Al combinar estas tecnologías, el estudio pretende ofrecer un método más seguro, eficiente y escalable para obtener información detallada sobre la estructura interna del manto nivoso.
Desafío
El principal desafío al que se enfrentó GEORESEARCH en su búsqueda por avanzar en los estudios de nieve y hielo fue la necesidad de contar con herramientas eficientes para realizar imágenes del subsuelo de alta resolución.
Los enfoques tradicionales incluyen la excavación de una calicata y la realización de pruebas de estabilidad, lo cual presenta varios inconvenientes. Es necesario exponer a las personas a terrenos propensos a avalanchas, lo que hace que estos métodos sean potencialmente peligrosos. Además, el proceso requiere mucho tiempo, conlleva costes elevados y resulta poco práctico para cubrir áreas extensas. Para abordar estos desafíos, se pueden emplear métodos de teledetección. La solución de GPR basada en drones de SPH Engineering fue la solución para acceder a zonas de difícil alcance con eficiencia en tiempo y recursos.
Cliente
El proyecto descrito en este artículo, STRATIFY, es el resultado de la colaboración entre GEORESEARCH y LO.LA Peak Solutions GmbH. La investigación fue financiada por la FFG.
GEORESEARCH es una institución de investigación sin ánimo de lucro especializada en geomorfología, geoinformática y teledetección. Su misión es contribuir al desarrollo sostenible de las regiones alpinas. A través de sus investigaciones, sientan las bases para la adaptación al cambio climático, profundizando en los cambios superficiales y subsuperficiales influidos por el clima, los riesgos naturales y su impacto en las vidas y los bienes.
Solución
Los datos se obtuvieron durante una campaña de campo en abril de 2023 en la estación de esquí del glaciar Kitzsteinhorn, en Austria. Se utilizó un dron DJI M300 equipado con un sistema de georradar (GPR) Zond Aero 1000 pilotado de forma remota a una velocidad constante de 1 m/s para registrar datos GPR en una cuadrícula predefinida. La altitud de vuelo del dron se mantuvo constante a 5 m sobre la superficie de la nieve mediante un altímetro LiDAR. Además, se midió la profundidad de la nieve en 23 puntos y se excavaron tres pozos de nieve extensos como mediciones de referencia. Las observaciones del manto nivoso incluyeron mediciones de densidad y temperatura, forma y tamaño del grano, dureza manual, humedad y pruebas de estabilidad.
Resultado
Los recientes avances tecnológicos han facilitado el uso de georradares (GPR) montados en drones para la investigación del manto nivoso. Aunque existen estudios que emplean GPR transportado por drones en terrenos llanos, es necesario realizar investigaciones similares centradas en este tipo de terrenos. Este estudio abre nuevos caminos al centrarse en terrenos alpinos escarpados, lo que supone una contribución única al campo. El algoritmo desarrollado para la detección automatizada de capas límite permite determinar de forma rápida y precisa la profundidad actual de la nieve y deducir la estratigrafía del manto nivoso. La validación del método consistió en comparar la profundidad de la nieve basada en GPR con los datos de referencia obtenidos mediante sondeos, lo que reveló una fuerte correlación: r=0,70 (p=0,00061), MAPE=12,20%. El análisis de los datos estratigráficos sugiere que el enfoque adoptado es técnicamente capaz de examinar componentes significativos del manto nivoso, incluidas las capas muy duras o blandas, cruciales en la formación de aludes de placa.
El sistema GPR Zond Aero 1000 de SPH Engineering ayudó a GEORESEARCH a cartografiar detalles complejos de las capas de nieve y hielo, revelando patrones y estructuras que antes eran inaccesibles. Este avance mejoró su comprensión de las condiciones ambientales actuales y sentó las bases para realizar predicciones más fundamentadas sobre los cambios en las formaciones de nieve y hielo a lo largo del tiempo.
Conclusiones
Las técnicas actuales de monitoreo del manto nivoso dependen principalmente del trabajo de campo, lo que presenta diversos inconvenientes, especialmente el elevado gasto de recursos. La integración de drones y GPR promete mitigar las limitaciones asociadas al trabajo de campo tradicional, mejorando así la seguridad y la eficiencia en la adquisición de datos.