Monitorización de glaciares y glaciares rocosos pirenaicos: más de una década aplicando técnicas geomáticas en La Paúl y Maladeta

Abstract

This doctoral thesis presents and analyzes the annual monitoring works carried out over 12 years (2008-2020) in Pyrenean glaciers and rock glaciers by the GIR PANGEA. Specifically in the glaciers of La Paúl (2009-2020) and Maladeta (2010-2020) and the rock glaciers of La Paúl (2013-2020) and Maladeta (2008-2020). This research focuses on the technical component of the monitoring works by studying different geomatic techniques applied to the in situ surface control of glaciers and rock glaciers. Thus, the suitability of geomatic studies is evaluated from data acquisition and processing to the production of surface deformation models. Periodic data acquisition was performed using Total Stations, Global Navigation Satellite Systems, Terrestrial Laser Scanners and Terrestrial and low-height Aerial Photogrammetry. Simultaneously, the analysis of surface variations and compatibility between the geomatics techniques employed was performed through coordinate subtraction (1D and 2D), elevation model comparison (2.5D), and point cloud comparison methodologies (3D) from the models obtained or derived from the different techniques. The various configurations and methods used to capture, process, and compare the geographic information obtained in the glaciers and rock glaciers of La Paúl and Maladeta have allowed us to determine the limitations of each geomatic technique as the precise and detailed evolution of the studied scenarios. Some examples include the relative compatibility of quantifying and distributing glacial deformations with total stations, terrestrial laser scanners, and drone photogrammetry is highlighted as the suitability of the aerial point of view in the survey of geometrically complex surfaces such as rock glaciers. Some difficulties encountered focused on generating accurate surveys using terrestrial photogrammetry or the reduced performance of some terrestrial laser scanners for acquiring measurements on ice and snow surfaces. Throughout the chapters of this document, multiple other cases are presented, where the efficiency of the techniques is analyzed, many of which are reflected in the scientific publications related to geomatics attached to this doctoral thesis. The application of different techniques and procedures has made it possible to determine with centimetric precision (I) the constant degradation of the Maladeta glacier tongue, (II) the significant variability of a glacier subject to topoclimatic factors, such as that of La Paúl, (III) the generalized surface activity of the La Paúl rock glacier, and (IV) the localized and limited activity of the Maladeta rock glacier. The geomatics work of the GIR PANGEA for more than a decade has shown the need to adapt to the landforms deformation rates and for a correct interpretation of their surface dynamics, in addition to exposing the usefulness of reviewing and merging the geospatial information captured by traditional and the most recent geomatics techniques for a complete and detailed analysis. This doctoral thesis has provided data on the surface evolution of glaciers and rock glaciers of Maladeta and La Paúl with unprecedented temporal and spatial resolutions in these locations. Data about the landforms are accompanied by valuable information about the applicability of geomatics techniques in these environments. Aspects that, besides improving future geomatic works in La Paúl and Maladeta, as well as in other similar scenarios, provide invaluable information for the study and understanding of the cryosphere in the high Pyrenean Mountains.

En esta tesis doctoral se presentan y analizan los trabajos anuales de monitorización ejecutados durante 12 años (2008-2020) en glaciares y glaciares rocosos pirenaicos por parte del GIR PANGEA. Concretamente, en los glaciares de La Paúl (2009-2020) y la Maladeta (2010-2020), y los glaciares rocosos de La Paúl (2013-2020) y la Maladeta (2008-2020). La investigación se centra en la componente técnica de los trabajos de monitorización, a partir del estudio de diferentes técnicas geomáticas aplicadas al control superficial in situ de los glaciares y glaciares rocosos. De modo que la idoneidad de los trabajos geomáticos se evalúa desde la adquisición de los datos y su tratamiento, hasta la producción de los modelos de deformación superficial de las geoformas estudiadas. La adquisición periódica de datos se llevó a cabo mediante estaciones totales, Sistemas Globales de Navegación por Satélite, escáneres láser terrestres y fotogrametría terrestre y aérea mediante drones. Mientras que el análisis de las variaciones superficiales y la compatibilidad entre las técnicas geomáticas, se realizó a través de la sustracción de coordenadas (1D y 2D), la comparación de modelos de elevación (2.5D) y metodologías de comparación de nubes de puntos (3D). Datos y modelos obtenidos o derivados de las diferentes técnicas en cada uno de los escenarios estudiados. La variedad de configuraciones y métodos empleados para la captura, tratamiento y comparación de la información geoespacial obtenida en La Paúl y la Maladeta, ha permitido determinar las limitaciones de cada técnica geomática; así como la evolución precisa y detallada de las geoformas estudiadas. Algunos ejemplos son la relativa compatibilidad de las estaciones totales, los escáneres láser terrestre y la fotogrametría dron en la cuantificación y distribución de deformaciones glaciares. Así como la idoneidad del punto de vista aéreo en el levantamiento de superficies geométricamente complejas como los glaciares rocosos. Algunas de las dificultades encontradas se centraron en la generación de levantamientos precisos mediante fotogrametría terrestre o la reducida efectividad de algunos escáneres láser terrestre para la adquisición de medidas sobre superficies de hielo y nieve. A lo largo de los capítulos de este documento se presentan otros múltiples casos, donde se analiza la eficiencia de las técnicas, plasmadas muchas de ellas, en las publicaciones científicas vinculadas a la geomática adjuntas a esta tesis doctoral. La aplicación de las diferentes técnicas y procedimientos ha permitido determinar con precisiones centimétricas, la constate degradación de la lengua glaciar de la Maladeta; la significativa variabilidad de un glaciar supeditado a factores topoclimáticos como el de La Paúl; la generalizada actividad superficial del glaciar rocoso de La Paúl, y la localizada y escasa actividad del glaciar rocoso de la Maladeta. Los trabajos geomáticos del GIR PANGEA durante más de una década han mostrado la necesidad de adaptarse a las velocidades de deformación de las geoformas y su entorno para una correcta interpretación de su dinámica superficial. Además de exponer la utilidad de revisar y fusionar la información geoespacial capturada por las tradicionales y las más recientes técnicas geomáticas para un análisis completo y detallado. Con esta tesis doctoral se han obtenido datos sobre la evolución superficial de los glaciares y glaciares rocosos de la Maladeta y La Paúl con resoluciones temporales y espaciales sin precedentes en estos escenarios. Datos sobre las geoformas que son acompañados de valiosa información sobre la aplicabilidad de las técnicas geomáticas en estos entornos. Aspectos que además de mejorar futuros trabajos geomáticos tanto en La Paúl y la Maladeta, como en otros escenarios similares, aportan información inestimable para el estudio y la comprensión de la criosfera en la alta montaña pirenaica.