. Se completa el balizaje metiendo en el lugar, transversalmente a la lengua del glaciar, uno o varios alineamientos de bloques pintados. Al mismo tiempo, se mide la altura de la superficie del glaciar, lo que permite tener una medida de las variaciones de su espesor. Dichas mediciones topográficas se hacen una vez al año a partir de puntos fijos dispuestos en los bordes del glaciar, morrenas o paredes rocosas. Estos puntos se reunen luego por triangulación a puntos geodésicos conocidos. En fin, se controla topográficamente precisamente la posición del frente del glaciar, lo que permite seguir de un año al otro su progresión o su retroceso (anexo 2). IV.3. La glaciación actual en Bolivia y las particularidades de los glaciares bajo los trópicos Con una superficie de glaciar de 562 km 2, Bolivia está en el segundo rango, detrás del Perú, para los paises de la zona intertropical en lo que concierne a la importancia que toman los glaciares. Posee 20% de los glaciares tropicales contra 70% que posee el Perú. Lo esencial de esta glaciación (99%) se acantona en la Cordillera oriental, con una mayoría de glaciares en la Cordillera Real (53%). Es en esta Cordillera, que se extiende entre los 15°50' y 16°50' de latitud Sud, que se sitúan los glaciares estudiados. En los relieves que dominan la capital, La Paz, entre el Valle de Zanga y la Cumbre, en los macizos del Huayna Potosí y de Chacaltaya se agrupan 5% de las superficies de glaciar del país (datos calculados por E. Jordan, 1991). Mientras que los principales parámetros climáticos que entran en la determinación del balance glaciar son bastante conocidos en las regiones extratropicales, gracias a series de balances medidos durante 50 años y más, se aprecia todavía muy mal los parámetros climáticos que, bajo los Trópicos, controlan la evolución de los glaciares. En este tipo de medio, la estación húmeda, favorable a la acumulación del glaciar, coincide con el periodo durante el cual la radiación solar en la cima de la tropósfera alcanza sus valores más altos. La importante nubosidad de esta estación atenúa el valor de la insolación, pero esta pérdida es compensada por varias otras fuentes de calor: calor difuso a partir de las nubes, calor sensible proveniente de la lluvia que cae en la región baja del glaciar, calor latente de condensación del aire húmedo que se eleva en altura. En estas condiciones, no es de extrañarse que esta estación sea aquella en que los índices de ablación registrados sean los más elevados (Lliboutry et aL, 1977; Kaser y Ames, 1989). En época seca, si bien el tiempo de insolación efectivo sea más importante en razón de un cielo más frecuentemente despejado, el ángulo de incidencia de la radiación es más débil y sobre todo las pérdidas elevadas de calor por radiación nocturna hacen que las temperaturas mínimas sean sensiblemente más bajas. De tal modo que la radiación directa debe calentar durante la mañana un hielo a -lO/-15°C en superficie, para llevarlo a su punto de fusión. En la medida que la acumulación de nieve alcanza su máximo en época húmeda mientras que las temperaturas son elevadas y la isoterma O_oC situada en el piso altimétrico del glaciar, se puede admitir que el nivel alcanzado por las temperaturas en el momento cuando tienen lugar precipitaciones, es un factor determinante del balance. Si las temperaturas son elevadas (isoterma O°C a 5300/5400 m por ejemplo), el paso de la lluvia a la nieve se hace muy arriba y una parte importante del glaciar está sometida a la fusión. También se puede suponer que el principio (octubre-noviembre) y el fin (abril) de la estación de lluvias, períodos durante los cuales las precipitaciones están presentes pero 12 espaciadas y la intensidad de radiación muy elevada, juegan un rol importante en el balance anual. Lamentablemente, no se dispone de ninguna medida sobre esas "interestaciones", ya que el balance no fue jamás evaluado según una periodicidad mensual sino a lo máximo dos veces por año (Ames, 1985). Finalmente, la fuerte variabilidad de las precipitaciones durante el conjunto del semestre húmedo (octubre-abril o noviembre-mayo, según los años) tiene ciertamente una incidencia muy fuerte sobre el balance del glaciar. Mientras que en zona temperada (hemisferio Norte), el glaciar "puede contar" con un largo período invernal (octubre-mayo) donde la ablación es nula y la acumulación exclusiva -poniéndose en juego entonces la orientación del balance de un lado o del otro, durante los tres meses de verano junio-agosto-, en zona tropical, el periodo susceptible de volver positivo o negativo el balance está más extendido. Se desprende entonces, que los balances de los glaciares tropicales están sometidos a más variaciones y que éstas están en la escala de tiempo corto de mayor amplitud que en los glaciares de las altas latitudes (si es que la superficie de los glaciares no está recubierta de productos morrénicos, lo que tiende a amortiguar sus fluctuaciones). Así, una estación de lluvias caliente y muy deficitaria como la del año de "El Niño" de 1983, influye sobre el balance en un sentido netamente negativo en los Andes intertropicales (Francou, 1992). Es desde luego el caso, en grados de intensidad diversos, de la mayoría de los años en que el fenómeno El Niño-Oscilación Sud (ENSO) es observado en el Pacífico oriental. Inversamente, una estación de lluvias abundante y fría es garante de un balance de masa positivo. Este puede ser aún amplificado si la estación seca es fría, de fuerte nubosidad y acompañada de frecuentes pequeñas caidas de nieve. En un primer análisis parece entonces: 1) que el nivel de las temperaturas influye de manera determinante sobre "el estado de salud" de los glaciares tropicales: es sin duda la causa principal del importante retroceso secular que han experimentado y que todavía se ha acelerado en el curso del decenio 1980-1990; 2) que las variaciones climáticas tienen un efecto particularmente importante sobre los balances de los glaciares tropicales; estos glaciares tienden entonces a ampliar esas variaciones en relación a los glaciares de las latitudes más altas: en parte es por esta razón que los márgenes proglaciares de los pequeños glaciares muestran múltiples cordones morrénicos. Estos cordones traducen las numerosas pequeñas oscilaciones que marcaron el movimiento de los frentes durante el siglo pasado, oscilaciones sobre las cuales no se dispone hasta la fecha de ningún punto de referencia cronológico. IVA. Glaciares tropicales ). fuentes de agua. Por el hecho que las temperaturas bajo los Trópicos son más rítmicas por el ciclo de insolación diurno que por la oscilación temporal de las isotermas como en los Alpes, es de esperar que el periodo de fusión esté más "puntiagudo". Este carácter da a los valores de los caudales de los torrentes emisarios, un aire de sinuosidad acentuado, con estiajes nocturnos muy escasos. A nivel estacional, por las razones indicadas arriba, los caudales mayores se alcanzan en estación húmeda, periodo durante el cual a la fusión importante debida a la radiación directa, se agrega el efecto de las lluvias o de las precipitaciones sólidas que se fundan inmediatamente en los espacios rocosos y en la zona baja del glaciar. 13 A nivel decenal, en un contexto de reducción generalizada de los glaciares debido principalmente a la elevación de las temperaturas, el desalmacenamiento del agua contenida en los glaciares debería tener como resultado mantener a un nivel elevado los caudales de los torrentes emisarios. Pero hay que distinguir entre los pequeños y los grandes glaciares. Los pequeños glaciares, como el de Chacaltaya cuya cumbre está situada cerca de la E.L.A., parecen amenazados de desaparecer si, como todos los modelos de simulación del clima lo preveen, las temperaturas continuan su elevación regular y aumentan de 2 a 4·C a fines del próximo siglo. Ya con el valor más bajo previsto, se puede esperar ver pasar la E.L.A. por arriba de 5500 m, o sea a una altura superior a la del punto culminante de los pequeños circos que abrigan esos pequeños glaciares y que son muy numerosos en todos los Andes. En consecuencia, estos glaciares que ya conocieron un retroceso severO desde la Pequeña Edad de Hielo, perdiendo entre 40 y 70% de su superficie, estarían condenados. Como ellos, son tantos tanques de agua que desaparecerán en los próximos decenios. Esta evolución previsible aumenta más el interés de estudiar al menos un ejemplar y seguir de cerca las modalidades de su desaparición. Los grandes glaciares, de los cuales la mayor parte de la superficie se sitúa por arriba del nivel de la E.L.A. (caso Jel Glaciar de Zongo), deberían amortiguar la Jmplitud de retroceso causado por el recalentamiento, ya que en la hipótesis de una conservación J un nivel constante de las precipitaciones, recibirán todavía durante largo tiempo precipitaciones sólidas en gran parte de su superficie. El retroceso de los glaciares tendrá sin duda importantes consecuencias en materia hidrológica dentro de algunos decenios. Sería interesante tratar de determinar en escala de una cuenca hidrológica como la de Zongo, que posee grandes glaciares pero también numerosos ejemplares de tamaño pequeño, las consecuencias que podría tener un ascenso de la E.L.A. a más de 5500 m. Esto es de un gran interés económico cuando se sabe que los costos de los equipos hidroeléctricos tienen la particularidad de tener plazos de amortización que pasan ampliamente el decenio. V. LOS GLACIARES ELEGIDOS PARA EL ESTUDIO Fueron seleccionados dos glaciares: uno grande, el de Zongo, y un pequeño, el de Chacaltaya. Ambos son de interés diferente y ello justificó un dispositivo de medida diferente. V.l. El Glaciar de Zongo: Es conocido también por el nombre de "Glaciar Embalse de Zongo" y lleva el número 5150 en el inventario de lordan (1991). Posee una superficie de alrededor de 2.2 km 2, un largo de 3.2 km, un ancho máximo de 1.15 km en su zona de acumulación. 38.2% de su superficie se encuentra en la zona de ablación si se hace coincidir la E.L.A. con la curva de nivel 5300 m, lo que es razonable pero todavía aproximativo (figs. 7 y 8). La altura de la cumbre, en el Huayna Potosí Sur, está a 6000 m si se la mide con el altímetro (regulado antes y después), o sea algunas decenas de metros por arriba de la altura que se le atribuye generalmente. La zona de acumulación está constituida por una pared de hielo a 45", luego de una zona ensanchada y poco inclinada, entre 5800 y 5600 m, marcada por profundas grietas favorables a un análisis estratigráfico del nevado. Luego una zona más empinada, accidentada por bloques de 14 hielo entre 5600 y 5200 m (séracs). La exposición que era SE hasta ahora se vuelve francamente E hasta el frente. I ,, I I ,,. ,. .., ., , .- .. -- .. , . , . , ,I \ . « ,, .l' • " . .., ...... -, , / I , -- ..-' .. ' ...... <3 --- -- .... \ t - , .. , '''''-'<"1 :-~~...".: Gj -"'.,"y' N I .' I I . , ,' ...,. I .-'. Figura 7: El glaciar del Huayna Potosí y su retroceso secular (punteado) (tomado de lardan, 1991). La zona de ablación es una lengua de 1.5 km al principio muy poco inclinada, después muy empinada hasta el frente (fig. 9). El retroceso reciente hizo aparecer un lago que no figura en la foto aérea de 1956. Desde esa fecha, basándose en esta foto, se puede apreciar a una cuarentena de metros. Ochocientos metros río abajo del frente actual se distingue el nivel máximo alcanzado por este glaciar durante el crecimiento de la Pequeña Edad de Hielo. El largo de este glaciar y la amplitud altimétrica de su zona de acumulación, permiten estudiar su dinámica. Es la razón por la cual se colocó un dispositivo de medida de sus velocidades. El torrente emisario, río abajo del lago, está bien canalizado en un bedrock poco permeable (granodiorita maciza), lo que permite medir en buenas condiciones su caudal algunos metros río abajo del frente. Enseguida se lanza en un acueducto que corre 8 km a lo largo de la cara Este del Huayna Potosí, recolectando lo esencial de las aguas glaciares surgidas de esa vertiente para provecho de la Laguna Zango. Es este lago de embalse que constituye la cabeza del equipo hidroeléctrico del valle de Zongo (fig. 10). 15 w ti 02km. -=:J Figura 8: El glaciar de Zongo: topografía de conjunto según fotografía aérea y mapa topográfico al 1:50000. HP S I tíO km. 37° 5.8 5.6 5.4 S2 19° 5.0 km. O 2 J W __ SE _E NW __ESE WNW- Figura 9: Corte topográfico del Glaciar de Zongo con posición de la E.L.A. HPS: Huayna Potosí Sur. 16 CHACALTAYA NEVADOS DEL HUAYNA POTOSI a 5.395 mis s n ~. / "~6.088mIs. s.n.m. .r--'~J.A.~ ~ LAGO DE ZaNGa ~ ~ . 4~.650mts. sn;ONGO ~ .:_=~ ?:~~~~--\;:r~~ a 4264 mis S n m .J. • TIOUIMANI* :--::::.=----' ~ ( ~ ~-, -:-~---_...------) .-...... --. ~ PUEBLO COSCAPA ; BOTlJLACA ~, ",lU'o)~k 1 ¡ 3 492 mis S n m. ~ CUTlCUCHO .J il 2 697 mis s n m. / ,../ .;.- ,,-eh * FUTURAS PLANTAS Figura 10: Sistema hidro-eléctrico del Valle de Zanga. La cuenca hidrológica utilizada en aproximadamente 28 km de largo por un desnivel de 5 km. El metro cúbico de agua que sale de los glaciares del Huayna Potosí es aprovechado por ocho cenlrales en cascada representando una potencia instalada de 113.9 MW (Croquis tomado de Historia y Proyecciones. doc. COBEE. 1991). 17 V.2. El glaciar de Chacaltaya (lig. 11): Mide 12 ha aproximadamente, 730 m de largo por 270 m en mayor anchura. Se extiende en vertiente Sur entre 5340 y 5160 m. Sólo la parte media y baja poco inclinada (7" en promedio) se presta a medidas de balance. Debido a la práctica del ski (este glaciar tiene la estación de ski más alta del mundo), se limitaron las medidas a la parte Este. Siendo un "glaciar tanque" (Lliboutry), que crece o se contrae a lo largo de los años, según sea el balance positivo o negativo, se limitó las medidas al balance mismo, a las variaciones de su superficie y de su volumen. Figura 11: Extracto del mapa topográfico al1 :50000 de 1'I.G.N. con el Glaciar de Chaca1taya (flechas) y estación meteorológica del Laboratorio de Física Cósmica. 18 VI. BALANCE DE LOS EQUIPOS VI.l Sobre el Glaciar de Zongo. 1.1. mediciones glaciológicas (fig. 12): - 15 balizas de balance-velocidad en la zona de alimentación entre 5200 y 4900 m; - 2 lineas de bloques pintados perpendicularmente en el glaciar, entre 5200 y 5100 m. Un levantamiento topográfico de cada baliza y de cada bloque pintado (ángulos horizontales y verticales) a partir de 4 bases situadas en la morrena de orilla derecha; estas bases tienen su punto de referencia marcado en el bedrock; posición topográfica del frente con 39 puntos (ver mapa en anexo). 1 •t> 2 • 3 o 4 • • S * 6 @ 7 ---8 ·······_·9 e 200m ~ 4800 completo hldroelectrlco ZONOC 4440-1100m Figura 12: El Glaciar de Zanga. Posición de los diferentes equipos. 1: sondeos en la zona de acumulación, 2: bases de levantamientos topográficos, 3: balizas de balance. 4: Estación hidrométrica de Huayna Alto, 5: Estación hidrométrica de Huayana Bajo (o Estación Principal), 6: pluviómetros totalizadores. 7: Estación meteorológica de la Plataforma de Zanga, 8: morrena de la Pequeña Edad de Hielo, 9: contornos incienos. 19 Foto 11: Las eslacas de madera aladas unas a otras (SOSIenidas por Louis Reynaud). Están hincadas en el hoyo de perforación. Foto 12: La parte emergente de la baliza que se mide cada mes: la baliza N" 16 del Glaciar de Chacaltaya. Al fondo, la cabaña del Club Andino. Foto 13 Y14: Levantamiento topográfico de las balizas: teodolita DKM ] Ymira Stadia. ,', " La medición del balance se hace según una periodicidad mensual, al menos para los primeros años. Luego se hará en mayo y en septiembre, es decir, a fines y a principios de la estación húmeda. La medida de acumulación en la parte río arriba del glaciar está prevista al final de la estación húmeda, o sea en abril. La periodicidad de las mediciones topográficas es anual y se efectúa en agosto. 1.2. Las mediciones hidrológicas: Fueron instaladas dos estaciones de medición de las alturas de agua y de los caudales. La primera, llamada Huayna Alto, está situada en la salida del pequeño lago proglaciar. Comprende: - una escala limnimétrica - un vertedero triangular de lámina delgada con un ángulo de abertura de 60· (fig. 13). La estación Huayna Bajo está situada 50 m más abajo (en desnivel) de la primera, para poder recolectar la mayor parte de las aguas de infiltración del glaciar. Comprende: - una escala limnimétrica y un vertedero, idénticos a la primera; - un abrigo en el cual se instaló un limnígrafo OTT XX de banda continua y un canal río abajo del vertedero para efectuar los aforos. - un estanque de diez m2 para disminuir la velocidad del agua y crear condiciones óptimas de funcionamiento del vertedero. Recordemos que ellimnígrafo funciona desde septiembre 1991. e u o 10 C Sl.20cm , Cm ... loZmm E u ...o e u o N~ Figura 13: Vertedero triangular. con su prolongación rectangular. 20 A partir de una estimación del caudal específico maxlmo de aproximadamente 0.5 m3s· 1km:!, ha sido elegido un vertedero triangular de lámina delgada con un ángulo de 60° y de altura de 70 cm. Para este glaciar, hemos estimado que por el vertedero debería pasar un máximo de 1.1 m3s· 1. El vertedero triangular fue prolongado verticalmente 50 cm (fig. 14) para poder evacuar ese caudal máximo. eecurrlma.nto 1I101HIGRAF o VERTEDERO I DJ I ~-- ",----,"" .--. -- . I I Figura 14: Estación hidrométrica de Huayna Potosí bajo. 21 Foto t~: El \(n(0(10 In.1:1gul.u tJc:I ih.:.. yru "'11,) ,,:M.5 mi. Al (0I1lJO.1.. u.~n.a l.:lngo. :...... ~. Foto 16 y 17: La estación hidrométrica del Huayna bajo (4835 m) y el canal durante la construcción en agosto 1991. foto 18: El frente del Glaciar de Zanga, vista de la Laguna. Se distingue el acueducto y la represa. L i: l ¡ 1 ~ ...... ~. rl".::·'I. '.,~\ l.. ::r:.:.- tl~:iJre' l1are Ik\"JrI:" hJci:1 la I:H:UI1J·renres~ de ."~.J ~ , .. ,'. '-..1;" 1\ I l .... : •• ... ,,: ~ ...;.. 1.. ,;" ,;cl \"Jlk. rCr~Jle:l llenar e'te l~ 'j"~' ~. C;l.:;..;.:;.~l ~ ~;~"J r:'!:l;~Il": hlL.:r.I~¡,;kc:tTlC(1 ..·· ...... l. L de ZClIlg.l. ; ~: . : Puede ser calculada una tabla de calibración teórica, idéntica para las dos estaciones, sabiendo que la altura de agua bajo el vertedero es en general superior a 70 cm. Más allá de este valor, el caudal teórico está calculado combinando vertedero triangular y rectangular. Cuadro 1: Tabla teórica del vertedero triangular de 70 cm de alto y 60° de ángulo de escotadura y de su prolongación más allá de 70 cm. Altura de la escala (cm) 10 30 50 70 90 120 Caudal total (ls-1) 2.5 39 137 315 598 1120 Otras fórmulas teóricas (Kindsvater, por ejemplo) dan resultados prácticamente idénticos. A fin de controlar la adecuación de esta fórmulas teóricas, se efectúan aforos durante cada visita en el canal rectangular situado río abajo del vertedero. La instalación de esta estación dió lugar a importantes trabajos de excavación (trabajos realizados por la COBEE). 1.3. Las estaciones pluviométricas y termográficas. Fueron construidas por la COBEE cinco pluviómetros totalizadores e instalados en agosto 1991. Son aparatos de un metro de altura y de una superficie de 2000 cm 2, cuyo contenido es entonces de 200 litros. En cada aparato, se introdujeron 2 litros de aceite, o sea una capa de 1 cm de espesor, para bloquear la evaporación. Están repartidos alrededor del frente del glaciar en diversos sitios (fig. 7 Ymapa en anexo). Está prevista una lectura de sus aparatos cada mes, durante la visita de medidas del balance. El dispositivo está completado por un pluviómetro situado en la "Plataforma de Zanga" a 4750 m. Un observador de la COBEE está instalado de forma permanente y efectúa la medida todos los días. Agreguemos que existen otras estaciones pluviométricas en un radio relativamente próximo: varios funcionan en el Valle de Zongo, de los cuales la de Santa Rosa a 2500 m; una en ChacaItaya (5230 m), instalada y leida por el autor; otra en el campo minero de Milluni, que asocia la medida de las temperaturas, fue puesta a funcionar recientemente; en fin, se dispone de estaciones permanentes de El Alto y de San Calixto, situadas en la aglomeración de La Paz, esta última ofrece una serie de un siglo. Se instaló un termohigrógrafo Richard-Pékly mecánico con cinta desplegable que ofrece una autonomía de un mes. Muy cerca se instaló un pluviómetro, en la Plataforma de Zanga, en un cobertizo de madera convencional de 1.80 m de alto, fabricado por la COBEE. El suelo donde se encuentra está cubierto de hierbas y de musgos. Es leido mensualmente por el mismo agente de la COBEE. Las otras estaciones de registro de las temperaturas más cercanas son las de Chacaltaya, de La Paz-El Alto y de La Paz-San Calixto, esta última ofrece igualmente una serie de un siglo -sin embargo, hay que utilizarla con precaución debido a la densificación del tejido urbano alrededor del sitio de medida ocurrido desde los años 1950 (fig. 15). 1.4. Otras mediciones previstas en breve plazo o en estudio: - Las lecturas nivométricas ya mencionadas en la zona de alimentación, previstas en abril de este año; . 22 * 5700 o • .900- 4800 • • FRONT-G L AC IER • ~L ALTO I~ SANTA ROSA ).--(PA~* '*' ,soo LA PLATAFO"MA ZONGO 050 CH ACALT AYA 5250 Figura 15: El sistema de mediciones meteorológicas instalado en la proximidad del Glaciar - un sondeo por reflexión-sísmica a través de la lengua glaciar sobre 2 lineas paralelas, para obtener el perfil del bedrock. Así se podrá evaluar la cantidad de hielo que pasa por una sección de la zona de ablación cada aflo, gracias a las velocidades y alturas de hielo conocidas. Este dato puede tener aplicaciones en ciertos métodos de cálculo del balance. VI.2 Sobre el Glaciar de Chacaltaya: 2.1. La medida de balance: Se efectúa por medio de ó balizas dispuestas entre 5230 y 51óO m (balizas 16 a 21). No se pudo plantar balizas hasta la cumbre, ya que entre 5230 y 5350 m la inclinación se yergue a más de 30· (fig. 1ó). En la parte izquierda del glaciar, las condiciones de medidas no deberían ser perturbadas por la práctica del ski; 2.2. En 1992 está previsto hacer la topografía de este glaciar y utilizar eventualmente la sísmica-reflexión para evaluar el espesor del glaciar y calcular su volumen exacto. 2.3. Recordemos que una estación lermográfica se encuentra alli desde hace varios años cerca del glaciar, en el Laboratorio de Física Cósmica. Puse en [unción el pluviómetro de esta misma estación, que proporciona datos mensuales desde diciemhrede 1990. 23 ..... _.... ./ , .' .- . •••••• J .' " óJ ...••.. 1tJ .' .".. ~ ,.' " N .' -,-A ...... Figura 16: Equipo del Glaciar de Chacaltaya con: glaciares (punteado) balizas de balance (pequeños círculos negros) Cabaña Club Andino (círculo negro) Laboratorio de Física Cósmica (estación meteorológica) raya rectilinea : skilift contorno: posición de la morrena de la Pequeña Edad de Hielo. VII. OTROS ESTUDIOS DESEADOS EN LA PERIFERIA DE ESTE PROGRAIVIA Para completar este estudio centrado en evoluciones actuales, sería deseable extender el análisis del retroceso glaciar al conjunto del siglo pasado. No se dispone de ningún estudio preciso sobre este tema en Bolivia ni en Perú, la última publicación se remonta a Broggi (1943). Las fuentes históricas que posee la COBEE y que no han sido aprovechadas en ese sentido, podrían ayudarnos a precisar dos puntos importantes que se ignoran aún: 1) Cuándo tuvo lugar en los Andes bolivianos el máximo de la Pequeña Edad de Hielo? Broggi, en base a fuentes históricas, lo fija hacia 1860 en el Perú. 2) Cuáles fueron las grandes etapas de retroceso? Se encuentran las mismas pulsaciones seculares que en las montañas temperadas del Hemisferio Norte: descenso del principio de siglo, crecida de los años 1920, descenso muy marcada de los años 1940-50, recuperación de los años 60 y descenso de los años 1980? Para precisar la importancia relativa de los parámetros climáticos que entran en la determinación del balance, sería de gran interés una correlación entre las variaciones de las temperaturas y de las precipitaciones en la escala del siglo, utilizando las series largas de La Paz, y estas fluctuaciones glaciares. 24 Está previsto que este trabajo sea efectuado por un estudiante que se dedique a la preparación de una tesis (cf. infra). VIII. ¿COMO ASEGURAR EL PORVENIR DE ESTE PROGRAMA? Las dos dificultades antes señaladas que pueden comprometer el porvenir de este programa -un programa lanzado en el marco de un contrato temporal (poste d'accueil) y la glaciología, una disciplina científica no representada en el ORSTOM- constituyen serios handicaps. Pero están compensados por dos ventajas: 1) un asociado boliviano sólido y motivado por las aplicaciones de este programa 2) una sección hidrológica local del ORSTOM completamente integrada en este programa, la cual entre bien en su problemática de investigación en Bolivia. Agreguemos que se trata de un programa relativamente ligero, poco costoso en la medida que la participación del asociado en la instalación y el seguimiento de las mediciones sea importante. Sin embargo, para valorar el rol del asociado y asegurar el desarrollo del programa en cuanto a la duración, es indispensable dirigir conjuntamente una acción de formación. VIII. Las acciones de formación que dirigir: Estas acciones se sitúan en varios niveles: - Con la COBEE: Ya fueron ampliamente emprendidas. Un equipo de dos personas puede realizar regularmente las medidas de balance mensuales. Fueron iniciadas a la caminata sobre el glaciar y recibieron un equipo mínimo de alpinismo. No obstante, es indispensable que un miembro de nivel ingeniero de esta empresa, reciba una formación complementaria en el terreno y en el laboratorio. Ha sido considerado el envío del Ingeniero Roger Vargas, hidrólogo responsable en el terreno del programa en la COBEE, a Francia, al L.G.G.E. para un curso de 2 meses, para lo cual se efectuaron las formalidades administrativas de esta solicitud ante las autoridades competentes. Estas acciones se inscriben en la perspectiva de una autonomía progresiva del asociado en el campo de la medición. - Con la Universidad Mayor de San Andrés: Un estudiante de geología se va a encargar del tema del retroceso glaciar secular y va a tratarlo con todos los archivos disponibles. Además del interés del tema que ya se subrayó, ello va a permitir de unir el programa a la Universidad, objetivo que responde a la preocupación constante del ORSTOM desde que se instaló en Bolivia. El tema estudiado entra bien en la problemática del programa glaciológico, siendo muy distinto de sus aplicaciones, lo que permitirá evitar cierta confusión entre los asociados. 25 VIII.2. El asesoramiento del programa: El asesoramiento del programa deberá continuarse en varios niveles: - en el nivel de los equipos: Aunque la red de medida no sea extraordinariamente compleja de administrar, es necesario un periodo de aprendizaje que se extienda a más de un año. Contraste de los aparatos, remplazo de balizas, lecturas de las alturas de nieve a alta altura, perfeccionamiento de las mediciones a medida de las necesidades experimentadas al cabo del primer ciclo anual. - en el nivel del tratamiento de datos: Frente a la multiplicidad de los datos recolectados, deben contemplarse obligatoriamente los medios de archivo y de tratamiento para la informática. - en el nivel de la explotación de los resultados: En el nivel de la hidrología, la estructura local del ORSTOM está encargada de este aprovechamiento. A nivel de la glaciología, el trabajo está a cargo del actual titular del contrato temporal (B. Francou). Pero más tarde, habrá que contemplar un convenio entre el sector T.O.A. del ORSTOM y una estructura competente (el L.G.G.E. del eN.R.S., por ~jemplo) para obtener el mejor partido de los resultados. En fin, la preparación del estudiante de geología que se dedique al programa, deberá contemplarse en 1 o 2 años, tiempo necesario para llevar a su término un trabajo de tesis. IX. CONCLUSION Con el programa glacio-hidrológico, el ORSTOM puede hallar varias ventajas. 1) La evaluación de los balances glaciales es un complemento indispensable para los estudios hidrometeorológicos realizados en el transcurso de los diez últimos años en el marco del Programa PHICAB de las U.R.2A y U.R.1B. 2) Dicha evaluación constituye un punto de apoyo necesario para la modelización del Lago Titicaca del U.R.2A y su aplicación en la paleoclimatología (Programa GEOCIT de l'U.R.1C). Por ello, este programa se inscribe bien en la continuidad de las acciones de investigación emprendidas por el üRSTüM en Bolivia. Más allá de estos objetivos, el ORSTOM tiene la ocasión de implantarse en un nuevo dominio: la glaciología, disciplina muy bien ubicada en los grandes ámbitos científicos actuales del dominio Tierra, Océano, Atmósfera: el recalentamiento del planeta, las variaciones del nivel de los océanos, los grandes balances hidrológicos de los dominios continentales y montañosos, los recursos renovables. Instalado en Bolivia, ORSTOM puede realizar lo que nadie hasta ahora a podido hacer, a saber: 26 1) precisar a través del estudio continuo del balance de un glaciar, cuáles son los prinCipales parámetros que controlan la relación clima-glaciar en dominio tropical; 2) modelizar la relación entre el balance glaciar y el balance hidrológico en la escala de una cuenca hidrológica en alta montaña tropical. Este programa se inscribe en el marco de una cooperación estrecha. Una base sólida en el terreno permite asegurar el mantenimiento del dispositivo de medida en un largo periodo orientando el programa hacia objetivos de investigación aplicada. Una asociación con el L.G.G.E. del eN.R.S. permite situar objetivos en el mejor nivel científico en el campo de la investigación fundamental en glaciología. En fin, este programa ofrece un vínculo interesante entre dos Unidades del ORSTOM, asociadas en esta ocasión por dos investigaciones complementarias. 27 REFERENCIAS Ames, A. (1985): Estudio de mediciones glaciológicas efectuadas en la Cordillera Blanca por Electroperú S.A.: variación y balance de masas de los glaciares y su contribución en el caudal de las cuencas. L.G.G.E., Publication 457, 80 p. Ames, A. (1988): Inventario de glaciares del Perú. Hidrandina S.A., Huaraz, 105 p. Bourges, J., Guyot, J.L., Carrasco M., Barragán, M.e. y Cortés, 1. (1990): Evoltion spatio temporelle des débits et des matieres particulaires sur un bassin des Andes boliviennes: le Río Beni. Hydrology in Mountainous Regions, Lausanne, Aoüt 1990. IAHS Pub!., 193,351-356. Bourges,1. Francou, B. y Ribstein, P. (1991): Balance de un glaciar boliviano: Tercer Seminario Taller de la Red Nacional de Cuencas Hidrográficas, Santa Cruz, 22-24 octubre 1991. Broggi, 1.A. (1943): La desglaciación actual de los Andes del Perú. Bol. SOCo Geol. Perú, 18,37 43. Francou, B. (1992): Medidas de balance efectuadas sobre un glaciar en la Cordillera Central del Perú durante "El-Niño" de 1983. Symp. "Former ENSO Phenomena in Western South America: Record of El-Niño events", Lima, 4-7 marzo 1992. Hastenrath, S. (1984): The glaciers of Equatorial East Africa. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, 305 p. lordan, E. (1990): Die gletscher der Bolivianischen Anden. Franz Steiner Verlag, Stuttgart, 397 p. Kaser, G. Y Ames, A. 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S HufsjOkll1l Nnrlh kcl:u.1 Central kelal"l r.t 0 57' N IX"WW 6 HofsjOkull Ea.sl IccI:uu Central kclantl 64° 40' N IX' IS' W 7 AuSIIC Orll~¡;erbrrcn N,Spil,bcr~cn Svalbanl 7Xo 53' N 11" 50' E 1I MidlIC Lov~nbrocn N· Spi lsbcr¡;en SV:llbaro 7Xo S3' N 12" 04' E 1) Kongsvc¡;cn N'Spil,bcr~cn Svalbard 7Xo SO' N 1)° E 10 Hambrccn N·Spi15bcr¡;cn Svalbartt 77° 05' N Is040' E 11 Álrolbrccn NIYW:ly SOUlh Norway 61° 4S' N S° 3\1' E 12 Ni¡;anIsbrccn NIJfWay SOlllh Norway 61° 43' N 7°0M' E 13 Slorbnccn N 17 Slor¡;I:K:i:lrcn Sw('{lcn Nonh SWC 21 San:nncs !'r,II1<:c Alps 45° 07' N 6° lO' E 22 Sainl Sorlin r:r:I11<.'C Alps 45° 11' N 6° lO' E 23 Gric~ Swiv.crl:u"1 Alps M.o 2(,' N XO 2(1' E 24 Limmcm Swill.crlaml Alps 4(,° 4')' N X" 5'J' E 25 PlalLalva Swiv.crland Alp~ 46°~)' N X" 5')' E 26 Silvrclla SwilZcrlallll Alps 46° sr N lO" OS' E 27 Carcscr ludy Alp~ 46° 27' N 10" 42' E 2X Hinu:rci~rcrner Au~lIin Alps 46° 4ll' N 10° 46' E 29 Kcs.9::lwandfcrncr AuslIia Alps 46° SO' N 10° 48' E 30 Soonblicld<.ecs Ausuill Alps 47° 08' N 12°36'E 31 Lewis Kenya Mounl Kenya 0° 09' S 37° IS' E 32 Garabashi USSR Caucasus 43° 12' N 42° 30' E 33 DjanJcual USSR Caucasus 43°12'N 42° 46' E 34 Abramov USSR Pamir·Alai 39° .la' N 71° 30' E 35 KarabalXak USSR Ticn Sltan 42° OS' N 7So 16' E 36 No, 131 USSR Ticn Sltan 41°S3'N 77° 41' E 37 Wesl. Suyok USSR Tien Shan 41° 47' N 77° 405' E 38 Tuyuksu USSR Ticn Shan 43° 00' N 77° 06' E 39 (gly Tuyuksu USSR Tícn Sh8n 43° 00' N 77° 06' E 40 Molodyoz.hniy USSR Tien Sltan 43° 00' N 77°06' E 41 Kosmodcmyanskaya USSR Ticn Sltan 43° 00' N 77° 06' E 42 Partiwn USSR Ticn Shan 43° 00' N 77° 06' E 43 Onlzhooiki¡J;¡.e USSR Ticn Shan 43°00'N 77° 06' E 44 Mayakovskiy USSR Ticn Shan 43° 00' N 77° 06' E 45 Marnclov8 USSR Ticn SIta n 43° 00' N 77° 06' E 46 Visyachie 1·2 USSR Ticn Shan 43° 00' N 77° 06' E 47 Sary·Tor USSR Ticn Shan 41° 50' N 78° 11' E 4S Golubin USSR Ticn SIta n 42° 27' N 74· 30' E 49 M~liy Akuu USSR Alwi 50° OS' N 87° 4S' E 50 Lcviy AklIu USSR AIUli SO· 05' N 87° 41' E SI Pr~viy Akuu USSR Allai 50° OS' N 87° 44' E 52 VOl!olX)(lniy USSR AII:li - 50° 01' N - 87° 47' E 53 Kozclskiy USSR Kamchalka 53° 14' N 15So 4IJ' E 54 Urumqihc S, No, China Ticn Shan 43° OS' N 86° 49' E 30 I~OO D 110 D 0 0 90" 60' JO' o· JO 80- 80 120 I~Oo 1&(/ I I ¡ \ \ ~-._-\- ... _....- ..- .. _~ ~~ .~~. lJ.I ...l'~ 16' '<:;1;> "'" . '"" 6Cf' 60' u 110' 0. '.. I JO'f- JO' Jrt JO' Q ~.. I Q;;a /~ 0- O" O· :~...." 'r&(f('~ .P"' J ".. ~_ ... ,., ...... '.., ... jY._ A \. l,I '>¡, 30°:_ JO' JO' JO' glac1er mass balance Ob!ervalI0n!: glacior mass balanco obsorvaOons: ~ . 0 eJ'le"!iv9 tn!ormallon I • @ oxtonsivo inlormalion • 1 !ummary oala I • J9 summary Gala C7 ~ i .. L.. _._.L .. ______L \ ,... \ ., I I I~OD 10~ 0 0 1 teJ· eo· 30 O· JO' 60' 00' 120 I~OO ANEXO 1 Distribución geográfica de los glaciares que son objeto de medidas de balance continuas en el Mundo. Notar su rareza en la franja intertropical y su ausencia en América del Sur (segun: Glacier tvlass Balance Bulletin. 1, 1991 (leSI, ETH. Zürich). . " , ' " . . - ' - - ~ ~ " '.', ".". ~~ .. ~ ~ ~ ~'.::....:...~~ " . .~..:..~z.:~...___ ...... ' __ • ... __.ltolDo00'.L-----~-g8'!:":,!:'_"_ 8'fO' ' " ------w ~ ANNEXE2ANNEXE 2 TopograpTopographihiee"dudufrontfrontdudu0101aClaCl..ererdedeZongo.Zongo. 0'1. 1' gy.:)g".:) -_.- ;J:STA ~:: E:::LO ~'D~'0 " /lA DE ENEENE-~'A...... -~, A ELECELEcrR/CATRICA S.S.A.A. CO'1PAÑIACO'1PANIA BOLIVIABOLlvlANA DE.. t~~ tc"""1frc,c"""1fr"'... UO.llO. .. BOLIVIA~IVIA~ ~ BOL POwt LALACelAlALL FRENTE DELO~OSI ... :. ~IUAYNA -.P CALA: ':'000 .·"'....1 _ r--._- ANEXO 3 Distribución de las precipitaciones en función de la altura a lo largo del Valle de Zanga (por mes y total anual). Según lardan, 1991. x 1000 m snm 5 814. mm ... ~ ,1,1I l... 656mm 4760 11,.95 mm 4250 3400 3 2113 mm 2505 2 2210 1971,.-79 [aouL'uillet] " 32