Aplicaciones de la radioecosonda al estudio del régimen dinámico, térmico e hidráulico de los glaciares

Zusammenfassung

El núcleo del trabajo desarrollado en esta tesis doctoral consta de dos partes: 1) el diseño, desarrollo y pruebas de laboratorio y de campo de un nuevo sistema de georradar para aplicaciones glaciológicas, denominado VIRL-7, y 2) la aplicación de este georradar, y versiones anteriores del mismo, al estudio de la geometría, estructura interna y características físicas de los glaciares, incluyendo aplicaciones tanto a glaciares antárticos (en Isla Livingston, Islas Shetland del Sur) como árticos (Isla Spitsbergen, Archipiélago de Svalbard). Los capítulos del 1 al 3 son de tipo introductorio. En el primero, se presenta la motivación de este trabajo y sus objetivos fundamentales, así como el estado del arte. En el segundo, se esbozan los fundamentos sobre propagación de ondas electromagnéticas, con énfasis en su transmisión a través del hielo glaciar, necesarios para una adecuada comprensión del conjunto del trabajo. En el tercero, se analiza la estructura y criterios de diseño de los georradares, con especial atención a los empleados en glaciología. El capítulo 4 presenta un análisis detallado de la filosofía de diseño, estructura y características técnicas de los georradares de la familia VIRL anteriores al desarrollado en esta tesis (fundamentalmente, VIRL-2 y VIRL-6). La discusión pormenorizada de sus principios de funcionamiento, y cómo se plasman en el equipo, ponen también de manifiesto las mejoras al equipo que motivaron el desarrollo de la nueva versión VIRL-7, que presenta características mejoradas de portabilidad, robustez, versatilidad, rendimiento y consumo. La estructura, especificaciones y parámetros de funcionamiento de este nuevo equipo se presentan y discuten en el capítulo 5, Las pruebas de laboratorio y de campo se incluyen en el capítulo 6. El glaciar seleccionado para las pruebas de campo fue Tavlebreen, en la Isla Spitsbergen (Archipiélago de Svalbard, Artico). El capítulo 7 se centra en la aplicación de los georradares VIRL (en ocasiones combinada con georradares comerciales Ramac/GPR) para el estudio del espesor y la estructura interna de los glaciares (estratificación interna, canales endoglaciares), de las propiedades físicas del hielo que los constituye (densidad, contenido en agua líquida del hielo templado), de su régimen hidrotérmico (carácter frío, templado o politérmico) y de la naturaleza de la interfaz hielo- lecho (presencia de agua líquida, rugosidad del lecho), así como para calcular el volumen total de hielo almacenado en los glaciares, esencial para estimar su potencial contribución a la subida del nivel del mar. Las conclusiones de la tesis se presentan en el capítulo 8, que incluye además sugerencias de trabajo futuro. Como conclusión general, podríamos afirmar que VIRL-7 constituye un sistema de georradar óptimo para el estudio, mediante técnicas no destructivas, de los aspectos destacados en el párrafo anterior. Entre las características más relevantes del equipo desarrollado, cabe destacar las siguientes: 1) carácter modular, con total compatibilidad entre elementos pertenecientes a versiones anteriores de la familia de georradares VIRL; 2) activación del emisor mediante odómetro o temporizador interno; 3) alta capacidad de almacenamiento mediante tarjeta de memoria SD; 4) sistema de sincronismo transmisor- receptor mediante canal de fibra óptica integrado en el emisor y en la unidad de control; 5) elevada relación señal-ruido, sustentada en su gran capacidad de apilamiento de trazas (de 256 a 4096); 6) empleo de la técnica de muestreo en tiempo real; 7) digitalización de 4000 puntos por traza, a 12 bits (dando un margen dinámico teórico de 72 dR), con periodo de muestreo seleccionable por el usuario; y 8) tensión del pulso emitido por el transmisor (2400 V) muy superior a la habitual de los equipos de georradar comerciales.