Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El Método RES es un método geofísico similar al método sísmico, pero que en lugar de ondas elásticas, se basa en la propagación de ondas electromagnéticas a través de antenas entre un emisor y un receptor, ambos normalmente en la superficie. Para el caso de un glaciar estas ondas se propagan a través del material, interactuando con reflectores internos del hielo y con la interfaz hielo-roca al fondo del glaciar. El espesor de hielo de un glaciar puede ser calculado utilizando este método en base al tiempo de recorrido y una velocidad de propagación de la onda en el medio. Se dispone de datos RES en formato crudo obtenido mediante un sistema de radar aéreo, con el cual se midieron 18 glaciares de la cordillera norte, centro y sur de Chile solicitados por la Dirección General de Aguas (DGA). En base a estos datos se realizó el procesamiento de datos para cada uno de los glaciares y así se obtuvieron espesores de hielo en ciertas transectas medidas sobre el glaciar. En base a estos resultados se realizó una interpolación del espesor para toda el área del glaciar con límites definidos mediante imágenes aéreas y satelitales. Así se calculó un volumen para cada uno de los 18 glaciares. Diversos autores han propuesto fórmulas que relacionan el volumen o espesor medio del hielo en un glaciar con el área de la superficie del mismo. Esto busca dar una respuesta general para una zona determinada en la cual no se pueden realizar mediciones RES, debido a que corresponde a una técnica laboriosa y solo aplicable a glaciares individuales. Es aquí donde surge la necesidad de realizar un ajuste que sea aplicable a los glaciares de la cordillera andina de Chile. Se obtuvo, luego de un minucioso análisis utilizando las áreas y volúmenes obtenidos para el conjunto de datos disponibles, una relación del tipo de Ley de Potencias ($V=C\cdot S^\gamma$) que entrega un resultado válido para ser aplicable sobre glaciares chilenos. La relación área-volumen para glaciares chilenos obtenida en el presente trabajo, fue aplicada sobre los glaciares con áreas entre $0.01$ y $30\ km^2$ del inventario de glaciares a nivel nacional disponible, realizado por la Unidad de Glaciología y Nieves de la DGA. Se calculó una disminución de volumen de $31\%$ respecto a los cálculos realizados aplicando otras relaciones. Debido a los tamaños de los glaciares, la fórmula propuesta puede ser aplicada sobre todos los glaciares entre las regiones XV y X, mientras que puede ser aplicada en forma parcial entre las regiones XI y XII.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / The Sierra Baguales Mountain Range (SBMR) forms the eastern foothills of the Patagonian Andes located between 50º and 51º S, topographically isolated from the Southern Patagonian Icefield (SPIF) and under the influence of the Westerly Winds. Its landscape shows glacial deposits and morphologies, potentially useful for the reconstruction of the Pleistocene Holocene glaciations, which occurred in the vicinity of the Patagonian Ice Cap, and possibly showed individual responses to environmental change after the Last Glacial Maximum (LGM). Using simple and multivariate statistical methods, the morphometry of 143 glacial cirques, distributed between the current eastern limit of the SPIF and the easternmost SBMR, approximately 200 km from the Pacific coast, was analyzed. For the latter sector, using photo-interpretation, Geographic Information Systems (GIS) and field work, the first glacial and periglacial geomorphological map of the area was constructed. The relationship between the Geological Strength Index (GSI), rainfall gradient, and cirque areas, which were occupied and eroded by former alpine glaciers, was also established. To this end, theoretical profiles of the ice topography, based on a perfect plasticity model, were developed. Ages of local environmental changes were estimated using 14C dating. Equilibrium Line Altitude (ELA) variations were interpreted based on geomorphological evidence and the accumulation area ratio (AAR).The lowering of the ELA was converted to the change in temperature by multiplying it with an average atmospheric lapse rate. For the SBMR, it is possible to recognize two glaciation levels which rise towards the interior of continent. Their spatial distribution and elevation were controlled by tectonic factors (Andean uplift), the rainfall gradient and the climate contrast from east (temperate maritime) to west (dry cold), present in southern Patagonia since the LGM. The lower group of glacial cirques is distributed in the lower areas of the main valleys. These have no current evidence of snow or glacial processes and have been subject to fluvial erosion and gravitational processes. These cirques can be associated with outlet glacier advance of the Patagonian Ice Cap during the Holocene, and were probably partially or completely covered with ice during the LGM or prior glaciations. On the other hand, the upper group of glacial cirques is located east of the SPIF and mainly in the eastern section of the SBMR. Their size is reduced progressively to the east due to the increased resistance of the rocks on which they developed and the regional rainfall gradient. These cirques show evidence of lateral and frontal moraines of alpine glaciers, some of which are currently active. This cirque group corresponds to those glaciers that remained after the middle Holocene, favored by a gentle slope and aspect, in addition to low temperatures prevailing in the highest marginal sections of the SPIF and particularly the SBMR. Radiocarbon ages can be considered as evidence of environmental change linked to the temperature decrease and rainfall increment resulting from the latitudinal shift and the increase in strength of the Westerly Winds during the middle Holocene. For the SBMR, where the local atmospheric temperature from the Tardiglacial was approximately 3.8±0.8°C colder than today, temperatures possibly remained lower in relation to the regional context, mainly due to the cold and dry climate prevailing towards the interior of the continent, and the elevation of the basins where the former alpine glaciers were located, which eventually advanced and coalesced to form a small Icefield. Such advances could be related to variations in the Frias Lobe, at the same latitude of the SBMR but closer to the SPIF eastern margin.

Geólogo / Entre los peligros geológicos asociados a nieve y hielo son escasas las menciones que se hacen a deslizamientos catastróficos de glaciares en Chile. En particular, el deslizamiento catastrófico del glaciar Aparejo en el valle del río Yeso (S 33° 33,62 , W 70° 00,11 ), ocurrido el 1 de marzo de 1980, tuvo como consecuencia la remoción de un volumen de hielo superior a 7 millones de m3, correspondiente al 85% del glaciar, originalmente de 1,2 km de largo y 0,15 km2 de superficie. El evento ocasionó su deslizamiento 3 km valle abajo a una velocidad de 110 km/h, provocando notables cambios geomorfológicos, incluyendo la desaparición de la mayor parte del glaciar. Se ha propuesto como causa del suceso la abundante presencia de agua en el glaciar, el cual habría alcanzado suficiente presión en el lecho para gatillar su remoción. Empleando el glaciar Aparejo como caso de estudio, se aplica una metodología que permite estimar el peligro asociado a la inestabilidad de un glaciar, ya sea blanco o de rocas, por medio de la confección de un modelo multicapas en el cual se incorporan las propiedades geotécnicas de cada capa considerada, tales como cohesión, ángulo de fricción interna y peso específico. Se incorpora la alternativa de modelar la estabilidad del glaciar en conjunto con la acción de un sismo de magnitud M 7.0, al tiempo que se varía el porcentaje de saturación en el glaciar en forma de un nivel interno de agua cuya altura con respecto a la base del hielo es recreada. La ejecución del análisis de estabilidad es efectuada con el uso de dos programas computacionales, REAME2012 y Slope v.8, cuyos alcances y diferencias son discutidos, al igual que la variación de los Factores de Seguridad obtenidos. Los resultados del análisis de estabilidad del glaciar Aparejo apuntan a que su deslizamiento habría ocurrido al momento de contar con un porcentaje de saturación igual o superior a 80%, sin la acción de una componente sísmica adicional. La aplicación del análisis al glaciar Aparejo en sus condiciones actuales da cuenta de la estabilidad del mismo, validando la metodología aquí desarrollada. Las prestaciones de la metodología permiten su aplicación en un amplio número de glaciares de Chile central de los que se cuenta información acerca de su volumen y geometría general. La posibilidad de poder incorporar cargas antrópicas en la superficie del glaciar modelado al momento de evaluar su estabilidad favorece asimismo su aplicación para estudios de seguridad y estabilidad mecánica en minería por ejemplo. La evidencia aquí presentada da cuenta de un glaciar regenerado en el valle del estero Aparejo, de longitud similar a aquella del glaciar original y con un volumen cercano al 25% del volumen antes de su deslizamiento. Se reporta así un nuevo glaciar al catastro existente del área de estudio. A pesar de su pequeño tamaño, la información de este nuevo glaciar es de importancia para establecer su aporte a los recursos hídricos en la región y para eventuales estudios de impacto ambiental.

Ingeniero Civil / Los Glaciares cumplen un importante rol en la regulación del régimen hidrológico de cuencas montañosas en climas mediterráneos, puesto que son capaces de almacenar un gran volumen de agua dulce y entregarlo en los meses estivales. Gran parte de los glaciares, sin embargo, han ido reduciendo su superficie considerablemente en los últimos años (efecto potenciado por los aumentos de temperatura producto del cambio climático), fenómeno apreciable a lo largo de todo Chile, por lo que es de gran importancia conocer el estado actual y futuro de estas masas de hielo. Se implementó un modelo hidrológico semi-distribuido, desarrollado en el software de modelamiento "WEAP" cuyo objetivo es simular el comportamiento glaciar de las subcuencas de los ríos Olivares, Volcán y Maipo en las Hualtatas, en la cuenca alta del río Maipo. El software incluye un módulo especial para glaciares que permite aplicar ecuaciones de acumulación y derretimiento de hielo, tanto para glaciares cubiertos como descubiertos, para cada una de las URH (Unidad de respuesta Hidrológica) de estudio, que en este caso corresponden a bandas de elevación separadas cada 500 metros de altura, para cada subcuenca. En su formulación original, el modelo no entrega resultados representativos para todas las subcuencas de estudio, entregando una tasa de derretimiento menor a la observada en terreno para estas subcuencas. Una de las hipótesis que explican estos resultados es que las temperaturas ingresadas al modelo no son representativas de la realidad. En un comienzo se obtuvieron las temperaturas promedio de cada una de las URH mediante el método del gradiente térmico, aproximación generalmente aceptada para este tipo de estudios. Sin embargo se omiten muchas variables al aplicar este método, por lo que en el presente estudio se utilizan datos de percepción remota para obtener una representación más confiable de la realidad. Además se revaluaron las ecuaciones que rigen el modelo original, dando énfasis a aquellas que correlacionan la superficie glaciar con su volumen, de manera de corroborar los supuestos que fueron establecidos en un comienzo. Una vez aplicadas las correcciones mencionadas anteriormente se procedió a recalibrar el modelo,incorporando nuevos datos fluviométricos y meteorológicos obtenidos en los últimos años. Como resultado se observó una pérdida aproximada de 20[km2] de superficies glaciares descubiertas y de 6[km2] de superficies glaciares cubiertas durante el período de modelación (2001-2014), equivalentes a una pérdida de 1.53[km2/año] y 0.46[km2/año] respectivamente. Se obtuvo además que para años considerados secos, el aporte proveniente del derretimiento de glaciares descubiertos a la escorrentía total puede llegar a ser del orden de un 70 [ %]. Finalmente se logró obtener un diagnóstico fiable del estado actual de los glaciares de las cuencas de estudio, así como la contribución de estos a los caudales de ríos de montaña.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Los glaciares de los Andes semi-áridos chilenos han disminuido su área rápidamente durante el siglo XX. Donde su balance de masa negativo contribuye a aumentar su aporte hídrico durante los meses de verano en años secos y a aumentar el área de detritos supraglaciales. Este trabajo simula la escorrentía proveniente de los glaciares cubiertos Tapado (30°S) y Pirámide (33ºS), definidos como frío y temperado, respectivamente, con el objetivo de conocer sus respuestas hidrológicas en interacción con forzantes glacio-meteorológicas, siendo relevante determinar los procesos que dominan en la descarga y como ésta responde a cambios en los forzantes que determinan el derretimiento. Para simular el comportamiento hidrológico se utiliza el modelo, basado en la física y completamente distribuido, TOPographic Kinematic wave APproximation model (TOPKAPI-ETH). El registro hidro-meteorológico para correr el modelo fue recolectado en trabajos de campo entre los años 2013 y 2015. Los resultados muestran una contribución para el año 2015 del 55% en Tapado y de un 77% en Pirámide, con máximas mensuales durante enero a marzo en Tapado y entre noviembre a marzo en Pirámide. Mostrando una alta relevancia en la escorrentía, la permanencia de la cobertura de nieve y el espesor y distribución de la cobertura detrítica sobre el glaciar. Por otro lado, la evaluación de la escorrentía al modificar la temperatura del aire y el espesor de detritos mostró resultados interesantes. El aumento en 2°C del aire produce también un aumento de la escorrentía en un 75% en Tapado y en un 49% en Pirámide. Encontrándose una relación lineal entre temperatura del aire y escorrentía para Pirámide y una relación no lineal en Tapado. Respecto a variaciones en el espesor de la cobertura de detritos, se observa un aumento de la escorrentía en un 300% en Pirámide y de un 700% en Tapado si esta cobertura no existiera, de manera contraria, si la cobertura aumenta su espesor al doble la escorrentía disminuye a un 44% en Pirámide y a un 66% en Tapado, respecto a lo simulado para el mismo periodo.

Con el objeto de analizar respuestas glaciares específicas a los cambios climáticos, se han estudiado los cambios de espesor de hielo del Glaciar Casa Pangue (41º08’S), noroeste del Monte Tronador, mediante la comparación de Modelos Digitales de Elevación (DEMs) de diferentes fechas, generados de la topografía superficial adquirida de la cartografía regular (IGM), fotografías aéreas verticales y una imagen satelital ASTER.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / los objetivos de la presente investigación son los siguientes: Primero, constatar la ausencia de un estatuto especial de conservación de los glaciares y la desprotección jurídica en la que se encuentran con el marco legal vigente. Segundo, a través del examen de casos concretos poner de manifiesto cómo este vacío legal y el limitado conocimiento de los servicios públicos y tomadores de decisión, han posibilitado casos de intervención y destrucción de glaciares, especialmente, por parte de emprendimientos mineros. Tercero, revisar los criterios de protección que se han adoptado a nivel internacional, los modelos legales empleados en Derecho Comparado para proteger los cuerpos de hielo, a fin de conocer las experiencias extranjeras en este tema y su aptitud para ser consideradas para el caso de los glaciares chilenos, para así poder analizar adecuadamente las distintas alternativas legales y determinar cuál es la mejor forma de proteger nuestros ventisqueros Sin embargo, para poder abordar debidamente el tema objeto de mi memoria es indispensable, previamente, comprender a cabalidad la importancia del rol de los glaciares en nuestro ecosistema, como un recurso natural esencial para la conservación de la diversidad biológica y el desarrollo socioeconómico del país, pero altamente vulnerable.

Memoria para optar al título de Geólogo / El presente trabajo se enmarca en el estudio de la disponibilidad de recursos hídricos en una de las cuencas de cabecera del río Maipo, cuyas aguas tributan al embalse El Yeso. Mediante la medición de trazadores naturales y propiedades hidrogeoquímicas del agua, específicamente isótopos estables, iones y conductividad eléctrica, se pretende estudiar los aportes hídricos de glaciares a la escorrentía, así como también de otros reservorios, durante una temporada de deshielo, y, de esta manera, aumentar el conocimiento de las dinámicas hidrológicas que ocurren en un sistema de alta montaña. La cuenca estudiada tiene punto de salida en el sector de Termas del Plomo en el río Yeso (lat. 33°36 , long. 69°54 ), y alberga 4 glaciares de distinto tipo: los glaciares Bello y Yeso, que corresponden a glaciares descubiertos o blancos, el glaciar Pirámide que es un glaciar cubierto de detritos y el glaciar D-073 que es un glaciar rocoso. Se estudiaron las variaciones espaciales y temporales de los trazadores considerados y se implementaron modelos de mezcla basados en miembros extremos usando distintos trazadores. A partir de lo anterior, se realizó la separación del hidrograma registrado en una estación fluviométrica instalada en el punto de salida de la cuenca, según los aportes directos de glaciares, los aportes directos de nieve y los aportes de agua con procesos interacción con las unidades geológicas. Los resultados indican que en la cuenca dominan las aguas que han sufrido procesos de interacción agua-roca, las cuales comprenden en gran parte los aportes de la cuenca del glaciar Pirámide y los aportes de aguas provenientes de depósitos morrénicos del valle de los glaciares Bello y Yeso. Son seguidos por las contribuciones directas de glaciares, las cuales corresponden en gran medida a los aportes de glaciares descubiertos. Finalmente, la fracción menor, corresponde a aportes directos de derretimiento de nieve, es decir, que se incorpora rápidamente a la escorrentía, sin interactuar con las unidades geológicas. El glaciar D-073 no presentó aportes de escorrentía superficial en las fechas en que fue monitoreado.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias, Mención Geología / La variabilidad del clima durante el último milenio (A.D 1000 - 2000), permitió que diversos glaciares de montaña a escala global hayan experimentado su máximo crecimiento en térmi- nos de su masa, respecto a actuales condiciones. Las causas climáticas de este crecimiento glaciar se relacionan con La Pequeña Edad de Hielo (PEH; A.D 1500 - 1850). Este periodo de interés paleoclimático global ha sido bien documentado en el hemisferio Norte, contrario al hemisferio Sur.. Más aún, existe un desconocimiento profundo acerca de cómo, mecanismos climáticos que actualmente afectan el clima de regiones como los Andes Mediterráneos de Chile y Argentina (AM; 30-37 S), como El Niño Oscilación del Sur, hayan afectado el balance de masa glaciar y las variaciones temporales de la línea de equilibrio altitudinal (ELA) duran- te dicho intervalo. La PEH es un antónimo a lo que acontece actualmente con los glaciares de montaña, donde en regiones como los AM diversos estudios han identificado un severo retroceso. El balance de masa glaciar (MB) y su ELA está influenciado por los cambios en la temperatura del aire, elevación de la Isoterma de 0C y las precipitaciones. La presente tesis doctoral consta de dos capítulos y un capítulo introductorio. Un primer capítulo exhibe las tendencias de las variables climáticas que actúan directamente sobre el MB, y mencionadas anteriormente. Un segundo capítulo, presenta una modelación de la ELA durante A.D 1500 - 1848 mediante un modelo forzado por tres modelos climáticos globales (GCMs). Se estudió las relaciones entre las variaciones temporales en la Temperatura Superficial del Mar (SST) del Océano Pacífico y la variabilidad temporal de la ELA. La temperatura media se ha in- crementado significativamente durante enero, febrero, marzo, y desde agosto a noviembre, considerando 1969 - 2016. La temperatura mínima, por su parte, se ha incrementado signifi- cativamente durante enero y mayo, mientras que la temperatura máxima, excepto en mayo, julio y septiembre, se ha incrementado significativamente durante 1969 - 2015. La isoterma de 0oC (ISO0) registró un incremento significativo en enero, marzo y anual durante 1858 - 2015. Tendencias en la ISO0 (años 2000 - 2015) exhiben un incremento significativo durante enero, mayo, junio y agosto. La precipitación (pp) de abril a septiembre registró una ne- gativa y significativa tendencia desde 1876, con reducciones significativas durante los meses de mayo, junio y julio. Entre 1981 - 2015, una significativa reducción ha sido registrada en la pp de abril a agosto. La ELA anual durante la PEH registró una elevación de 3775 m. Una menor elevación de la ELA fue identificada durante A.D 1640 - 1670 y 1800 - 1948. Contrariamente, una mayor elevación de la ELA fue identificada durante A.D 1550 - 1575. Propiedades espectrales de la ELA modelada indican significativas señales de entre 2 - 7 años de periodicidad, y también señales decadales a multi decadales. Significativas señales espec- trales fueron también obtenidas con el primer modo de variabilidad de la SST región Niño 3.4. Además, correlaciones significativas fueron obtenidas entre la ELA anual y la SST en la región Pacífico. Se propone que la variabilidad de la SST del océano Pacífico fue el principal modulador de los cambios temporales de la ELA en los AM durante A.D 1500 - 1848.