El estudio, que contó con la participación de investigador del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad, Sergio Estay, también propone una nueva aproximación para el uso más eficiente de imágenes satelitales, aumentando hasta tres veces la cantidad de capturas usables para el análisis espacial de los ecosistemas de alta montaña.
Usando cientos de imágenes satelitales captadas a lo largo de 35 años, un grupo de científicos nacionales de las Universidades Católica de Valparaíso (PUCV), Católica de Chile (PUC), y Universidad Nacional de Australia, estudió los cambios en los patrones de nieve del volcán Mocho-Choshuenco, ubicado al sureste de la provincia de Valdivia, en la región de Los Ríos. Ésto, con el fin de obtener mediciones más precisas que permitan evaluar las consecuencias que estos cambios pueden tener sobre la ecología de este macizo, y de los ecosistemas montañosos en general.
Los resultados de este estudio, publicado en la revista Frontiers in Ecology and Evolution, arrojaron un descenso de la cubierta de nieve en las elevaciones intermedias del volcán (entre los 1,530 y los 2,000 mts. sobre el nivel del mar) durante los últimos 7 años, a tal punto que, en estas zonas, lo que antes se consideraba nieve permanente, hoy es sólo nieve estacional.
Además, las imágenes revelaron una caída significativa en la persistencia de nieve en los meses de invierno y primavera en elevaciones bajas (entre los 1,200–1,530 mts. sobre el nivel del mar) del volcán.
Estos cambios, explican los investigadores, podrían tener serias consecuencias sobre la ecología de estos biomas, puesto que la nieve es un componente crítico que conduce, entre otras cosas, los patrones de hibernación en los animales, determina la duración de la temporada de crecimientos en las plantas, e influye sobre la composición microbial de los suelos. “Para la mayoría de la gente” explica Sergio Estay, investigador CAPES y uno de los autores del trabajo, “la nieve en las montañas y su duración se asocia a la disponibilidad de agua para la agricultura, el consumo humano u otros usos, pero también la nieve afecta a todas los animales y plantas de estos ecosistemas”.
“En las plantas, por ejemplo, un cambio en la cantidad y duración de la nieve puede afectar todo el ciclo fenológico de éstas, lo que podría llevar a la germinación o floración temprana (o tardía) y el desacople con sus polinizadores” añade Estay, posición que es corroborada, en otro sentido, por la investigadora de la Universidad Nacional de Australia y también autora del estudio, Verónica Briceño: “la capa de nieve actúa como un aislante que protege a las plantas de las heladas en invierno. Mediciones de temperatura del suelo y de plantas bajo la nieve en el Volcán Mocho-Choshuenco, indican que la temperatura bajo la nieve es cercana a 0°C, cuando por ejemplo la temperatura del aire es -10°C. Si la nieve se derrite más temprano o hay una disminución en la caída de nieve, las plantas estarán expuestas a temperaturas congelantes”.
Si bien la mayoría de las plantas que viven en ambientes fríos de montaña han desarrollado mecanismos para tolerar bajas temperaturas (sobre todo aquellas plantas que viven en micro-hábitats donde la nieve se derrite tempranamente), Briceño comenta que “no se tiene claro cómo este derretimiento temprano de la nieve va a afectar a otros procesos como la germinación de las semillas. La mayoría de las semillas de plantas de este volcán germinan después de ser expuestas a estratificación por frío, es decir, después de un periodo constante de temperaturas cercanas a 0°C, que en la montaña lo brinda la cubierta de nieve”.
Algunas de las especies de este volcán que necesitan de esta estratificación, son el huilmo (Sisyrinchium pearcei); el michay (Berberís montana); el fosforito (Embothrium coccineum), y el capachito de las vegas (Calceolaria filicaulis), entre otras. “El derretimiento temprano de la nieve podría retrasar o adelantar la germinación de estas especies. Si la germinación ocurre más temprano, las plántulas estarán expuestas a temperaturas congelantes, condiciones que estas plántulas no son capaces de tolerar. Entonces, el derretimiento temprano de la nieve podría afectar el reclutamiento de las especies de montaña. Paradójicamente, el calentamiento global está adelantando el derretimiento de la nieve, exponiendo a las plantas a heladas” remata la investigadora.
La pérdida progresiva de nieve, lamentablemente, no es un fenómeno ni exclusivo de este complejo montañoso, ni nuevo en la historia climática del planeta. Durante el siglo XX y lo que va del XXI, las regiones montañosas de todo el mundo han experimentado períodos de calor superiores al promedio histórico, y la tendencia, comentan los investigadores, no parece estar disminuyendo.
Nueva metodología
Esta alza en la temperatura gatilla a su vez una reducción en la precipitación de nieve y cambios en sus tiempos de caída y “persistencia”, la cual, en el caso de este estudio, fue obtenida observando “la frecuencia de nieve por pixel” de cada imagen analizada. Esta nueva variable metodológica para determinar la “persistencia de nieve”, permitió a los autores identificar aquellas áreas con reducción de nieve y potenciales cambios en la vegetación alpina del volcán, algo, hasta ahora, difícil de pesquisar.
“La principal dificultad técnica al usar imágenes satelitales es la disponibilidad de imágenes libres de nubes” comenta Roberto Chávez, académico PUCV y autor principal del estudio. “Las metodologías tradicionales usan solo imágenes completamente libres de nubes (típicamente de verano), limitándose a evaluaciones puntuales de área nevada y muy rara vez de persistencia, esto es, lo que dura la nieve antes de derretirse. En este trabajo, hemos propuesto una metodología que permite evaluar la persistencia de la nieve en distintos momentos del año y no solo en la estación libre de nubes” relata.
Esto, en palabras de Chávez, “se logra a través de la agregación temporal de escenas para un periodo de varios años, y el cálculo de persistencia usando modelos probabilísticos a nivel de pixel, lo que nos permitió utilizar todas las imágenes disponibles: sin nubes o parcialmente cubiertas con nubes. Así utilizamos hasta el último pedacito de imagen libre de nube, aumentando la información disponible en un 326% respecto de metodologías tradicionales”.
En el caso de Mocho-Choshuenco, el equipo de investigadores logró determinar, por ejemplo, que en comparación con el período 1984-1990, entre 2015 y 2019 el volcán experimentó una reducción en la persistencia de nieve de 5.75 km². en verano, 8.75km². en otoño, 42.40 km². en invierno, y 18.3km². en primavera.
De este modo, el estudio inaugura una nueva aproximación para el uso más eficiente de datos de teledetección como son las imágenes satelitales, aumentando hasta tres veces la cantidad de capturas usables, incluyendo imágenes con brechas espaciales (como las creadas por las nubes). Este método, comentan los investigadores, permitirá contar con información más fidedigna a la hora de estudiar la influencia que tiene la duración de la nieve en la reproducción y fenología de las plantas, la germinación de semillas, la persistencia de especies y la tolerancia al estrés en ambientes donde la nieve es un factor esencial. “Además, esta metodología puede ser usada para el hallazgo de áreas prioritarias de conservación, como aquellas zonas montañosas con una alta disminución de nieve o lugares donde las plantas existentes carecen de un suficiente potencial de adaptación” concluyen. Mal que mal, evaluar los efectos provocados por la baja caída de nieve y su derretimiento temprano sobre estos ecosistemas es un paso indispensable para su efectiva conservación.
Texto: Comunicaciones CAPES
Créditos fotos: Verónica Briceño (volcán) y Roberto Chávez (imagen satelital)