UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE GEOGRAFÍA E HISTORIA Departamento de Geografía TESIS DOCTORAL Balance de masa reciente y dinámica de los glaciares de la Península Hurd (Isla Livingston, Antártida) en un contexto de clima cambiante MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR PRESENTADA POR Cayetana del Pilar Recio Blitz Directores Francisco José Navarro Valero Jaime Otero García Madrid Ed. electrónica 2019 © Cayetana del Pilar Recio Blitz, 2019 UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE GEOGRAFÍA E HISTORIA Departamento de Geografía TESIS DOCTORAL Balance de masa reciente y dinámica de los glaciares de la Península Hurd (Isla Livingston, Antártida) en un contexto de clima cambiante MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR PRESENTADA POR Cayetana del Pilar Recio Blitz Directores Francisco José Navarro Valero Jaime Otero García Madrid, 2019 UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID FACULTAD DE GEOGRAFÍA E HISTORIA DEPARTAMENTO GEOGRAFÍA Balance de masa reciente y dinámica de los glaciares de la Península Hurd (Isla Livingston, Antártida) en un contexto de clima cambiante Memoria para optar al grado de Doctor presentada por Cayetana del Pilar Recio Blitz Bajo la dirección de los doctores Francisco José Navarro Valero Jaime Otero García MADRID, 2019 A mi familia: Marcos, Nieves, Pilar y Ramón. A Clara, Marta y Paula. A Pablo. Prefacio El hielo de los glaciares y mantos de hielo cubre actualmente alrededor del 10% de la superficie terrestre, y cubrió un área aproximadamente tres veces mayor durante las glaciaciones. A lo largo de millones de años, los glaciares han esculpido el paisaje, erosionando el terreno y transportando y depositando a grandes distancias los materiales extraídos. En la actualidad, casi el 99% del hielo continental está en áreas alejadas de la mayoría de las actividades humanas, en los grandes mantos de hielo de Groenlandia y la Antártida. Por lo tanto, los glaciares comparativamente pequeños de las zonas de montaña son aquéllos con los que más ha interaccionado el hombre y han sido también los primeros en ser estudiados. El agua de fusión glaciar es un aporte hídrico fundamental en ciertas regiones, con la particularidad de que suministran el agua en el verano, cuanto más se necesita, especialmente en las zonas áridas. El agua de deshielo glaciar mueve turbinas de centrales hidroeléctricas, genera suelos ricos en minerales y produce abundantes depósitos de arenas y gravas. Los glaciares son también un elemento de gran valor turístico en muchos países. De esta forma, los glaciares constituyen un elemento esencial del territorio de muchos países. Los glaciares y los mantos de hielo son además un componente fundamental del sistema climático, cuyos cambios de masa están contribuyendo, y ha contribuido en el pasado en las épocas de transición de glaciaciones a deglaciaciones, y viceversa, a las variaciones del nivel del mar. La actividad humana, a través de su influencia reciente en el clima, está jugando un papel importante en las variaciones recientes del nivel del mar. El ser humano necesita saber el grado en que nuestro planeta se ve, y podrá verse influenciado en el futuro, por las actividades antrópicas. Necesita también contar con estimaciones realistas sobre las pérdidas de masa glaciar y al aumento del nivel del mar asociados a las fluctuaciones climáticas. Las pérdidas o ganancias de masa de un glaciar se evalúan a través del balance de masa en la superficie glaciar, en su frente y en su base. El balance de masa es el resultado neto de las ganancias y pérdidas de masa de un glaciar, producido durante un período de tiempo definido (anual, estacional), y a su vez, el glaciar es definido como un sistema donde la acumulación representa una entrada o ganancia de masa, mientras que la ablación representa la salida de flujo del sistema, o pérdida de masa. En este contexto se sitúan las investigaciones en las que se encuadra esta tesis doctoral, que tiene como objetivo final explicar los principios físicos que subyacen al comportamiento y características de dos glaciares de la región de la península Antártica (Hurd y Johnsons), en relación con las variaciones en los parámetros climáticos, realizando (i) un reanálisis del balance de masa en superficie, (ii) un estudio de la densidad de la nieve y (iii) un estudio de las variaciones de volumen y masa. Se trata, por lo tanto, de un estudio de los cambios sufridos en un componente de un territorio concreto, cuyos resultados suponen implicaciones muy importantes en la dinámica climática del planeta. Este tema es objeto de estudio en cientos de Departamentos de Geografía de todo el mundo. Los glaciares forman parte de nuestro territorio y su estudio es vital para comprender problemas actuales territoriales fundamentales en relación con el cambio climático y los recursos hídricos. Ésta es la razón por la que se ha escogido, para desarrollar la tesis, el Programa de Doctorado en i Geografía de la Facultad de Geografía e Historia de la Universidad Complutense de Madrid. En particular, las investigaciones desarrolladas en la presente tesis doctoral han sido llevadas a cabo en el seno de dos grupos de investigación: el Grupo de Investigación en Geografía Física de Alta Montaña (GFAM) de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), a través del cual la doctoranda ha mantenido su vinculación con el Programa de Doctorado en Geografía, y el Grupo de Simulación Numérica en Ciencias e Ingeniería (GSNCI) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el cual la doctoranda ha estado contratada como Técnica de Apoyo a la Investigación durante tres años y medio, trabajando en el marco de diversos los proyectos de investigación del Plan Estatal de I+D+i llevados a cabo por el grupo. La realización de esta tesis doctoral ha sido posible gracias a la ayuda y motivación de mis dos directores de tesis, Francisco Navarro y Jaime Otero, del Departamento de Matemática Aplicada a las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de la UPM, y de mi tutor, David Palacios, del Departamento de Geografía de la UCM. Del mismo modo, quiero transmitir mi más sincero agradecimiento por la colaboración y apoyo que he recibido de los miembros de ambos grupos de investigación. En particular, ha sido una enorme suerte poder desarrollar mi tesis doctoral junto a Darlington Mensah, Eva De Andrés y Pablo Sánchez, caminado a mi lado durante todo el proceso. También mi gratitud a Javier Lapazaran y Carmen Molina, por su estímulo y sabios consejos. Análogamente, me gustaría expresar mi agradecimiento al personal de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), en especial a Sergi González y Manolo Bañón, por el aporte de datos meteorológicos. También quiero agradecer la contribución a mi aprendizaje a los miembros de los grupos colaboradores de la Universidad de Barcelona, del Instituto de Investigación Industrial “Akadempribor” de la Academia de Ciencias de la República de Uzbekistán y de la Universidad de Hokkaido (Japón). El haber participado en las campañas antárticas 2014-15, 2015-16 y 2016-17 ha permitido disponer de buena parte de los datos de campo en los que se basa esta tesis doctoral, correspondientes a los glaciares Hurd y Johnsons, en isla Livingston (Antártida). Los trabajos de campo han sido posibles gracias a la labor y eficacia del personal de la Base Antártica Española Juan Carlos I, en especial la de los técnicos de montaña, personal técnico y Jefes de Base. Agradezco también el apoyo y amistad recibida de numerosos científicos, compañeros y verdaderos amigos de base. No quiero olvidar dar las gracias a Miguel Ángel de Pablo, con quien compartí mi primera campaña antártica, por brindarme la oportunidad de vivir la experiencia más enriquecedora de mi vida y por ser mi primer escalón de una gran aventura profesional y personal. Por último, quiero agradecer especialmente su apoyo incondicional, su amor y paciencia a mi familia y prima Carlota Recio, a Clara del Amo, Paula Oliva, Marta Arnés y a Pablo García, ya que sin ellos nada habría sido posible. Gracias de todo corazón. ii Índice Prefacio.............................................................................................................................i Índice.............................................................................................................................. iii Resumen......................................................................................................................... ix Abstract.......................................................................................................................... xi Capítulo 1. Motivación y antecedentes 1.1 Motivación.................................................................................................................1 1.2 Terminología básica...................................................................................................2 1.3 Estado del arte............................................................................................................3 1.3.1 Estudios de balance de masa en un contexto geográfico global........................ 3 1.3.2 Estudios de balance de masa en un contexto geográfico regional y local......... 7 1.3.2.1 Evolución climática reciente................................................................. 7 1.3.2.2 Plataformas de hielo.............................................................................. 8 1.3.2.3 Glaciares de descarga que alimentan a las plataformas de hielo.........10 1.3.2.4 Glaciares de la península Antártica con terminación en tierra y con terminación en mar...............................................................................10