Precisión de altimetría satelital y uso de hipsometría para modelar cambios de espesor de hielo en glaciares de Argentina

Abstract

El estudio del retroceso de los glaciares a nivel mundial ha aumentado progresivamente por su importancia en el entendimiento de la dinámica de los recursos hı́dricos, el aumento del nivel del mar y el cambio climático. La relevancia de estudiar dichos retrocesos y la dinámica de los glaciares reside en las posibles consecuencias, ya que estos representan una fuente valiosa de agua para consumo, producción de alimentos y energı́a. El Campo de Hielo Patagónico Sur (CHPS), ubicado entre Argentina y Chile, ha aumentado su tasa de adelgazamiento y retracción frontal en los últimos años. Los datos y métodos de la teledetección y la geodesia satelital son cada vez más utilizados para el estudio de dinámica glaciar debido a la complejidad y los costos de las mediciones “in situ”. En este sentido, el método de Balance de Masa Geodésico (BMG) consiste en la diferenciación multitemporal de modelos digitales de elevación (MDE) satelitales para obtener mapas de cambio de espesor. La precisión del BMG depende fundamentalmente, pero no de manera exclusiva, de la calidad de los MDE utilizados. En este estudio se analizan los errores de productos altimétricos para la obtención de mapas de cambio de espesor (deltaH). Además, se propone el método de interpolación hipsométrica local para rellenar zonas sin datos. Los datos empleados incluyen: los MDE SRTM (2000) y ALOS/PRISM (2006/2011); perfiles de elevación ICESat-2 (2018/19-2022); imágenes MODIS y el inventario GLIMS. Los MDE fueron evaluados a partir de su comparación con ICESat-2 y el análisis del comportamiento de sus diferencias. A partir de este análisis, se calcularon los deltaH en los glaciares Viedma y Upsala. El método de interpolación propuesto se aplicó para generar mapas completos de los glaciares. Los resultados evidencian mayores tasas de adelgazamiento en las zonas frontales y una disminución gradual hacia las zonas altas. La evaluación sobre suelo desnudo muestra una mejor concordancia entre los productos altimétricos ICESat-2 y SRTM, mientras que el modelo ALOS presenta un sesgo mayor respecto a ICESat-2. El modelo de deltaH 2000-2018/19 será utilizado de base para cálculos interanuales con ICESat-2, aportando nuevos antecedentes para los glaciares Viedma y Upsala y para la zona del CHPS.

The study of glacier retreat on a global scale has progressively increased due to its importance in understanding the dynamics of water resources, sea-level rise, and climate change. The relevance of studying these retreats and glacier dynamics lies in the potential consequences, as they represent a valuable source of water for consumption, food production, and energy. The Southern Patagonian Icefield (SPI), located between Argentina and Chile, has shown an increased rate of thinning and frontal retreat in recent years. Methods and data from remote sensing and satellite geodesy are increasingly used to study glacier dynamics because of the complexity and costs of "in situ" measurements. In this regard, the Geodetic Mass Balance (GMB) method involves the multitemporal differentiation of satellite digital elevation models (DEMs) to obtain thickness change maps. The accuracy of GMB depends primarily, but not exclusively, on the quality of the DEMs used. This study analyzes the errors of altimetry products to obtain thickness change (deltaH) maps. Additionally, the local hypsometric interpolation method is proposed to fill data gaps. The data used includethe following: SRTM DEM (2000) and ALOS/PRISM (2006/2011); ICESat-2 elevation profiles (2018/19-2022); MODIS images, and the GLIMS inventory. The DEMs were evaluated by comparing them with ICESat-2 and analyzing the behavior of their differences. From this analysis, deltaH in the Viedma and Upsala glaciers was calculated. The proposed interpolation method was applied to generate complete glacier maps. The results show higher thinning rates in frontal areas and a gradual decrease towards higher elevations. The evaluation on bare ground shows better agreement between ICESat-2 and SRTM products, while the ALOS model presents a larger bias compared to ICESat-2. The deltaH model 2000-2018/19 will be used as a base for interannual calculations with ICESat-2, providing new insights for the Viedma and Upsala glaciers and the SPI area.