updated 3:21 PM CET, Dec 9, 2016

El viaje trasatlántico del polvo sahariano

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polvo del Sahara en la atmósfera

¿Cómo se conectan el desierto más caluroso de la Tierra y la selva tropical más grande?

El desierto del Sahara es una banda marrón casi ininterrumpida de arena y matorrales en el tercio norte de África. La selva amazónica es una masa verde denso de la selva húmeda que cubre el noreste de América del Sur. Pero, después de que los fuertes vientos barren a través del Sahara, una nube que se eleva en el aire extendiéndose entre los continentes y uniendo el desierto y la selva. Es polvo. Y mucho.

Por primera vez un satélite de la NASA ha cuantificado en tres dimensiones la cantidad de polvo que hace este viaje transatlántico. Los científicos no sólo han medido el volumen de polvo, también han calculado la cantidad de fósforo - remanente en las arenas del Sahara de una parte del pasado desierto como el lecho de un lago - dejándose llevar por el océano de uno de los lugares más desolados del planeta a uno de sus más fértiles.

Un nuevo artículo publicado el 24 de febrero en Geophysical Research Letters, una revista de la Unión Geofísica Americana, proporciona la primera estimación basada en satélite de este transporte de fósforo durante varios años, dijo el autor principal Hongbin Yu, científico atmosférico de la Universidad de Maryland que trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Un artículo publicado en línea por Yu y sus colegas el 8 de enero en Remote Sensing of the Environment proporciona la primera estimación satélite multianual del tráfico total de polvo del Sahara hasta el Amazonas.

Este viaje transcontinental de polvo es importante por lo que está en el polvo, dijo Yu. Específicamente el polvo recogido de la Depresión Bodélé en el Chad, un antiguo lecho de un lago donde los minerales de rocas compuestas de microorganismos muertos están cargados de fósforo. El fósforo es un nutriente esencial para las proteínas vegetales y su crecimiento, del que depende la selva amazónica con el fin de prosperar. Los
nutrientes - los mismos que se encuentran en los fertilizantes comerciales - son escasos en los suelos amazónicos. En su lugar, están encerrados en las propias plantas. Hojas caídas en descomposición y materia orgánica proporcionan la mayor parte de los nutrientes, que son absorbidos rápidamente por las plantas y los árboles después de entrar en la tierra. Pero algunos nutrientes, como el fósforo, son lavados por las lluvias en los arroyos y ríos, drenando lentamente en la cuenca del Amazonas como una bañera con fugas.

El fósforo que llega a los suelos amazónicos del polvo del Sahara, un estimado de 22 mil toneladas por año, es aproximadamente la misma cantidad que se pierde por la lluvia y las inundaciones, dijo Yu. El hallazgo es parte de un esfuerzo de investigación más grande para entender el papel del polvo y los aerosoles en el ambiente y en el clima local y global.

medición de fósforo en la Amazonía

Polvo en el viento

"Sabemos que el polvo es muy importante en muchos sentidos. Es un componente esencial del sistema de la Tierra. El polvo afectará al cambio climático y, al mismo tiempo, el cambio climático afectará al polvo", dijo Yu. Para entender cuales pueden ser los efectos, "Primero tenemos que tratar de responder a dos preguntas básicas. ¿Cuánto polvo es transportado? ¿Y cuál es la relación entre la cantidad de transporte de polvo y los indicadores del clima?".

Las nuevas estimaciones de transporte de polvo se derivan de los datos recogidos por un instrumento lidar en el satélite Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation, o CALIPSO, desde 2007 hasta 2013.

Los datos muestran que el viento y el clima recogen un promedio de 182 millones de toneladas de polvo cada año y lo llevan más allá del borde occidental del Sahara en longitud 15W. Este volumen es el equivalente a 689.290 camiones llenos de polvo. El polvo viaja 1.600 millas a través del Océano Atlántico, aunque algunas gotas caen a la superficie o se añaden desde el cielo por la lluvia. Cerca de la costa oriental de América del Sur, en la longitud 35W, 132 millones de toneladas permanecen en el aire, y 27,7 millones de toneladas - suficiente para llenar 104.908 camiones - caen de la superficie sobre la cuenca del Amazonas. Alrededor de 43 millones de toneladas de polvo que viajan más lejos se asienten sobre el Mar Caribe, pasada la longitud 75W.

Yu y sus colegas se centraron en el transporte de polvo del Sahara a través del Océano Atlántico hasta América del Sur y luego más allá al Mar Caribe, ya que es el mayor transporte de polvo en el planeta.

El polvo recogido de la Depresión Bodélé y de las estaciones de tierra en Barbados y en Miami dan a los científicos una estimación de la proporción de fósforo en el polvo sahariano. Esta estimación se utiliza para calcular la cantidad de fósforo que se deposita en la cuenca amazónica de este transporte de polvo.

El registro de datos de siete años, mientras que es demasiado corto para observar las tendencias a largo plazo, sin embargo es muy importante para la comprensión de cómo se comportan el polvo y otros aerosoles y como se mueven a través del océano, dijo Chip Trepte, científico del proyecto CALIPSO en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Virginia, que no participó en ninguno de los estudios.

"Necesitamos un registro de mediciones para entender si existe o no un patrón bastante robusto, bastante consistente a este transporte de aerosoles", dijo.

En cuanto a los datos de año tras año demuestran que ese patrón es en realidad muy variable. Hubo un cambio de un 86 por ciento entre la más alta cantidad de polvo transportado en 2007 y la más baja en el 2011, dijo Yu.

¿Por qué tanta variación? Los científicos creen que tiene que ver con las condiciones en el Sahel, la larga franja de tierra semiárida en la frontera sur del Sahara. Después de comparar los cambios en el transporte de polvo con una variedad de factores climáticos, Yu y sus colegas encontraron una correlación con la precipitación del Sahel del año anterior. Cuando aumentó la precipitación en el Sahel, el transporte de polvo del próximo año fue menor.

El mecanismo detrás de la correlación es desconocido, dijo Yu. Una posibilidad es que el aumento de las precipitaciones significa más vegetación y menos suelo expuesto a la erosión eólica en el Sahel. Una segunda explicación, más probable, es que la cantidad de lluvia está relacionada con la circulación de los vientos, que son los que finalmente barren el polvo en la atmósfera superior tanto del Sahel como del Sáhara, donde puede sobrevivir el largo viaje a través del océano.

CALIPSO recoge "cortinas" de los datos que muestran valiosa información acerca de la altitud de las capas de polvo en la atmósfera. Conocer la altura a la que viaja el polvo es importante para la comprensión y, finalmente, usando computadoras para modelar donde va el polvo y cómo va a interactuar el polvo con el equilibrio y las nubes de calor de la Tierra, ahora y en los escenarios climáticos futuros.

"Las corrientes de viento son diferentes a diferentes altitudes", dijo Trepte. "Este es un paso adelante en la prestación de la comprensión de como se ve el transporte de polvo en tres dimensiones, y luego comparar con estos modelos que se utilizan para el estudio del clima".

Los estudios climáticos varían en alcance de lo global a los cambios regionales, como los que pueden ocurrir en la Amazonía en los próximos años. Además de polvo, el Amazonas es el hogar de muchos otros tipos de aerosoles como el humo de los incendios y partículas biológicas, tales como bacterias, hongos, polen y esporas liberadas por las propias plantas.

En el futuro, Yu y sus colegas planean explorar los efectos de los aerosoles en las nubes locales - y la forma en que se ven influenciados por el polvo de África.

"Este es un mundo pequeño", dijo Yu, "y todos estamos conectados entre sí".

Referencias:

The Fertilizing Role of African Dust in the Amazon Rainforest: A First Multiyear Assessment Based on CALIPSO Lidar Observations
Estimating forest structure in a tropical forest using field measurements, a synthetic model and discrete return lidar data