Canal de Gerlache, Antártida, 3 de Febrero de 2012
Aprovechando las horas de navegación, hoy os contaremos cómo estudiamos la evolución de los suelos congelados, que se basa en las propuestas de varios protocolos internacionales.
Nuestras investigaciones se centran en la evolución térmica del suelo y del nivel superior del permafrost, y así como del espesor de la capa activa, como indicadores de la variabilidad climática. Por esa razón tenemos instalados diversas estaciones de medida en diferentes emplazamientos de las Islas Shetland del Sur (ya os contamos del interés de esta zona de la Antártida para el estudio del permafrost). En estos emplazamientos tenemos instalados una serie de instrumentos dirigidos a medir la temperatura del aire, del suelo, y del terreno (en la capa activa y en algunos casos también del nivel superior del permafrost). Para medir la temperatura del aire usamos unos dispositivos (modelo TinyTag) que tienen un sensor externo expuesto al aire. Este sensor se encuentra en el interior de un protector ambiental para impedir que se caliente con el sol, se enfríe con el hielo, etc. y que refleje los más fielmente posible la temperatura del aire. Esto se instala a 1,7 m de altura sobre unos mástiles metálicos sujeto con vientos al terreno.
Instrumentación para medir la temperatura del aire
Otro de los instrumentos que tenemos nos permite medir la temperatura del suelo. Este instrumento es mucho más sencillo y consiste en una placa metálica que lleva adosada una capsula estanca donde hemos instalado un pequeño sensor de temperatura (modelo iButton) del tamaño de una pila de botón. Esta placa se entierra a aproximadamente 1 cm de profundidad en el suelo, con cuidado de que no quede al descubierto (en parte para que las eskúas no la muevan de su sitio). Con él, podemos saber cuál es la temperatura del suelo en superficie, obteniendo la media en el área de la placa (unos 100 cm2).
Placa para la medición de la temperatura del suelo.
Para medir el espesor de la capa de nieve usamos un instrumento de baja tecnología que consiste en un mástil de madera al que hemos adosado varios sensores de temperatura como el usado para medir la temperatura del suelo. Cada uno de los sensores está puesto a una altura diferente sobre el suelo, de tal forma que indirectamente podamos calcular de manera aproximada el nivel de la nieve. Este instrumento se basa en que cuando la temperatura que marca uno de los sensores se estabiliza, frente a la que registra el sensor instalado inmediatamente por encima, quiere decir que está enterrado bajo la nieve. Este instrumento no es muy preciso, pero es suficientemente económico y aproximado para lo que necesitamos conocer en nuestros estudios. Usar otros sensores para medir el espesor de la nieve implicaría instalaciones más complejas con baterías, placas solares, etc… que son más caros y complican la logística del trabajo de campo y, como decimos, no implicaría una mejora excesiva para lo que necesitamos nosotros.
Termonivómetro instalado en uno de nuestros emplazamientos de la Antártida.
Para conocer la temperatura del terreno (ya sea de la capa activa y del nivel superior del permafrost) se han realizado distintas perforaciones, que se han entubado para que queden estancas. En su interior se han introducido pequeños sensores de temperatura a distintas profundidades, sujetos generalmente a una cuerda unidaal tapón exterior del tubo de la perforación. De esta forma no entra agua en el tubo y se mantiene seco. Hay sondeos que apenas tiene un metro de profundidad, pero los hay de más de dos y de hasta 6 metros.
Sensores listos para ser introducidos en uno de los sondeos de nuestras estaciones
Dos casos especialmente interesantes son los sondeos situados en la cima del monte Reina Sofía (nuestras estaciones de Glaciar y Sofía), que son de 15 y 25 metros de profundidad (respectivamente). En el más largo hay un sistema más complejo de adquisición de datos, con una cadena repleta de sensores de temperatura a distintas profundidades que envían datos a un sistema electrónico, conectado a una batería y un panel solar en la superficie. Estos dos grandes sondeos forman parte de la red internacional denominada TSP (Thermal State of Permafrost) dirigida a conocer el estado térmico del permafrost, mientras que las otras permiten conocer el estado térmico de la capa activa.
Estación de medición en el sondeos situado en el Monte Reina Sofía
Todos estos instrumentos se encuentran en cada una de nuestras estaciones de medida. Algunas no cuentan con perforación todavía porque se han cambiado su ubicación hace muy poco y no ha dado tiempo a realizarlas, como es el caso de las estaciones Morrena y BAE en península Hurd, Isla Livingston. Todas las demás están completas, tanto en la isla Livingston como en Decepción.
Por otro lado, para estudiar el espesor de la capa activa, utilizamos la metodología propuesta en el protocolo denominado CALM (Circumpolar Active Layer Monitoring) para el estudio de la capa activa en zonas circumpolares. Este protocolo propone la medición directa de forma mecánica del espesor de suelo no congelado. Esto se lleva a cabo introduciendo una pica de acero de un metro de longitud en el suelo hasta que por el sonido y la respuesta del suelo se llega al hielo. Parece una técnica poco sofisticada, más próxima a la magia que a la ciencia, pero la experiencia ha demostrado en cientos de medidas a lo largo del mundo, que es la técnica más eficaz, certera y barata disponible. Para levar a cabo las medidas no se hace de forma aleatoria, sino que se crean unas mallas sobre el terreno (generalmente cuadradas de 100 x 100 metros) y se mide en todos sus nudos, que quedan marcados sobre el terreno con estacas. De esta forma, cada año se repiten las medidas en los mismos puntos permitiendo estudiar si ha aumentado la capa activa (fusión del permafrost), o si ha disminuido (aumento del permafrost).
Emplazamiento de una de nuestras mallas CALM de medida de la capa activa
Además de estos instrumentos y mediciones, tenemos algunos experimentos extras situados en varios lugares que nos permiten, por ejemplo, ver el efecto de la descongelación del suelo en el movimiento de laderas a pequeña escala. Así, por ejemplo, tenemos unas piedras marcadas en una ladera de las que mediremos su posición año a año con precisión milimétrica gracias al uso de un GPS-Diferencial que nos prestan en la BAE Juan Carlos I.
Más adelante os contaremos cómo son los datos que obtenemos en cada campaña, cómo los tratamos y qué información sacamos de ellos para poder estudiar la evolución de la capa activa y del permafrost.
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