El permafrost de montaña se está calentando y descongelando en todo el mundo debido al cambio climático, siendo la temperatura del suelo un factor clave para su estabilidad mecánica. La conducción del calor es el modo predominante de transferencia de calor en suelos congelados, y la difusividad térmica regula la velocidad a la que los cambios de temperatura se propagan a través del subsuelo. A pesar de su relevancia, existen pocas estimaciones de campo de la difusividad térmica.
por Jochen Bettzieche, Instituto Federal Suizo de Investigación Forestal, de Nieve y del Paisaje
El investigador del SLF, Samuel Weber, explica su nuevo método para determinar la rapidez con la que el calor penetra profundamente en el permafrost. Esto ayudará a detectar cambios en las regiones montañosas en una etapa temprana y facilitará la evaluación de inestabilidades y deslizamientos de rocas. El estudio se publica en The Cryosphere .
Sr. Weber, ha estado investigando la rapidez con la que se propaga el calor en el permafrost. ¿Es importante?
Ciertamente lo es. Determinamos la capacidad de la roca para conducir el calor, una propiedad específica del material. Si comprendemos la rapidez con la que los cambios de temperatura penetran profundamente en el permafrost, podemos generar estimaciones mucho más fiables y mejores modelos de cómo se desarrollará el permafrost ante el cambio climático. Esto es importante porque, en última instancia, este conocimiento también ayudará a identificar los cambios en las regiones de alta montaña y los posibles efectos sobre los peligros naturales en una etapa temprana.
¿Qué tiene de especial tu trabajo?
Hasta ahora, los valores derivados de la literatura y algunos resultados de laboratorio eran todo lo disponible para la difusividad térmica en el permafrost. No existían valores de campo medidos directamente en el permafrost. La particularidad de nuestro método reside en que no es necesario recolectar y analizar laboriosamente muestras de roca para determinar la densidad, la capacidad calorífica o la conductividad térmica. En cambio, basta con los perfiles de temperatura en perforaciones en el permafrost a lo largo de la profundidad y el tiempo.
A partir de estos datos, podemos calcular directamente la difusividad térmica del material mediante una ecuación física, la ecuación de conducción de calor, y su solución. La determinamos para todas las profundidades de los 29 pozos de la Red Suiza de Monitoreo del Permafrost (PERMOS) y, en el proceso, identificamos diferencias entre accidentes geográficos como glaciares de roca, taludes y caras rocosas.
Eso suena complicado.
Imagínate que es como una cuchara en una taza de té. Si la cuchara es de metal, se calienta notablemente después de unos segundos. Una de madera tarda mucho más, quizás varios minutos. Cada material absorbe y transfiere el calor a diferentes velocidades. Algo similar ocurre con la roca. El granito suele conducir el calor aproximadamente el doble de rápido que la pizarra.
¿Qué significa eso?
En el granito, el calor penetra en profundidad con mucha mayor rapidez. Este proceso también ocurre en la pizarra, pero a un ritmo mucho más lento. Esto significa que existen diferencias en la rapidez con la que los cambios climáticos penetran profundamente en el sustrato.
¿Entonces es más probable que las paredes de rocas de granito se derrumben antes que las de pizarra?
Es una forma demasiado simplista de expresarlo. El calor es solo un factor en estos procesos. Sin embargo, nuestros hallazgos se están incorporando a modelos y, con base en ellos, se pueden realizar afirmaciones más precisas, tanto sobre el transporte de calor en la roca como sobre las propiedades del material presente.
¿Porqué es eso?
En términos físicos, la difusividad térmica describe la relación entre el cambio de temperatura con el tiempo y la profundidad. A continuación, comparamos las temperaturas modeladas, basadas en la difusividad determinada, con los valores medidos. Al hacerlo, también detectamos anomalías. Estas son importantes porque indican efectos adicionales. Esto se debe a que el permafrost no solo contiene roca, sino también aire, hielo y agua. A partir de las anomalías , podemos detectar, por ejemplo, cuándo el agua penetra profundamente en el permafrost, ya que el agua infiltrada transporta el calor mucho más rápido.
También es interesante observar que el calor se propaga más lentamente en las laderas de talud que en las rocas. Las laderas de talud contienen mucho más aire, agua y hielo entre las rocas. Existe una clara relación entre estos tres componentes.
¿De qué manera?
La relación entre ellos determina la velocidad a la que se propaga el calor en una mezcla de estos tres componentes y roca. El aire tiene una alta difusividad térmica y acelera el proceso, mientras que el agua y el hielo lo ralentizan. Si la difusividad térmica cambia con el tiempo, esto puede indicar qué combinación de los tres componentes está presente en la cavidad.
Más información: Samuel Weber et al., Difusividad térmica del permafrost de montaña derivada de datos de temperatura de pozos en los Alpes suizos, The Cryosphere (2025). DOI: 10.5194/tc-19-6727-2025
