Geólogo / Los glaciares son una de las principales reservas de agua dulce y representan un significativo aporte a los recursos hídricos, actuando como agentes reguladores del agua disponible en las cuencas andinas. Estudios relacionados con cambios en el balance de masa en los glaciares de montaña son fundamentales para el entendimiento del funcionamiento del sistema hídrico. Asimismo, posibilitan la comprensión de los efectos del cambio climático, del aumento del nivel del mar y manejo de reservas de agua, proporcionando información más precisa al momento de la toma de decisiones sobre el manejo presente y futuro de los recursos hídricos del país. El objetivo principal de este estudio es aplicar la metodología de reanálisis del balance de masa glaciar propuesta por Zemp (2013) para las series registradas en el glaciar Echaurren Norte (1982-2015), validando así la metodología para el hemisferio sur. Las prestaciones de esta metodología permiten su aplicación en un amplio número de glaciares de Chile. Las series de datos obtenidas mediante métodos de observación glaciológicos se acoplan a las series de datos independientes de métodos geodésicos (2009-2015) con el fin de determinar los errores sistemáticos y aleatorios de cada método, eliminando los errores sistemáticos. Se cuantifican los principales errores sistemáticos y aleatorios de cada método, y se realiza el testeo estadístico para la validación de los balances de masa glaciológico y geodésico. Una de las principales fuentes de error sistemático encontradas es la generada por la extrapolación de la acumulación y ablación a año hidrológico, la cual se corrige mediante el modelo del grado-día (Hock, 2003). Se determina que el balance de masa glaciológico acumulado no es estadísticamente igual al geodésico. A pesar de esto, no se realiza el proceso de calibración debido a que existen fuentes de error sistemático asociado a la serie glaciológica que no han sido cuantificadas todavía. Se discuten las posibles fuentes de error, entre las que destacan: la representatividad de la acumulación del pozo estratigráfico, las mediciones de densidad y la no cuantificación del balance interno y basal del glaciar. Finalmente, se valida la metodología del reanálisis y se aconseja acoplar los datos ya existentes de las mediciones glaciológicas y geodésicas para glaciares del hemisferio sur que posean series glaciológicas mayores a 5 años. Se deja propuesto un siguiente paso iterativo de reanálisis para el glaciar Echaurren Norte, en el que se agreguen datos de radio eco-sondaje y balance de energía. Se obtendría así una mejor aproximación del comportamiento del balance de masa del glaciar Echaurren Norte. / Trabajo realizado con el apoyo de la Unidad de Glaciología y Nieves (UGN) de la Dirección General de Aguas (DGA), Ministerio de Obras Públicas (MOP)

Memoria para optar al título de Geógrafo / Este trabajo surge de la necesidad de mostrar lo interesante del pasado glacial de la región a la comunidad regional más ponerlo en valor. La información se encuentra documentada en la literatura científica, a través de la identificación de los elementos geomorfológicos y/o rasgos derivados del Último Máximo Glacial que modeló el paisaje de Magallanes. Esto permitirá incorporar valor agregado al componente escénico para su valoración por parte de la comunidad regional. La identificación y ubicación de los elementos postglaciales se realizó durante la primera etapa del proyecto “la Ruta de la Edad del Hielo”, financiado con recursos del Fondo para la Innovación y Competitividad Regional (FIC-R) año 2010-2011 ejecutado por la Centro de Estudios del Cuaternario Fuego-Patagonia y Antártica (CEQUA) en colaboración por el Instituto Chileno Antártico (INACH). Las actividades se focalizaron en la recopilación y revisión de la literatura científica, su verificación en terreno, y la digitalización de los elementos considerados. Como referencia, se rescató lo realizado por la Universidad de Maine, USA, quienes caracterizan el escenario postglacial en un mapa denominado la Ruta de la Edad del Hielo (Maine´s Ice Age Trail). Con los resultados alcanzados, se pudo reconstruir el pasado glacial de la región, lo que permitió continuar con la segunda etapa del proyecto, la que se ejecutó entre los años 2012 y 2014, cuyo objetivo respondió a la inquietud de poner en valor los atributos paisajísticos postglaciales, a través de la generación de rutas tentativas que pudiesen constituir una alternativa turística. Éstas deberían responder al menos tres requerimientos: contenido científico (que el lugar fuera de interés científico y que se encontrara documentado); accesibilidad (el sector fuera de fácil acceso y ubicación para la observación); y cercanía, (contemplara circuitos cortos cuyo tiempo de realización fuera de un día como máximo). En esta etapa se consideró la metodología desarrollada por Pereira et al. (2007), para la evaluación de geomorfositios, la cual permitió generar un sistema de ranking de los sitios que tuvieran un atractivo tanto científico como paisajístico.

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.

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.

El cambio climático está causando el retroceso glaciar, especialmente, de los glaciares tropicales. El retroceso afecta el régimen hidrológico, alterando su estacionalidad anual e interanual, y lleva a la expansión de lagunas glaciares. Ello genera cambios en la disponibilidad hídrica para las sociedades asentadas en las cuencas bajas que dependen de este recurso para su desarrollo. Inicialmente, el régimen hidrológico cambia hacia un aumento hasta determinado punto de inflexión, luego del cual disminuiría la provisión hídrica, especialmente en los meses de estiaje. Paralelamente, la demanda hídrica se encuentra en una tendencia creciente en un contexto de crecimiento poblacional, mayor demanda energética y expansión de la frontera agrícola. Así, la posible reducción de la oferta hídrica y el aumento de la demanda, actuando conjuntamente, afectarían la seguridad hídrica y dificultarían la gestión de los recursos hídricos a largo plazo. La siguiente investigación consiste en la revisión conceptual y del estado del arte que explican la relación entre el retroceso glaciar, y sus impactos en la seguridad hídrica humana. El estudio se enfoca en la subcuenca Llullán-Parón, ubicada en la cuenca del Santa, en la región de la Cordillera Blanca, Ancash, Perú. Esta subcuenca se caracteriza no solo por contener altas cantidades de agua en su cubierta glaciar y lacustre, sino por encontrarse en un proceso de creciente demanda hídrica. Por tales características, alcanza la seguridad hídrica en la subcuenca depende en gran parte de las dinámicas originadas por el retroceso glaciar y cambios en la demanda del agua.

A pesar del creciente número de estudios sobre el efecto del cambio climático en los glaciares peruanos y su impacto en la seguridad hídrica, existe una brecha de conocimiento sobre cómo la minería afecta a los glaciares. Esta problemática adquiere mayor relevancia considerando que el Perú es un país minero, donde los principales proyectos actuales y numerosas concesiones se ubican en la zona altoandina. Con esta tesis se presenta una aproximación a los impactos de la minería en los glaciares Rinconada y Ananea, cercanos al centro poblado La Rinconada en la Cordillera Apolobamba, Puno. Se realizó un análisis anual de cobertura glaciar de 1985 a 2022 mediante el Índice Normalizado de Diferencia de Nieve. Para el mismo periodo, se aplicó un análisis multitemporal cada 5 años de la cobertura no-natural usando el algoritmo de aprendizaje automático Random Forest. Ambos análisis fueron computados en la plataforma Google Earth Engine con imágenes satelitales de mediana resolución espacial (Landsat 5 y 8, Sentinel 2) con corrección atmosférica. Los resultados indican que la cobertura glaciar de la Cordillera Apolobamba se redujo alrededor del 43 % entre 1985 (161.4 km²) y 2022 (92.1 km²). Asimismo, el área urbana aumentó en un 1 176 % entre 1990 (17 ha) y 2022 (200 ha), mientras que el área degradada incrementó en un 289 % entre 2010 (1 774 ha) y 2022 (3 389 ha). Los cambios de la cobertura glaciar y no-glaciar fueron analizados mediante el coeficiente de correlación de Pearson con tres indicadores socioeconómicos claves ligados a la actividad minera incluyendo datos de población, producción y precio del oro en la región. Este análisis permitió establecer un alto grado de asociación positiva entre el crecimiento de la actividad minera y la reducción de la cobertura glaciar. Este caso y el potencial de impactos mineros en la evolución glaciar actual y futura resaltan la urgencia de desarrollar y fortalecer una agenda ambiental para la protección de glaciares y cabeceras de cuenca en el Perú considerando lecciones aprendidas en la región, en particular en Argentina. / Despite an increasing number of studies on the effect of climate change on Peruvian glaciers and its impact on water security, there is a knowledge gap on how mining affects these glaciers. This issue becomes even more relevant considering that Peru is a mining country, where the main current projects and numerous concessions are located in the high-Andean region. This thesis presents an approach to the impacts of mining on the Rinconada and Ananea glaciers, close to the town of La Rinconada in the Apolobamba mountain range, Puno. An annual analysis of glacier coverage from 1985 to 2022 was conducted using the Normalized Difference Snow Index. For the same period, a 5-year multitemporal analysis of non-natural coverage was applied using the Random Forest machine learning algorithm. Both analyses were computed in the Google Earth Engine platform with medium spatial resolution satellite images (Landsat 5 and 8, Sentinel 2) with atmospheric correction. The results indicate that the glacier coverage of the Apolobamba mountain range decreased by about 43 % between 1985 (161.4 km²) and 2022 (92.1 km²). Likewise, the urban area increased by 1 176 % between 1990 (17 ha) and 2022 (200 ha), while the degraded area increased by 289 % between 2010 (1 774 ha) and 2022 (3 389 ha). Changes in glacier and non-glacier coverage were analyzed using the Pearson correlation coefficient with three key socioeconomic indicators linked to mining activity, including population, production, and gold price data in the region. This analysis established a high degree of positive association between the growth of mining activity and the reduction of glacier coverage. This case and the potential impacts of mining on current and future glacier evolution highlight the urgency of developing and strengthening an environmental agenda for the protection of glaciers and headwaters in Peru considering lessons learned in the region, particularly in Argentina.

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.

El retroceso espacial de los glaciares ubicados en los Andes peruanos está estrechamente vinculado al cambio climático global. Los nevados de la Cordillera Blanca son una fuente de agua muy importante para la zona andina; pero ellos vienen sufriendo un retroceso espacial acelerado. Se ha aplicado las técnicas de la Teledetección y Sistemas de Información Geográfica (SIG) para estimar la variación del área y volumen glaciar a partir de datos imágenes TM y ASTER. Los resultados de área y volumen glaciar se correlacionan con datos de índice de vegetación (NDVI), temperatura de brillo y datos de precipitación. De los modelos de elevación digital de 30 m de resolución espacial (horizontal) para los tres modelos ASTER, IGN y GDEM, se ha desarrollado hipsometría glaciar para estimar el volumen glaciar por rango altitudinal. La evolución del área glaciar de los nevados Huascarán y Champará tiene una tendencia al retroceso. En el periodo 1973-2010, el área glaciar del nevado Huascarán se redujo 16,036 km2 (lo que representa el 24% del área glaciar en 1973), considerando una tasa de disminución de 0,422 km2/año; y el nevado Champará perdió 5,092 km2 de área glaciar (30% del área glaciar en 1973), considerando una tasa de disminución de 0,134 km2/año. Por otro lado, el volumen glaciar del nevado Huascarán ha disminuido en 5,364 km3 (que representa el 33%) en el periodo 1973-2010. Y el nevado Champará ha perdido 1,349 km3 (que representa el 52%).