Observación de la disminución de la capa de nieve y el aumento de la temperatura superficial en los Andes con datos de teledetección y reanálisis

Por Robin Kim*/

Traducido por Sophia Bakara

El calentamiento dependiente de la altitud está afectando a las regiones montañosas y afectará tanto la seguridad hídrica como la agricultura en algunas de las comunidades más vulnerables. Sin embargo, las magnitudes de las tendencias estimadas de temperatura o precipitación dependen no solo de la geografía, sino también de los conjuntos de datos utilizados para los cálculos. Dada la limitada disponibilidad de datos in situ, este estudio intenta identificar patrones y sesgos en las tendencias de la temperatura superficial entre dos conjuntos de datos reticulados de uso común, el MODIS de teledetección (complementado con AIRS para el llenado de vacíos) de la NASA y los datos de reanálisis de ERA5-Land del ECMWF. Se realizan análisis adicionales para determinar tendencias paralelas en la cubierta de nieve, también con MODIS y ERA5-Land. A lo largo de todos los Andes, en un intervalo de tiempo anual, se observa un sesgo cálido en las temperaturas detectadas por teledetección, aunque las tendencias decenales son similares entre MODIS-AIRS y ERA5-Land. Por ejemplo, MODIS-AIRS estima una tendencia de calentamiento de 0,212 a 0,270 °C/década entre los 2 y 5 km de altitud, mientras que ERA5-L estima una tendencia de 0,134 a 0,172 °C/década durante el siglo XXI. Geográficamente, tanto MODIS como ERA5-L muestran el calentamiento más significativo en los Andes del Sur y a gran altitud, aunque ERA5-L no capta el calentamiento estimado por MODIS-AIRS en los trópicos a mayores altitudes (Figura 1). Estos valores sugieren que se observan tendencias similares en los Andes en general, podría ser más difícil alcanzar un consenso en los Andes del Norte (p. ej., debida a una mayor nubosidad). El siglo moderno también sugiere un calentamiento acelerado en comparación con el registro de reanálisis de 1950 a 2000.

(a) Se destacan las tendencias anuales de temperatura superficial para MODIS-AIRS (2003-2023) y ERA5-L (2003-2022) con valores p < 0,05 para toda la Cordillera de los Andes. Se destacan las regiones con un calentamiento significativo (> 0,45 °C/década), desde los Andes tropicales hasta los del sur. (b) Se representan gráficamente las tendencias de temperatura para diferentes bandas de altitud con sus respectivas fuentes de datos y métricas. Existe un aparente sesgo de calentamiento para los conjuntos de datos de teledetección; sin embargo, las tendencias lineales son comparables para el período moderno.
(a) Se destacan las tendencias anuales de temperatura superficial para MODIS-AIRS (2003-2023) y ERA5-L (2003-2022) con valores p < 0,05 para toda la Cordillera de los Andes. Se destacan las regiones con un calentamiento significativo (> 0,45 °C/década), desde los Andes tropicales hasta los del sur. (b) Se representan gráficamente las tendencias de temperatura para diferentes bandas de altitud con sus respectivas fuentes de datos y métricas. Existe un aparente sesgo de calentamiento para los conjuntos de datos de teledetección; sin embargo, las tendencias lineales son comparables para el período moderno.

Además, se estiman regresiones entre la cobertura de nieve y la temperatura superficial basándose en los conjuntos de datos mencionados, junto con los registros de caudal de las cuencas muestreadas (n=7) en las vertientes orientales de los Andes del Sur. Los resultados revelan una fuerte dependencia del caudal respeto a la cobertura de nieve en verano (>0,2 m³/s/km²), pero una mayor variabilidad en su relación con las temperaturas anuales. No obstante, el área cubierta de nieve parece ser especialmente sensible a las temperaturas invernales a mayor altitud (3-5 km); las tendencias más significativas de disminución simultánea de la cobertura de nieve y el aumento de la temperatura surgen para el otoño y la primavera australes (mayo y septiembre-noviembre). Por ejemplo, tanto MOD10A (producto de fracción de cobertura de nieve) como MODIS-AIRS revelan una disminución y un calentamiento simultáneos en mayo y noviembre, mientras que ERA5-L sugiere tendencias similares, aunque ligeramente distintas, a diferentes altitudes (Figura 2). Las tendencias significativas identificadas durante el invierno podrían indicar una disminución de las nevadas o simplemente la ausencia de nieve (deshielo más inmediato) con tendencias de temperatura en aumento en las bandas altitudinales. Se requieren estudios adicionales para captar mejor las tendencias de nieve y temperatura en las latitudes septentrionales, debido a la limitada capacidad de teledetección en regiones muy nubladas. Sin embargo, este estudio demuestra que los productos de teledetección y reanálisis en cuadrícula se complementan entre sí, y que ambos podrían ser necesarios para captar mejor las tendencias no observadas por el otro, debido a sus diferencias la resolución y cobertura espacial o temporal.

(a) Las subgráficas superiores representan las tendencias mensuales de la temperatura superficial (sobre una base decenal, °C/década) por banda de elevación para MODIS-AIRS y ERA5-L. Las subgráficas inferiores determinan las tendencias con significancia (valor p < 0,05), mientras que las subgráficas centrales muestran los coeficientes de determinación (R²) asociados con el análisis de tendencias. Los meses de mayo y noviembre muestran fuertes tendencias de calentamiento, con dependencia de la elevación. (b) Las subgráficas paralelas para el NDSI (MODIS) o la fracción de la cubierta de nieve (ERA5-L) se presentan como mapas de calor de tendencia (%/década), R² y tendencia (valor p < 0,05). Los meses de verano austral parecen estar experimentando la pérdida más significativa de la cubierta de nieve. Los recuadros con estrellas indican significancia estadística (p < 0,05).
(a) Las subgráficas superiores representan las tendencias mensuales de la temperatura superficial (sobre una base decenal, °C/década) por banda de elevación para MODIS-AIRS y ERA5-L. Las subgráficas inferiores determinan las tendencias con significancia (valor p < 0,05), mientras que las subgráficas centrales muestran los coeficientes de determinación (R²) asociados con el análisis de tendencias. Los meses de mayo y noviembre muestran fuertes tendencias de calentamiento, con dependencia de la elevación. (b) Las subgráficas paralelas para el NDSI (MODIS) o la fracción de la cubierta de nieve (ERA5-L) se presentan como mapas de calor de tendencia (%/década), R² y tendencia (valor p < 0,05). Los meses de verano austral parecen estar experimentando la pérdida más significativa de la cubierta de nieve. Los recuadros con estrellas indican significancia estadística (p < 0,05).

*The Department of Civil and Environmental Engineering, University of Virginia, Charlottesville, VA, United States of America


Kim, K. Y., Rajaram, H., and Lakshmi, V. (2025). Observing decreasing snow cover and 
increasing surface temperature across the Andes with remotely sensed and reanalysis data. Environmental Research Communications 7, 021009. https://doi.org/10.1088/2515-7620/adb382