Dr. Bernard Francou Director of Research Emeritus

Training course - La Paz 10-15 July 2016

Rabatel, A., Francou, B, Soruco, A., Gomez, J., Cáceres, B., Ceballos,

J.L., Basantes, R., Vuille, M., Sicart, J.E., Huggel, C., Scheel, M.,

Lejeune, Y., Arnaud, Y., Collet, M., Condom, T., Consoli, G., Favier, V.,

Jomelli, V., Galárraga, R., Ginot, P., Maisincho, L., Mendoza, J.,

Ménégoz, M., Ramirez, E., Ribstein, P., Suarez, W., Villacis, M. &

Wagnon, P., 2013. Current state of glaciers in the tropical Andes: a

multi-century perspective on glacier evolution and climate change. The

Cryosphere, 7, 81-102, 2013,

www.the-cryosphere.net/7/81/2013/doi/10.5194/tc7-81-2013.

TRES SÍNTESIS RECIENTES SOBRE

LOS GLACIARES TROPICALES

2Training course La Paz 10-15 07 2016

Francou y 21 autores 2013

Training course La Paz 10-15 07 2016 3

1. La red de observación en los Andes tropicales

2. Un retroceso multi-secular de los glaciares, acelerado

a partir de los años 1976-1980

3. ¿porqué este retroceso acelerado? Relación con el

calentamiento de la región andina

4. ¿el futuro?

4Training course La Paz 10-15 07 2016

Glaciares monitoreados en los Andes tropicales

puntos rojos: glaciares con largo balances de masa

puntos amarillos y azules: glaciares con mediciones de longitud y areas

largos hexagonos rojos: balances de masa reconstruidos desde 1963 (Cordillera Real de Bolivia)

Si usted está interesado en datos estadísticos, estudios o proyectos en el ámbito de laMeteorología, Hidrología y Recursos Hídricos, Agrometeorología y Ambiental, no dude en

acercarse a nuestra lnstitución:

DIRECCIÓN REGIONAL DE AREQUIPAAv. Aviación S/N Zamácola (Cerro Colorado) Arequipa

(Cuartel General del Ala Aerea N° 3)Telefax : 054-256116

E-Mail : dr6-arequipa@unsa.edu.pe,SEDE CENTRAL

SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGIAJr. Cahuide N° 785 – Jesús María – Lima 11

E-Mail : senamhi@senamhi.gob.pe Internet : http://www.senamhi.gob.pe

Instituciones

francesas

Instituciones

andinas

5

Instituciones

internacionales

Banco Mundial

Université Grenoble-Alpes

IGEMA

6Training course La Paz 10-15 07 2016

7

Los glaciares en los Andes tropicales retroceden

desde 14-11 ka, pero de manera irregular

Jo

me

lli et a

l. , 20

11

Na

ture

Dataciones parciales de 57 morrenas del Nevado Telata

(valle de Zongo)

Jomelli et al. , 2014

Nature

Ritacuba – SNC Colombia

Glaciar CHARQUINI SUR, Cordillera Real, Bolivia

Morrenas datadas por liquenometríaRabatel et al., 2005 Quat.. Res

Rabatel et al., 2013 The Cryosphere

Jomellli, 2009 PPP 8

Balance de masa acumulado de 20 glaciares de la Cordillera Real

°

1976

Soruco, A., Vincent, C., & Francou, B., 2009. Glacier decline between 1963 and 2006 in the Cordillera Real, Bolivia. Geophysical Research Letters, vol.

36, L03502, doi:10.1029/2008GL036238

Soruco, 2008

9Training course La Paz 10-15 07 2016

HEI-INAMHI-IRD

2006

Jordan, E., Ungerechts, L., Cáceres, B., Peñafiel, A. & Francou, B., 2005. Estimation by photogrammetry of the glacier recession on the Cotopaxi Volcano (Ecuador) between 1956 and 1997.

Hydrological Sciences/Journal des Sciences Hydrologiques, IAHS, 50, n°6: 949-961. UPDATED

1976 1997 2006

km² 21.8 15.4 11.8

% -30 -46

10

Training course La Paz 10-15 07 2016

Por dificultad de estimar la acumuación neta en altura, los

balances estimados han podido ser exageremente negativos

Ejemplo del Antisana 15 (Ecuador)

Basantes et al., 2016 J. Gaciol.

Calibrado

geodético

Sin correcciones

Modelo lineal de

Lliboutry

Fecha Superficie de Pérdidas Fuentes

glacaires km² %

PEH Max ~900 Georges

1930 850 Kinzl

1970 723 0 UGRH (Ames)

1990 620 14,2 Georges

2003 528 27 UGRH (ANA)

~ - 30% en 30 años

Tasa de retroceso menor que en

Cordillera Real y volcanos

ecuatorianos (razón posible: las

más grandes lenguas són cubiertas

de detritos)

UGRH / ANA

12Training course La Paz 10-15 07 2016

©B

.Fra

ncou

IRD – ANA-UGRH - IHH-INAMHI-EMAAP-Q

Cambios de superficies y longitudes ocurridos en 10 glaciers en Ecuador, Perú y Bolivia. Los cambios en el Perú vienen de

mediciones de campo y son representados en forma acumulada comparando con 1980. Los cambios en Bolivia y Ecuador

han sido calculados a partir de fotos aéreas y de mediciones directas de campo desde los 1990s. Son representados en

forma acumulada y comparadas en áreas con 1963.

Rabatel el al., 2013 .

13

Ra

ba

tel e

t al., 2

01

3 T

he

Cry

os

ph

ere

10 glaciares10

glaciares

Cambios de superficies de ocho glaciares de la Cordillera Real de Bolivia desde la máxima de la Pequeña Edad de Hielo.

Antes de 1940, los estudios corresponden a datación de morrenas antiguas. 1963 es la fecha de referencia común

Rabatel et al., 2013

14Training course La Paz 10-15 07 2016

Ra

ba

tel e

t al., 2

01

3 T

he

Cry

os

ph

ere

2000 2003

2005

1994

IRD-IHH-IGEMA SENAMHI

2009

©BF ©BF ©BF

©BF ©PG2006©BF

15

Balance de masa annual acumulado de 8 glaciares en los Andes

[2006 sirve de referencia comuna]

BALANCE DE MASA: LOS PEQUEÑOS GLACIARES DE BAJA ALTITUD PIERDEN

DOS VECES MÁS QUE LOS GRANDES QUE MANTIENEN AMPLIAS

ZONAS DE ACUMULACIÓN EN ALTURA

Rabatel el al., 2013 . Colombia

Ecuador

Peru

Bolivia

16Training course La Paz 10-15 07 2016

Rab

ate

l et a

l., 2013 T

he C

ryo

sp

here

17Training course La Paz 10-15 07 2016

Evolución de la acumulación neta medida a 5800 m sobre el glaciar de Zongo en septiembre de cada año (AC-5800:

trazo lleno rojo, en mm de equivalente agua). Paralelamente, se presenta la precipitación acumulada medida cada mes

en un pluviómetro la zona de ablación del glaciar a 5100 m (P2 5100: trazo punteado azul, en mm de agua). En barras, el

ratio entre la superficie de la zona de acumulación y la superficie total del glaciar (AAR, en %).

18Training course La Paz 10-15 07 2016

Fra

nco

u e

t al. 2

01

3

SW

SWLW

LW

Sensible heat flux

& latent heat flux

Wind

Precipitation

GLACIER

ATMOSPHERERadiative Balance :

all wave-length

Conduction

(snow & ice)

MELTING

Variables of the energy

balance :

• SW radiative balance (albedo)

• Long-wave radiation LW

• Turbulent fluxes H, LE

• G and P are not important

Variables of atmosphere :

• Precipitation (solid/líquid): Mass

alimentation, albedo

• Cloudiness y Relative Humidity:

SW, LW, LE/H

• Wind velocity : LE

• Air temperature (sensible heat

flux): H

Equation of energy conservation

R + H + LE + G + P = QM

Sources : P.Wagnon, J.E.Sicart, V.Favier,

L.Maisincho, M. Litt

Energy balance on glaciers and climate

variables

Balance de energía en la superficie

de un glaciar

Perfil de ablación mensual en el glaciar de

Zongo (5100 m, 16°S Bolivia, 1991-2009)

Glaciar de Zongo Bolivia 16°S 5050 m

1 2 3

Flujos de energia en la superficie del glaciar de

Zongo (16°S Bolivia) a 5100 m

Wagnon, P., Sicart, J-E, Francou, B.

IMPORTANCIA DEL INICIO DE LA

TEMPORADA HÚMEDA

20

©B

.Fra

ncou

Discharge in the Zongo runoff station and wet season timing in balance / melt discharge: wet season timing and duration /

precipitation intensity, frequency [PhD. C. Ramallo, 2013]

Runoff

precipitation

sum of precipitations

5 stations on the Altiplano, daily averages over 1991-2008

Glaciers regulate runoff in the high mountain basins,

particularly when precipitation periods are short and irregular

Training course La Paz 10-15 07 2016

Perfil de ablación mensual en el glaciar

Antisana 15alfa (4950 m, 0°28S, Ecuador)

Glaciar Antisana 12 Ecuador, 0.°28 S 5000 m

Flujos de energia en la superficie del glaciar

Antisana 15 (0°28S Ecuador) a 5100 m

Favier , V., Maisincho, L., Francou, B.

ESTACIONALIDAD POCO MARCADA

22

©B

.Fra

ncou

Crucial factors for melting glaciers in the Andean tropics

• Short-wave radiation [SW] is the biggest source of energy year round

• Long-wave radiation [LW ] : important incoming flux in the wet season (frequent

convective clouds and high moisture content in the atmosphere). [LW ] is generally

negative, but when positive (wet season) aliments a constant melting

• Sensible heat flux [S] : low, generally compensated by the latent heat flux [LE]. This is

due to the poor density of the atmosphere and the low air temperature at high elevation

• Latent heat flux [LE] is high during the dry season (strong sublimation). With the [LW ]

negative, the [LE] represent a strong loss of energy at the glacier surface

• Consequently, melting is mainly controlled by the short wave balance [SW ], which

depends on albedo

• Albedo is controlled by the presence/absence of a snow cover at the glacier surface,

which depends on the frequency of snowfalls and the phase of precipitation (snow/rain)

• The snow/rain limit depends on temperature of atmosphere

Training course La Paz 10-15 07 201623

Training course La Paz 10-15 07 2016 24

EVIDENCIAS DEL INCREMENTO DE TEMPERATURAS EN LOS

ANDES TROPICALES DURANTE LAS ÚLTIMAS DÉCADAS

Reconstructed air temperature at Illimani (6340 m a.s.l.) over the 20th century using borehole temperature profile inversion (thick line)

compared with La Paz air temperature (red dashed line after 1962). The two black dashed lines form an envelope corresponding to

model uncertainties according to posterior probability density standard deviation. The grey scale represent the past surface

temperature probability distribution (3b) Posterior (thin line) and prior (dotted surface) probability density functions of surface

temperature each ten years (see section 5 for more details).

Gilbert, A., Wagnon,P., Ginot,P., Funk, M., 2010. 20th century temperature reconstitution in a high altitude tropical site from Illimani (6340 m), Bolivia,

16°39S) englacial temperature. J.Geophys.Res., 115.

Increasing temperature during the 20th century infered from Illimani’s cold ice

Temperature from Illimani’s borehole vs temperature La Paz city

25Training course La Paz 10-15 07 2016

Extraction of 2 ice cores

on Illimani 1in 999 by a

French-Swiss team

©B

.Fra

ncou

DESDE LOS AÑOS 1950, LA TEMPERATURA ATMOSFÉRICA AUMENTÓ DE

MANERA HOMOGÉNEA A NIVEL DE LA REGIÓN DE LOS ANDES TROPICALES:

~+0.7°C

MIENTRAS QUE NO HAY UNA TENDENCIA HOMOGENEA EN LAS PRECIPITACIONES

Vuille et al. 2003; 2008

Annual temperature deviation from 1961-90 average

(1°N -23°S) between 1939 and 2006. Compilation of 279 station

records. Black line: long-term variation (0.10°C/decade). (Vuille et al., 2008)

Precipitation trend from 1950 to 1994

(42 station records)

increase

decrease

T +0.7°C

0.10°C/decade

Vuille, M., Francou, B., Wagnon, P., Juen, I., Kaser, G., Mark, B.G. & Bradley, R.S., 2008. Climate change and tropical Andean glaciers – Past, present, future. Earth

Science Reviews, 89 (2008): 79-96.

+0.7°C

26Training course La Paz 10-15 07 2016

Evolucion altitudinal de la isoterma 0°C promedio en los Andes tropicales (NCEP-NCAR reanálysis de 1955 a 2011) para 3 sitios

(Antisana en Ecuador, Cordillera Blanca en Peru, y Cordillera Real en Bolivia). Paralelamente, se muestra el rango altitudinal de

la parte baja de los glaciares (altitud inferior a la línea de equilibrio) (color azul).

CON EL AUMENTO DE LA TEMPERATURA, EL LÍMITE DE FASE (LÍQUIDA/SOLIDA)

DE LAS PRECIPITACIONES ALCANZA DURABLEMENTE LAS ZONAS DE ABLACIÓN

DE LOS GLACIARES DE LA REGIÓN

Ejemplos del Antisana, de la Cordillera Blanca y de la Cordillera Real

Rabatel el al., 2013 .

Ra

ba

tel e

l al., 2

01

3 .

27

Training course La Paz 10-15 07 2016 28

PERO, FUERTE VARIABILIDAD DECADAL, POR

GRAN PARTE CONTROLADA POR LA

VARIABILIDAD DEL PACİFICO TROPICAL (ENSO)

LOS GLACIARES DE LA REGIÓN RESPONDEN A LA VARIABILIDAD DE LA TSM (SST) DEL

PACÍFICO TROPICAL: LA FRECUENCIA ELEVADA Y LA FUERTE INTENSIDAD DE LOS EVENTOS

CÁLIDOS (EL NIÑO) HAN ACELERADO EL RETROCESO DE LOS GLACIARES ENTRE 1976 Y 2008 (PDO POSITIVA)

Francou et al., 2003;2004;

Vuille et al., 2008; Rabatel et

al., 2013

Ecuador + ColombiaNiño3.4 SSTa

BoliviaNiño 1.2 SSTa

ARRIBA: Balance de masa mensual del Antisana, Ecuador, y el balance del glaciar La Conejeras, Colombia (curva azul). En rojo, anomalía de

temperatura superficial del mare en el sector Niño3.4 (centro del Pacífico). Variables lisadas con un promedio móvil de doce meses. Los valores

del balance de masa están desfasados (atraso) de tres meses con la temperatura del mar. Las barras muestran la mejor correlación con el

desfase de las dos variables.

ABAJO: Mismo representación, para el balance de masa del Zongo (zona de ablación), Chacaltaya y Charquini Sur en Bolivia, y la temperatura

superficial del mar en el sector Niño1-2 (sector de la costa suramericana). Balance mensual con atraso de cuatro meses, conforme a la

correlación óptima indicada por las barras arriba.

Positive PDO

29Training course La Paz 10-15 07 2016

Multivariate ENSO index

Buena

correlación

Porqué ?

Correlación mala

Porqué ?

30Training course La Paz 10-15 07 2016

¿El futuro?

©B.Francou

EL FUTURO, VISTO POR LOS MODELOS (IPCC)

SRES A2

Promedio de simulaciones de 8 modelos

Alaska (+68°N – Patagonia (-50°N)

Saison humide 2004-2005 (octobre à mars)

4900

5000

5100

5200

5300

5400

5500

5600

5700

5800

5900

6000

-8000 -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000

Bilan de masse (mmeq.eau)

Altitu

de

(mW

GS )

Référence

Tair + 1 (°C)

Tair + 3 (°C)

Precip. +20%

Precip -20%

Saison humide 2005-2006 (octobre à mars)

4900

5000

5100

5200

5300

5400

5500

5600

5700

5800

5900

6000

-8000 -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000

Bilan de masse (mmeq.eau)

Altitu

de

(mW

GS )

Référence

Tair + 1 (°C)

Tair + 3 (°C)

Precip. +20%

Precip -20%

c

d

Sensibilidad del balance de masa del Glaciar de Zongo a las

variaciones de temperatura y de precipitación. Referencia: estación

húmeda 2005-2006

ELAwet = 5230 m (Present)

ELAwet = 5430 m (+1°C)

ELAwet = 5700 m (+3°C)

+1°C ≈ ELA +200m

Muchos glaciares prodrian desaparecer con un aumento de T de +3°C

2090

2030

Vuille et al., 2008

Le

jeu

ne

, 20

09

31

CROCUS

GRACIAS!

32Training course La Paz 10-15 07 2016©B.Francou