¿Cómo se estudia un glaciar?
Los glaciares, como parte de la criósfera, son dinámicos y responden a variaciones de otros componentes del sistema Tierra tales como la atmósfera (clima) o la litosfera (sustrato rocoso, actividad volcánica). Esta interacción se refleja directamente sobre su superficie, mediante la acumulación de masa por precipitaciones sólidas, e igualmente derretimiento o ablación, por procesos de fusión, evaporación y sublimación del hielo.
Los cambios en un glaciar se pueden medir, principalmente, en función de los cambios evidenciados en su geometría, volumen, espesor, balance de masa, aportes de agua líquida a las cuencas hidrográficas e interacción con variables atmosféricas.
En la actualidad, el IDEAM realiza trabajos glaciológicos aplicando técnicas de cuantificación y cualificación de parámetros glaciológicos, hidroglaciológicos y atmosféricos, que permiten evaluar la dinámica y evolución de los glaciares, siguiendo metodologías recomendadas por organizaciones como L'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) francés, la Universidad de Zürich (Suiza), el Servicio Mundial de Monitoreo glaciar (World Glacier Monitoring Service-WGSM) y el Grupo de Trabajo en Nieves y Hielos, del Programa Hidrológico Internacional para América Latina y el Caribe (GTNH-PHI-LAC) de la UNESCO.
Métodos de Monitoreo
Los cambios en un glaciar se pueden medir, principalmente, en función de los cambios evidenciados en su geometría, volumen, espesor, balance de masa, aportes de agua líquida a las cuencas hidrográficas e interacción con variables atmosféricas.
En la actualidad, el IDEAM realiza trabajos glaciológicos aplicando técnicas de cuantificación y cualificación de parámetros glaciológicos, hidroglaciológicos y atmosféricos, que permiten evaluar la dinámica y evolución de los glaciares, siguiendo metodologías recomendadas por organizaciones como L'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) francés, la Universidad de Zürich (Suiza), el Servicio Mundial de Monitoreo glaciar (World Glacier Monitoring Service-WGSM) y el Grupo de Trabajo en Nieves y Hielos, del Programa Hidrológico Internacional para América Latina y el Caribe (GTNH-PHI-LAC) de la UNESCO.
Balance de masa
Medición periódica de pérdida o ganancia de volumen del glaciar en un periodo determinado. La estimación de este balance se obtiene por medio de mediciones directas sobre la superficie glaciar. Este método, el más utilizado a nivel mundial para medir el cambio de masa, es la técnica principal que utiliza el IDEAM para estimar los cambios de masa en los glaciares elegidos.
Este cálculo se puede realizar directamente en terreno (método directo) y consiste en instalar una serie de estacas o balizas (tubos delgados de plástico) en forma vertical y enterrados a varios metros de profundidad en el hielo, que permiten un muestreo sistemático. Las balizas son utilizadas -a modo de limnímetro en un río- para medir los cambios del "nivel" en este caso, de la superficie de un glaciar: puede aumentar por las precipitaciones o disminuir cuando hay detrimento.
Las balizas son estructuras instaladas en el glaciar, en las que se mide la distancia del extremo superior hasta la superficie de la nieve, es decir lo que emerge de la baliza sobre la nieve. Este dato se conoce como emergencia. Posteriormente se mide la longitud de los demás materiales con diferentes densidades como nevisa o nieve hasta la superficie del hielo.
En la actualidad en Colombia se monitorean permanentemente tres glaciares: Sierra Nevada El Cocuy o Güicán (sector Ritacuba Blanco) desde noviembre de 2008 y Volcán Nevado Santa Isabel (sector El Hongo) desde abril del 2021 y el Volcán Nevado del Tolima (sector Shimmer) desde febrero 2021, el ultimo como apoyo a un proceso de monitoreo participativo liderado por la comunidad. La escogencia de estos fueron criterio de selección como representatividad, tamaño, morfología de la cuenca glaciar, estado del frente inferior y accesibilidad.
Sierra Nevada El Cocuy o Güicán
Se seleccionaron dos glaciares de la Sierra Nevada El Cocuy o Güicán como sitio de estudio directo en principio Ritacuba Negro y Ritacuba Blanco al norte de la sierra. Por accesibilidad y seguridad -sus grietas hacen el recorrido muy peligroso- se detuvo la investigación en el glaciar Ritacuba Negro, quedando actualmente el Ritacuba Blanco. El área de estudio fue aproximada a 0.36 km² para el año 2008, los cuales se redujeron a 0.27 km² para inicios del año 2025.
Volcán Nevado Santa Isabel
El Volcán Nevado Santa Isabel, ha sido el glaciar más estudiado en la historia de la glaciología colombiana, para el año 2006 se seleccionó el glaciar Conejeras, el cual contó en su momento con un área de estudio de 0,21 Km² los cuales llegaron su extinción total en febrero del 2024. Para el año 2021 consecutivamente al monitoreo que se venía realizando en el Conejeras, se dio inicio al monitoreo del glaciar El Hongo que actualmente es el glaciar monitoreado, para sus comienzos el área de estudio del glaciar era aproximadamente de 0,22 km². Para 2024, dicha área se había reducido a 0,12 km².
Volcán Nevado del Tolima
El Volcán Nevado Tolima, es el glaciar actualmente estudiado por una comunidad no científica, la cual a partir del año 2021 comenzó sus monitoreos en apoyo del IDEAM, convirtiéndose en el tercer monitoreo In-situ con un un área de estudio de 0,22 Km² para el año 2021.
Cambio de la cobertura del área glaciar
¿Qué son las imágenes satelitales?
Las imágenes satelitales como representaciones digitales de la información capturada por sensores a bordo de satélites que orbitan la Tierra. Estos sensores recopilan datos reflejados o emitidos por la superficie terrestre, que luego son transmitidos a estaciones en tierra y procesados para generar imágenes digitales. (Agencia Espacial Europea, 2025). El IDEAM en su misión de monitorear y dar seguimiento a las áreas glaciares del país hace uso de imágenes satelitales Planet Scope, RapidEye, SPOT, Landsat 8-9, Sentinel 1-2-3.
Procesamiento de imágenes satelitales
Con el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) como QGIS, ArcGIS, ERDAS y Pix4D, es posible procesar imágenes satelitales con el propósito de estimar el área de las coberturas glaciares. A modo de ejemplo, se describe a continuación parte del procedimiento aplicado a una imagen satelital Planet Scope del año 2024 en el sector norte de la Sierra Nevada de El Cocuy o Güicán, en Colombia.
Las imágenes satelitales se generan a partir de la información captada por sensores remotos a bordo de satélites, los cuales registran la radiación electromagnética reflejada por la superficie terrestre. Esta radiación corresponde a diferentes longitudes de onda dentro del espectro electromagnético, que incluye no solo la luz visible (rojo, verde y azul), sino también regiones invisibles al ojo humano, como el infrarrojo cercano y medio.
En la imagen A, se presenta una visualización en color natural, que resulta de la combinación de las bandas correspondientes a las longitudes de onda del color rojo, verde y azul (RGB). Esta representación se asemeja a lo que se observaría a simple vista desde el espacio, permitiendo una identificación intuitiva de elementos del paisaje como cuerpos de agua, vegetación y glaciares.
Por otro lado, las imágenes B y C muestran combinaciones de bandas en falso color. Estas utilizan longitudes de onda fuera del espectro visible, como el infrarrojo cercano, que es altamente sensible a la vegetación y al hielo. Al asignar estas bandas a los canales de color rojo, verde y azul, se obtiene una visualización que no corresponde al color "real", pero que resalta con mayor contraste ciertas características del terreno. Este tipo de imágenes es especialmente útil para diferenciar entre superficies cubiertas de nieve, hielo, roca y vegetación.
El procesamiento de la información del área glaciar se realiza mediante la metodología Ratio Band que consiste en dividir valores de bandas de alta reflectancia de la nieve o hielo entre bandas de baja reflectancia de la nieve o hielo.
Esta operación aprovecha el contraste espectral: el hielo y la nieve tienen alta reflectancia en valores del espectro visible (imagen D) pero baja reflectancia en longitudes de ondas larga (imagen E). El resultado (imagen F) es una imagen en escala de grises, donde los valores más altos o de mayor realce indican una mayor probabilidad de presencia de nieve o hielo.
El proceso de reclasificación transforma la imagen F (resultado de la metodología Ratio Band) en valores binarios de 1 y 0 a través de diferentes umbrales de reclasificación propuestos (Hall, 1987; Rott, 1994; Gjermundsen et al., 2011; Paul et al., 2016; Cruz, 2020). se asignan el valor de “1” a pixeles cuyo valor superan el límite del índice, considerándolos cobertura Glaciar. Por el contrario, valores inferiores al límite del índice se clasifican como coberturas no glaciares y se les asignan el valor de “0”.
Esto genera una máscara glaciar (G) que permite aislar visualmente las zonas cubiertas por hielo y elimina el resto de las coberturas.
El Ideam es pionero en umbrales de reclasificación para imágenes Planet Scope.
Posteriormente, se procede a la vectorización (H), un proceso mediante el cual la información de píxeles de (G) se convierte en polígonos vectoriales. Esta representación facilita los análisis espaciales posteriores y es esencial para calcular con precisión métricas como el área, perímetros, longitudes, distancias, entre otros.
En zonas donde la clasificación automática es imprecisa, por ejemplo, en áreas de sombra, presencia de rocas claras o nubes, se recurre a la delineación manual (I) Este paso consiste en corregir visualmente los bordes del glaciar utilizando imágenes de referencia en color natural o falso color, guiándose por la textura, el brillo, contexto topográfico y experticia del evaluador.
Una vez vectorizados y supervisados manualmente los contornos glaciares, se realiza el cálculo de área, utilizando herramientas del SIG que suman las superficies de los polígonos generados.
Finalmente, al repetir este proceso con imágenes satelitales adquiridas en diferentes momentos del tiempo, es posible realizar un seguimiento detallado de la evolución del área glaciar. Esta comparación temporal permite estimar los cambios en la cobertura de la nieve y hielo. Al cuantificar las variaciones de área en intervalos definidos, se generan series de tiempo que evidencian las tendencias de pérdida o estabilidad glaciar, lo cual resulta fundamental para evaluar los impactos de la variabilidad climática y del cambio climático.
Cámaras de foto seguimiento
Las cámaras de fotoseguimiento o time-lapse se han consolidado como una tecnología clave en el monitoreo glaciológico. Su capacidad para registrar periódicamente los cambios en los glaciares las convierte en una herramienta indispensable para el seguimiento de la dinámica glaciar.
Las cámaras time-lapse se instalan en puntos estratégicos, usualmente en zonas elevadas y cercanas a los glaciares; se programan para tomar fotografías a intervalos regulares, desde minutos hasta horas o días. Estas imágenes, al ser compiladas, generan secuencias visuales que permiten observar la dinámica del glaciar, incluyendo sus avances, retrocesos, movimientos superficiales, formación de grietas, aludes y cambios estacionales en la cobertura de nieve.
Las imágenes de time-lapse brindan una visión continua y detallada del comportamiento glaciar, lo que complementa y enriquece los datos obtenidos mediante otras metodologías como el análisis de imágenes satelitales, el uso de sensores GPS, el radar de penetración en hielo o las estaciones meteorológicas automáticas.
En contextos de difícil acceso o condiciones extremas, el uso de cámaras time-lapse representa una solución práctica, ya que requieren poco mantenimiento y pueden funcionar durante meses con baterías solares, registrando información continua sin la necesidad de presencia humana constante.
Siguiendo el enlace, usted encontrará algunos de los productos obtenidos mediante la cámara de fotoseguimiento en los glaciares colombianos. Videos Time Lapse.
Fotogrametría
La fotogrametría aérea, mediante el uso de drones (vehículos aéreos no tripulados, UAV), se ha consolidado como una herramienta esencial en el monitoreo glaciológico moderno. Esta técnica permite obtener modelos tridimensionales de alta resolución de la superficie glaciar, capturando con precisión su morfología, dinámica y cambios volumétricos a lo largo del tiempo.
Los vuelos fotogramétricos se realizan programando al dron para sobrevolar el glaciar siguiendo rutas preestablecidas, a alturas y solapes específicos. Durante el vuelo, el dron captura cientos o miles de imágenes superpuestas desde diferentes ángulos. Estas imágenes deben tener una alta calidad y precisión, y suelen acompañarse de datos de georreferenciación obtenidos mediante GPS de alta precisión o sistemas RTK (Real-Time Kinematic).
El procesamiento de estas imágenes se realiza en varias etapas mediante software especializado. La primera consiste en la alineación fotográfica y la calibración de las cámaras, seguida por la generación de una nube de puntos densa, una representación tridimensional compuesta por millones de puntos que describen la geometría del terreno y la superficie del glaciar.
A partir de esta nube de puntos, se generan productos clave como el modelo digital de superficie (DSM) y especialmente, el ortomosaico. Este último es una imagen georreferenciada de alta resolución y sin distorsiones, construida a partir de la unión de múltiples fotografías corregidas topográficamente.
Estos productos permiten realizar análisis detallados de cambios en la superficie glaciar, detectar retrocesos, evaluar pérdida de masa, estudiar la evolución de grietas o morfologías superficiales, e incluso calcular volúmenes de hielo perdidos entre campañas fotogramétricas realizadas en diferentes momentos.
Una de las principales ventajas de la fotogrametría con drones es su alta resolución espacial, lo que permite estudios a escalas locales con un nivel de detalle inalcanzable por sensores satelitales. Además, los vuelos pueden repetirse con frecuencia para generar series temporales, y son especialmente útiles en zonas remotas o de difícil acceso, donde los métodos tradicionales de monitoreo son limitados o peligrosos.
Levantamientos topográficos
Implementación de métodos topográficos tradicionales de terreno para construir la cartografía glaciar, a través de un equipo GNSS diferencial. Por medio de un levantamiento topográfico se obtiene información sobre área, perímetro o relieve del glaciar.
Mediciones meteorológicas:
realizadas por medio de estaciones meteorológicas convencionales y automáticas, que tienen como objetivo capturar información de las principales variables meteorológicas, como precipitación, temperatura humedad del aire, radiación solar, velocidad y dirección del viento, que permiten analizar el comportamiento del clima frente a los datos que se obtienen en el glaciar.
Mediciones a pluviómetros totalizadores:
Los pluviómetros totalizadores son estructuras cilíndricas en las que se almacena el agua lluvia y tienen un aislante oleaginoso que evita que el agua se evapore. Mediante estas mediciones se puede establecer cuanto llovió entre períodos determinados. Cuando un pluviómetro se llena es necesario bajarle el nivel y tomar el dato nuevo. Son estructuras pintadas de color naranja para que puedan ser fácilmente observables.
Toma de muestras de agua para análisis isotópicos
Red de puntos experimental de 13 puntos en los dos nevados monitoreados directamente, donde se toman muestras de agua lluvia y de escorrentía, con el objetivo de saber el origen y permanencia del agua proveniente del glaciar mediante el rastreo de isótopos de oxígeno e hidrógeno.
