VolumenPNNH
Nicolás Battini
2024-08-09
Análisis del volumen de los lagos andino-patagónicos
Este trabajo pretende predecir el volumen de los lagos andino-patagónicos a partir de datos morfométricos, que pueden ser fácilmente medidos o estimados a partir de imágenes satelitales.
Generalmente, estudios similares han utilizado la superficie como variable predictora para calcular el volumen de los lagos utilizando relaciones exponenciales, polinómicas o lineales (Zhang et al 2023). En otros estudios más complejos se ha utilizado, además de la superficie, información relacionada con el terreno circundante al cuerpo de agua. Por ejemplo, Messager et al. (2016) encontraron que la pendiente del paisaje alrededor del lago era el mejor predictor para calcular la profundidad media del lago.
En este trabajo se utilizan datos de referencia valores estimados o medidos para 64 lagos patagónicos, para estimar la relación entre el volumen y diferentes variables morfométricas: la superficie, el perímetro, la altura sobre el nivel del mar, la posición gegoráfica y la pendiente media del paisaje circundante (Tabla 1).
Tabla 1: Datos utilizados para calibrar la relación entre el volumen y los parámetros morfométricos.
| ID_Paisaje | Nombre | Superficie | Perimetro | Pendiente | Volumen | Fuente |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A3-01 | Lago Lácar | 52.4601960 | 65.736000 | 1.40e-06 | 8749.20 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| C3-01 | Lago Falkner | 11.2907330 | 25.596000 | 4.40e-06 | 550.48 | Hydrolakes |
| D1-05 | Lago Espejo | 39.8836180 | 77.049000 | 1.30e-06 | 3010.64 | Hydrolakes |
| D3-02 | Lago Traful | 77.5835320 | 87.931000 | 1.30e-06 | 10263.00 | Rechencq et al. (2017) |
| E2-11 | Lago Correntoso | 20.0483620 | 46.936000 | 2.30e-06 | 1357.90 | Hydrolakes |
| F2-21 | Lago Nahuel Huapi | 540.4169500 | 465.289000 | 1.00e-07 | 86037.00 | Múltiples |
| FP-01 | Lago Huechulafquen | 84.1580579 | 72.913594 | 1.10e-06 | 11105.00 | Quirós (1988a) / Catálogo Recursos Hídricos (2003) |
| FP-02 | Lago Paimún | 16.2370455 | 38.753265 | 3.00e-06 | 1083.40 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-03 | NA | 4.2755444 | 9.969110 | 3.30e-06 | 88.40 | Baigún et al. (2006) |
| FP-04 | Lago Quillen | 25.6808949 | 53.631535 | 1.50e-06 | 1358.00 | Quirós (1988a y b) |
| FP-05 | NA | 6.9227928 | 17.151670 | 2.50e-06 | 227.00 | Quirós (1988a) |
| FP-06 | NA | 2.0599372 | 14.106916 | 4.90e-06 | 21.10 | Baigún et al. (2006) |
| FP-07 | NA | 57.8377482 | 73.250936 | 5.00e-07 | 3957.00 | Quirós (1988a y b) |
| FP-08 | Lago Puelo | 46.3433639 | 60.180471 | 2.20e-06 | 4903.00 | Quirós (1988a y b) |
| FP-09 | Lago Epuyén | 18.6078956 | 36.236708 | 3.20e-06 | 1609.00 | Quirós (1988a y b) |
| FP-10 | Lago Tromen | 28.8967819 | 46.398362 | 2.40e-06 | 2002.00 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-11 | Lago Cholila | 17.6464314 | 32.020687 | 3.00e-06 | 849.80 | Quirós (1988a) / Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-12 | NA | 8.2068516 | 19.679012 | 2.80e-06 | 251.55 | Múltiples |
| FP-13 | NA | 43.3787293 | 66.383708 | 1.80e-06 | 4505.60 | Múltiples |
| FP-14 | Lago Menéndez | 56.0213179 | 88.076038 | 2.00e-06 | 8305.90 | Arias et al. (1996) |
| FP-15 | Lago Rivadavia | 22.9631372 | 32.900076 | 3.70e-06 | 2257.80 | Quirós (1988a y b) |
| FP-16 | NA | 1.6146945 | 7.029416 | 2.13e-05 | 26.60 | Quirós (1988a y b) |
| FP-17 | NA | 0.6390071 | 3.938104 | 4.50e-06 | 5.70 | Quirós (1988a) |
| FP-18 | NA | 0.6400092 | 3.370921 | 1.20e-05 | 4.80 | Quirós (1988a) |
| FP-19 | NA | 6.1916233 | 39.253599 | 8.00e-07 | 5.60 | Quirós (1988a) |
| FP-20 | NA | 5.4338778 | 21.663944 | 2.60e-06 | 21.25 | Múltiples |
| FP-21 | NA | 2.0990522 | 8.805784 | 8.60e-06 | 55.60 | Quirós (1988a) |
| FP-22 | Lago Rosario | 9.8220961 | 21.475959 | 2.10e-06 | 362.00 | Quirós (1988a y b) |
| FP-23 | NA | 3.7197090 | 12.704197 | 3.60e-06 | 26.50 | Quirós (1988a) |
| FP-24 | Laguna Quichaura | 1.3527303 | 6.798210 | 2.20e-06 | 9.50 | Quirós (1988a) |
| FP-25 | NA | 3.8085906 | 11.157776 | 7.90e-06 | 70.40 | Baigún et al. (2006) |
| FP-26 | Lago Engaño | 3.4876576 | 8.198955 | 2.40e-06 | 16.70 | Baigún et al. (2006) |
| FP-27 | NA | 1.0686455 | 4.685321 | 2.10e-06 | 3.70 | Baigún et al. (2006) |
| FP-28 | NA | 1.9174889 | 6.187054 | 6.90e-06 | 8.30 | Baigún et al. (2006) |
| FP-29 | Laguna Escondida | 0.1831542 | 2.058616 | 4.82e-05 | 3.00 | Baigún et al. (2006) |
| FP-30 | Lago Pico | 2.5907520 | 7.752216 | 4.70e-06 | 18.10 | Quirós (1988a) |
| FP-31 | NA | 9.9183896 | 22.694939 | 2.10e-06 | 493.00 | Quirós (1988a) |
| FP-32 | Lago Pico Cuatro | 3.5929276 | 7.963143 | 3.30e-06 | 37.00 | Quirós (1988a) |
| FP-33 | NA | 0.3832165 | 3.495261 | 1.46e-05 | 4.70 | Baigún et al. (2006) |
| FP-34 | NA | 0.5127488 | 5.002818 | 1.25e-05 | 2.50 | Baigún et al. (2006) |
| FP-35 | Lago Pico N2 | 6.6221661 | 21.397098 | 1.80e-06 | 81.80 | Baigún et al. (2006) |
| FP-36 | Lago Azul | 1.2516533 | 5.824803 | 1.01e-05 | 22.60 | Baigún et al. (2006) |
| FP-37 | Lago Los Niños | 0.6302288 | 3.528910 | 4.10e-06 | 4.00 | Quirós (1988a) |
| FP-38 | Lago La Plata | 72.4377431 | 124.118388 | 6.00e-07 | 7373.00 | Quirós (1988a) |
| FP-39 | Lago Fontana | 84.1784249 | 97.941556 | 4.00e-07 | 6439.50 | Múltiples |
| FP-41 | Lago Posadas | 41.2288588 | 36.652092 | 9.00e-07 | 1405.30 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-42 | Lago Cardiel | 346.2801571 | 102.523103 | 2.00e-07 | 22541.00 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-44 | Lago Yehuin | 44.6098068 | 72.690615 | 4.00e-07 | 2219.50 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-45 | Lago Fagnano | 591.0540195 | 275.524030 | 2.00e-07 | 46807.00 | Catálogo LyE nueva ed 2017 |
| FP-46 | Lago Vaca Lauquen | 2.0581606 | 8.612279 | 1.11e-05 | 47.10 | Baigún et al. (2006) |
| FP-47 | Lago El Palao | 0.5355298 | 2.845716 | 1.12e-05 | 2.40 | Baigún et al. (2006) |
| FP-48 | Lago Pellegrini | 5.1314653 | 11.868239 | 4.30e-06 | 39.80 | Múltiples |
| FP-49 | NA | 0.2668303 | 2.484305 | 2.03e-05 | 2.00 | Quirós (1988a) |
| FP-50 | Laguna Chulta | 0.6368005 | 3.276057 | 1.81e-05 | 8.00 | Quirós (1988a) |
| G1-20 | Lago Frías | 2.9344860 | 11.652000 | 1.09e-05 | 96.80 | Hydrolakes |
| G2-13 | Lago Escondido | 0.0721130 | 1.130000 | 7.37e-05 | 1.50 | Soto Cárdenas et al. (2017) |
| G2-14 | Lago Perito Moreno Oeste | 6.0897110 | 23.885000 | 3.30e-06 | 207.00 | Queimaliños et al. (2012) [a partir del mapa de Rechencq et al. (2011)] |
| G2-16 | Lago Morenito | 0.3008220 | 3.363000 | 2.43e-05 | 2.70 | Soto Cárdenas et al. (2017)/Rechencq ¿? |
| G3-01 | Laguna El Trébol | 0.3135560 | 2.348000 | 3.51e-05 | 3.30 | Lirio (2011) |
| G3-02 | Lago Perito Moreno Este | 6.1522860 | 13.962000 | 5.10e-06 | 416.50 | Queimaliños et al. (2012) |
| H2-34 | Lago Mascardi | 38.3917200 | 68.381000 | 1.90e-06 | 4278.40 | Neiff (1973) |
| H3-04 | Lago Gutiérrez | 17.2128280 | 27.161000 | 4.10e-06 | 1308.00 | Quirós (1988a y b) / Catálogo Rec Hídricos |
| I3-01 | Lago Guillelmo | 5.9560390 | 19.138000 | 7.40e-06 | 339.00 | Quirós (1988a y b) |
| J2-04 | Lago Steffen | 5.3979810 | 18.421000 | 7.10e-06 | 295.00 | Quirós (1988a y b) |
El modelo que muestra un mejor ajuste a los datos toma como valores de entrada a la superficie (log), al perímetro, la pendiente y la longitud (hay pocas variaciones si en lugar de la longitud se utiliza la altura sobre el nivel del mar):
## Anova Table (Type II tests)
##
## Response: log(Volumen)
## Sum Sq Df F value Pr(>F)
## log(Superficie) 125.724 4 168.3720 < 2.2e-16 ***
## Perimetro 8.210 3 14.6595 6.600e-07 ***
## Pendiente 11.114 3 19.8451 1.661e-08 ***
## Lon 5.031 1 26.9519 4.186e-06 ***
## log(Superficie):Perimetro 0.159 2 0.4255 0.65589
## log(Superficie):Pendiente 0.377 1 2.0222 0.16148
## Perimetro:Pendiente 3.472 1 18.5970 7.994e-05 ***
## log(Superficie):Lon 1.163 1 6.2289 0.01606 *
## Perimetro:Lon 0.626 1 3.3542 0.07325 .
## Pendiente:Lon 0.808 1 4.3309 0.04278 *
## log(Superficie):Perimetro:Pendiente 0.102 1 0.5463 0.46344
## log(Superficie):Perimetro:Lon 0.286 1 1.5326 0.22175
## log(Superficie):Pendiente:Lon 0.025 1 0.1353 0.71465
## Perimetro:Pendiente:Lon 0.036 1 0.1946 0.66112
## log(Superficie):Perimetro:Pendiente:Lon 1.223 1 6.5499 0.01370 *
## Residuals 8.960 48
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1Acá se puede ver la relación entre los volúmenes observados (ya sea a partir de la medición de batimetrías -medidos, o de otros modelos -estimados) y los modelados por el modelo anterior:
Pendiente del paisaje circundante
Para calcular la pendiente del paisaje circundante a cada uno de los lagos, se utilizó un modelo digital de elevaciones (DEM) de 30 m de resolución, y los polígonos de los lagos realizados por el grupo de trabajo de PICT Paisaje.
Para cada lago, se calculó la pendiente circundante luego de calcular la elevación relativa a la línea de costa, de cada uno de los contornos (buffers) creados alrededor del lago. El área de cada buffer fue determinada como una fracción del diámetro equivalente del lago (0, 5, 10, 15, 20 y 25% del diámetro equivalente del lago). Luego, se graficó la altura vs el área de cada buffer, y se calculó la pendiente de dicha recta.
El siguiente ejemplo muestra los diferentes buffers utilizados para calcular la pendiente del lago Steffen:
## [1] "Calculando pendiente media de 1 lago/s"
## [1] "1) Calculando pendiente del: Lago Steffen"
A partir de esos datos, se calcula la pendiente de la recta que muestra la variación en la altura del paisaje con respecto al incremento en el área buffer (en este caso la línea roja). Para todos los lagos, se excluyó el punto que refiere al contorno del lago (altura relativa = 0), ya que se observa que se desvía de la recta.
