Morfometría de lagos. Una aplicación a los lagos del Pirineo.

Abstract

Se estudia por vez primera la morfología de todas las superficies de agua con al menos media hectárea de todo el Pirineo. Caracterizamos morfométricamente estos lagos en base a variables tradicionales, medidas en la cartografía y ortofotos a escala 1:25000. <br/><br/>En particular, el área permite estimar la profundidad máxima, y ésta la profundidad media.<br/>Asimismo se relacionan los tamaños y formas de los lagos con diversas variables limnológicas, topoclimáticas, y morfoestructurales. Existe una correlación muy significativa entre la profundidad media y la concentración de clorofila a, la cual sugiere que la producción primaria podría estar controlada en parte por la morfometría de estos lagos. <br/><br/>Se confirma la observación de otros autores de que los lagos situados en la vertiente norte del Pirineo se hallan a una altitud media inferior a la de aquellos situados en la vertiente sur. <br/>Se observan unas orientaciones preferentes de los circos lacustres -la N y la NE-, las cuales se suelen considerar como las más favorables a la acumulación de hielo. Aun siendo menos frecuentes, sorprende el elevado número de circos orientados a sur.<br/><br/>Los lagos con mayor profundidad relativa se hallan en circos con orientaciones favorables a la acumulación del hielo (septentrionales). Los que están en circos con orientaciones desfavorables (S, SO, O) se hallan a una mayor altitud, y los circos están más sobrexcavados y tienen una forma bastante más ancha que larga.<br/>En el conjunto de los lagos aparecen dos clases de direcciones dominantes (O-NO), las cuales coinciden con las direcciones predominantes de algunas de las fallas principales del Pirineo, con la de encabalgamientos y pliegues pirenaicos, y en general con la dirección de la propia cordillera. <br/><br/>La mayoría de los lagos del Pirineo están situados en sustratos granitoides, y son en promedio más alargados, tienen una mayor área de la cuenca de drenaje, y sus litorales son más irregulares que los situados en el resto de litologías.<br/><br/>Aunque hemos contado en todo el Pirineo 1035 lagos con 0.5 ha o más, la densidad lacustre de la región es sorprendentemente baja, y similar a la de las regiones áridas del mundo, siendo muy inferior a la de otras regiones de montaña que conocieron los efectos de las glaciaciones. Observamos que la mayor parte de la superficie lacustre del Pirineo ha sido ya colmatada.<br/><br/>Se estudia por vez primera la forma del contorno de los lagos mediante el análisis de Fourier. Los coeficientes elípticos de los primeros 12 a 24 armónicos proporcionan una reconstrucción aceptable del contorno de la mayoría de lagos del Pirineo, y por lo tanto sirven como una descripción abreviada de dichos contornos en relación a la habitual mediante coordenadas cartesianas. Su aplicación a una muestra de lagos con formas alargadas permite agruparlos en base a las formas de sus litorales. <br/><br/>Aunque los litorales de los lagos del Pirineo presentan valores bajos de la dimensión fractal, suman una longitud total de 800 km a escala 1:25000, es decir, una enorme longitud de costa; ello da una idea de la importancia de los procesos y entradas potenciales que tienen lugar en la interfase que representa el litoral, y que compensarían en pequeña medida la oligotrofia edáfica. Una parte de los lagos presentan litorales con un carácter fractal autosimilar aleatorio.<br/><br/>El estrecho rango de valores en que es lineal la gráfica de frecuencias acumuladas de áreas de todos los lagos del Pirineo impide interpretarla como fractal. <br/><br/>Un análisis fractal de la distribución de los lagos en tres regiones lacustres de origen glacial (Boí (Pirineo); Hardanger (Noruega); Isla Riesco (Chile)) sugiere que estos sistemas podrían hallarse en un punto crítico con una una autoorganización próxima a una transición de fase.

Lake morphometry: An application to the lakes of the Pyrenees.<br/><br/>All the water surfaces of the Pyrenees with at least 0.5 hectares are morphologically studied. <br/><br/>First, they are characterized through traditional morphometric variables measured on maps and aerial orthophotographs; these include surface area, shoreline length, maximum and mean depth, volume, maximum length, as well as shape indexes such as the relative depth, the ratio of mean to maximum depth, the ratio of maximum length to mean width, shoreline development, insulosity, drainage area to lake area ratio, and limnic ratio. In particular, maximum depth can be predicted from surface area.<br/><br/>Their sizes and shapes are then related to several limnological, topoclimatic and morphostructural variables, among which geographical situation, cirque aspect and form, and geology (structure and lithology).<br/><br/>The lakes show a dominant orientation, which is coincident with that of some of the main faults, folds, thrusts, and the orientation of the range itself. <br/><br/>Most lakes are on granitoid substrates; these are more elongated, have more irregular shorelines, and have larger drainage areas than lakes on other lithologies.<br/><br/>Although our census yields a figure of 1035 lakes, the limnic ratio of the region is surprisingly low, and cannot be accounted for only by the disappearance of most of its original lacustrine extension due to basin infilling.<br/><br/>Also, the shapes of the littorals are characterized through Fourier and fractal analyses.<br/><br/>A classification with elliptic Fourier coefficients clusters together lakes with similar shapes, as well as lakes on granitoids, and dammed lakes.<br/><br/>Although the littorals of the Pyrenean lakes have low degrees of irregularity, they sum up a total length of 800 km at a scale of 1:25000. Some of them are random self-similar fractals.<br/><br/>The cumulative size distribution of the lakes shows scale invariance only in a narrow range of sizes, so that we could not conclude that it is fractal. Moreover, the variation of the value of the divider and box-counting dimensions of contour lines with altitude suggests that the relief may be multifractal.<br/><br/>A fractal analysis of the distribution of lakes in three districts of glacial origin suggests that they are in a state of self-organized criticality.<br/><br/><br/>KEYWORDS: lake morphometry, Pyrenees, fractal, elliptic Fourier analysis, self-organized criticality