Evolución de la isoterma 0°C sobre el volcán Citlaltépetl (Pico de Orizaba) mediante el uso

de un modelo digital de elevación

Geog. Víctor H Soto

Octubre del 2013

• México es un país montañoso, sólo el 36% son tierras planas (Montero,2002)

• Posee 63 cumbres que superan los 3,500 msnm

• Existe una carencia de estaciones climáticas por encima de los 3,500 msnm

• La única estación del Servicio Meteorológico Nacional en el Nevado de Toluca (4,110 msnm)

• En el 2006 el Instituto de Geofísica (UNAM) instaló 2 estaciones en el Citaltépetl.

Introducción:

Esto ha condicionado que:

• Los análisis evolutivos del clima de alta montaña, en particular de volcanes, se realicen con estaciones cercanas a ellos con estaciones fuente que se ubican por debajo de los 3,000 msnm.

Lo que a su vez ocasiona que:

• Los datos climáticos sean interpretados a la altitud de cada estación, sin considerar el gradiente altitudinal del relieve.

Introducción:

Analizar la evolución de la isoterma 0°C sobre el volcán Pico de Orizaba de los años 1907 al 2000, mediante el uso de un modelo digital de elevación.

Objetivo:

• El Pico de Orizaba alcanza los 5,610 msnm (INEGI).

• De acuerdo con Cortéz (2009), Palacios y Vazquez-Selem (1996) la parte central de su glaciar su ubica en la isohipsa 5,340 m.

• Es a esa altitud donde habría que analizar las fluctuaciones térmicas que inciden en su volumen.

Materiales y método:

• El Gradiente Vertical de Temperatura Troposférica (GVTT) medio global es de-6.5°C/1000 m.

• Solo brinda una idea pero no funciona para un estudio regional.

Por lo que habría que calcular el GVTT de la zona en particular.

Materiales y método:

El GVTT de la zona será calculado mediante los registros de cuatro estaciones más cercanamente posible al cono volcánico:

Materiales y método:

Las normales climatológicas de esas estaciones, según el Servicio Meteorológico Nacional son:

ESTACIÓN CLAVE ALTITUD TEMP MEDIA ANUAL

Chilchotla 21025 2220 14.6

Chilapa 30042 2225 15.4

Tetelzingo 30181 1920 10.3

Huatusco 30066 1426 19.6

Materiales y método:

Por lo tanto, según el modelo de regresión lineal:

y = -0.0053x + 25.392R² = 0.2784

9

11

13

15

17

19

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Tem

per

atu

ra °

C

Altitud msnm

El gradiente obtenido de acuerdo a la ecuación de regresión es de -0.0053°C/m; esto significa que en la zona baja del volcán, de cara a barlovento, la temperatura disminuye 0.53°C por cada 100 metros de altura.

Materiales y método:

Una vez que se ha obtenido el GVTT, éste será empleado para estimar la temperatura media anual en la parte superior del cono volcánico.

a) Con ello se podrá analizar la evolución en el tiempo de la temperatura para la isohipsa 5340 m.

b) Así como también el cambio altitudinal sobre el volcán de la isoterma

0°C a través de los años.

Materiales y método:

Se ha seleccionado la estación climática Huatusco de Chicuellar (30066), localizada a Lat. 19.15° N, Long. 96.9597° O y a 1,284 msnm, a partir de la cual se realizarán las estimaciones térmicas.

Posee dos características elementales:1. Cuenta con registros de temperatura que abarcan casi 100 años de

información (1907-2000).

2. Su ubicación, a barlovento del volcán, le permite registrar valores de humedad y temperatura en el aire de las corrientes procedentes del Golfo que posteriormente son forzadas a ascender por las laderas del cono volcánico.

Materiales y método:

A la base de datos de CLICOM se le dio el siguiente tratamiento:

1. Se promedió la T min y máx. de cada día del mes.2. Se promedió la T mensual para cada uno de los años.

Posteriormente a la diferencia altitudinal entre la altitud de la estación y la cota 5,340 m se le aplicó el GVTT de la zona de estudio, resultando:

Materiales y método:

Año Temp Año Temp Año Temp Año Temp Año Temp

1907 -2.75 1935 -2.84 1954 -2.79 1971 -0.6 1988 -1.54

1908 -2.98 1936 -2.69 1955 -0.89 1972 -0.67 1989 -0.93

1909 -2.95 1938 -2.47 1956 -1.58 1973 -0.68 1990 -0.87

1910 -3.88 1939 -1.53 1957 -0.32 1974 -1.18 1991 -0.83

1911 -3.16 1940 -1.66 1958 -1.21 1975 0.09 1992 -1.61

1912 -3.37 1941 -2.01 1959 -1.5 1976 -1.12 1993 -1

1913 -3.89 1943 -2.22 1960 -1.34 1977 -0.31 1994 -0.9

1914 -3.69 1944 -2.03 1961 -1.19 1978 -0.58 1995 -0.96

1926 -1.93 1945 -1.38 1962 -0.77 1979 -1.8 1996 -1.52

1927 -2.34 1946 -0.76 1963 -1.17 1980 -1.54 1997 -1.74

1928 -2.08 1947 -2.06 1964 -0.94 1981 -1.57 1998 -0.78

1929 -1.99 1948 -1.88 1965 -1.06 1982 -1.17 1999 -1.6

1930 -1.99 1949 -2.01 1966 -1.83 1983 -1.55 2000 -1.52

1931 -3.71 1950 -2.65 1967 -1.73 1984 -1.72

1932 -2.16 1951 -1.59 1968 -1.51 1985 -1.79

1933 -1.04 1952 -2.4 1969 -1.03 1986 -1.16

1934 -2.34 1953 -1.71 1970 -1.41 1987 -2.01

Temperatura media anual estimada a 5,340

msnm

El análisis en la tendencia de la temperatura es estudiado a través del modelo lineal, el cual por sencillo y práctico es el más usado (Hobai, 2009).

Por lo tanto se obtiene el comportamiento térmico durante los años 1907 hasta el 2000:

y = 0.0227x - 46.102

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1900 1920 1940 1960 1980 2000

Tem

per

atu

ra °

C

Año

Tendencia

Tendencia de la temperatura del aire en la superficie del glaciar a 5340 msnm

Materiales y método:

• La temperatura media anual se ha incrementado al ritmo de 0.023°C por cada año transcurrido a partir de 1907.

• Si bien es palpable que la tendencia en el aumento térmico de la zona del Citlaltépetl, ésta es inferior a las registradas en otras regiones del planeta:

La región de los andes centrales (según la Comunidad Andina, 2007) registra un aumento de 0.034°C anuales en promedio.

Nevado de Pastoruri en los andes centrales de Perú.

Resultados obtenidos:

En consecuencia, si empleamos la ecuación de la línea de tendencia:

y = 0.0227x - 46.102

Dónde:

“y” representa la temperatura, y

“x” representa los años,

a fin de conocer en qué momento y = 0, obtendremos:x = 0 + 46.102

0.0227 ∴

x = 2031

y = 0.0227x - 46.102

-4.5-4

-3.5-3

-2.5-2

-1.5-1

-0.50

0.51

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040T

emp

erat

ura

°C

Año

Tendencia

Resultados obtenidos:

El GVTT obtenido previamente se empleará una vez más para que a partir de los registros de la estación Huatusco se cree un modelo térmico con base al modelo digital de elevación de la zona.

La extrapolación de los valores de temperatura media para cada año, hacia la cima del cono volcánico se realizará con la siguiente ecuación (Fries, 2012):

T(x, y)= TDet +( Γ(Z DEM - ZDet))( x, y)

Dónde:T(x, y) representa el valor de la temperatura en un punto (x, y),TDet es la temperatura media de la estación para un año dado,Γ es el GVTT de la zona,Z DEM es el valor en altitud de un punto (x, y) en un modelo digital de elevación, y

( x, y)

ZDet equivale a la altitud de la estación climatológica.

Ascenso de la isoterma 0°C

Tras el empleo de la ecuación dentro de ArcGis, se obtienen como resultado los siguientes mapas de isotermas para los años de 1907 y 2000 respectivamente:

Ascenso de la isoterma 0°C

Si sobreponemos ambas isotermas 0°C por encima del modelo digital del terreno, podrían compararse con relación a la altitud:

En 1907 la isoterma se encontraba por debajo de los 4,700 msnm, y para el 2000 ascendió por encima de 5,000 msnm.

Al mapa se le ha sobrepuesto la capa de la superficie del glaciar obtenida a partir de una ortofoto del año 2004, en la cual se aprecia que el límite inferior del glaciar supera la altitud de la última isoterma, lo que pone de manifiesto el continuo ascenso de la línea 0°C y al mismo tiempo le otorga validez al modelo.

Ascenso de la isoterma 0°C

• El ascenso de 300 metros en menos de 100 años de la isoterma es evidente.

• El modelo señala que probablemente después del año 2031, la parte central del glaciar estará en contacto con una temperatura media del aire de 0°C

• El trabajo representa una metodología válida aplicable para estimar la temperaturaen las altas montañas mexicanas.

Conclusiones:

MUCHAS

GRACIAS