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El polvo del Sahara y sus interacciones con el clima

 


Dra. Yasmín Detrés, Ph.D.*

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Anualmente se forman enormes tormentas sobre el desierto del Sahara y la región conocida como el Sahel en el norte de África, las cuales incorporan millones de toneladas de polvo a la atmósfera. Estas tormentas, conocidas comúnmente como Eventos de Polvo del Sahara, contienen partículas muy finas, o aerosoles, que por su pequeño tamaño pueden permanecer suspendidas en la atmósfera y transportarse mediante los vientos alisios a regiones distantes como Europa, el Medio Oriente y el oeste del océano Atlántico (Figura #1).

El polvo del Sahara viaja por el océano Atlántico tropical en la llamada Capa de Aire Sahariana, una masa de aire muy seca y caliente que se extiende desde 1.5 hasta unos 6 kilómetros en la atmósfera (Figura #2). Un evento de polvo del Sahara tarda aproximadamente siete días en viajar unos 5,000 kilómetros desde las costas de África hasta el Caribe. El transporte de estas partículas desde su fuente de origen puede ser observado con el uso de satélites y de modelos de transporte de aerosoles. Además de la región del Caribe, el polvo del Sahara que viaja hasta el oeste del Atlántico puede afectar América Central, el Golfo de México, el sureste de Estados Unidos y América del Sur en distintas épocas del año. Los cambios en la trayectoria de los eventos de polvo a través de las distintas latitudes está asociada a la convergencia de vientos alisios del norte y del sur.

Aunque en Puerto Rico observamos la presencia de polvo del Sahara durante los meses de abril a octubre, es durante los meses del verano que normalmente recibimos los eventos más intensos con concentraciones de polvo que pueden alcanzar hasta 100 microgramos por metro cúbico de aire al día. La cantidad de polvo de África que llega anualmente a la región del Caribe se calcula en unas 20 millones de toneladas. Las partículas más finas son las que permanecen suspendidas en la atmósfera por más tiempo y logran completar la travesía a través del Atlántico.

Datos obtenidos en expediciones oceanográficas y estaciones instrumentadas muestran que el tamaño promedio de las partículas que llegan a nuestra región es menor de 2.5 micrómetros de diámetro (2.5 micrómetros es aproximadamente 1/30 del tamaño de un cabello humano). Al ser tan pequeñas, estas partículas pueden alojarse en los alveolos de los pulmones y hasta entrar al torrente sanguíneo provocando serias enfermedades respiratorias tales como asma e infecciones pulmonares. Estudios llevados a cabo en las islas de Puerto Rico, Trinidad y Barbados han asociado la incidencia de asma con la presencia de eventos de polvo del Sahara. Se han detectado además minerales, metales, contaminantes químicos, microorganismos (hongos, bacterias, virus), y otros productos biológicos tales como polen, esporas y toxinas que pueden estar asociadas a las partículas, aumentando el potencial de riesgos a la salud.

El polvo del Sahara es responsable del transporte de minerales, principalmente hierro, al océano Atlántico tropical. En condiciones normales, esta región del océano tiene pocos nutrientes, lo que mantiene una baja concentración de fitoplancton. El fitoplancton son los organismos de origen vegetal que flotan libremente en la superficie del mar y constituyen la base de las cadenas alimenticias en el océano. Estas plantas utilizan la luz solar para convertir nutrientes y dióxido de carbono en materia orgánica mediante el proceso de fotosíntesis. Cuando las partículas con hierro son depositadas en la superficie del océano por la fuerza de gravedad, ocurre un efecto de fertilización que promueve el crecimiento acelerado del fitoplancton, aumentando las tasas de fotosíntesis y la producción de materia orgánica en la región. Esta dinámica ocasiona cambios al ciclo de carbono en el océano, que resultan en un aumento en la remoción o secuestro de dióxido de carbono atmosférico (CO2), uno de los gases responsables del calentamiento global. La disponibilidad de hierro también ha sido asociada a eventos de “marea roja”, en los que proliferan especies fitoplanctónicas que pueden producir una coloración rojiza y toxinas que pueden afectar adversamente a los seres humanos, las aves y a numerosos organismos marinos.

Los aerosoles atmosféricos juegan un papel muy importante en el clima. Dependiendo de sus propiedades, los diferentes tipos de aerosoles (por ejemplo, minerales, volcánicos, marinos, industriales) interactúan (reflejan o absorben) de manera diferente con la radiación solar en la atmósfera. Estudios científicos sugieren que, debido a su composición, los aerosoles minerales en el polvo del Sahara tienden a reflejar radiación solar con un potencial efecto de enfriamiento de la superficie terrestre.

Por otro lado, se ha encontrado que el polvo del Sahara afecta las propiedades reflectoras de las nubes. Las partículas de polvo sirven como núcleos de condensación y forman nubes con gran cantidad de pequeñas partículas de hielo que reflejan más radiación solar en comparación con nubes que no han tenido interacción con el polvo. Al reflejar más energía solar, éstas provocan el enfriamiento de la superficie terrestre. La presencia de las partículas en las nubes también se ha relacionado con una disminución en la precipitación pluvial.

Existe gran interés en conocer la relación entre el polvo del Sahara y la intensidad de los huracanes en el océano Atlántico. A estos efectos, se han realizado expediciones científicas a bordo de aviones especializados que cargan instrumentos altamente precisos. Los resultados de estas investigaciones indican que los aerosoles pueden intensificar o reducir la intensidad de los huracanes dependiendo de la parte del sistema ciclónico donde ocurra la interacción. Si los aerosoles interactúan con la banda principal y el ojo del huracán, tendrán el efecto de intensificar el sistema. Por el contrario, la interacción de los aerosoles con las bandas externas del huracán provocará una reducción en la intensidad del mismo.

Imagen del sensor MODIS (NASA, GSFC) mostrando un evento
Figura 1. Imagen del sensor MODIS (NASA, GSFC) mostrando un evento masivo de polvo del Sahara saliendo de la costa noroeste de África hacia el Océano Atlántico en marzo del 2004.

Imagen de satelite (Meteosat-9) mostrando la capa de aire sahariana en el Oceano Atlantico el 28 de julio del 2006
Figura 2. Imagen de satélite (Meteosat-9) mostrando la capa de aire sahariana en el Océano Atlántico el 28 de julio del 2006. Los colores amarillos a rojo indican las áreas que contienen altas concentraciones de polvo.

Durante muchos años se trató de establecer una relación entre la concentración de partículas en el polvo del Sahara con las condiciones meteorológicas en el norte de África y con la presencia de eventos climatológicos tales como el fenómeno El Niño. No obstante, en años más recientes, esta relación no ha podido establecerse de forma precisa debido a que se ha observado un aumento en las concentraciones de polvo en el Caribe, aun cuando las condiciones en el norte de África son más húmedas.

Debido a las diferencias entre los diversos modelos que predicen las condiciones del clima y los patrones de lluvia en el norte de África, resulta difícil comprender y describir con precisión la relación entre el cambio climático, la generación de tormentas de polvo en África y el transporte de estas partículas a diferentes regiones. Con esta finalidad, la ciencia intenta mejorar la obtención de datos provenientes de satélites, modelos e instrumentos especializados que se han instalado en lugares estratégicos.

 

*La Dra. Detrés tiene un doctorado en Ciencias Marinas y trabaja en la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez como investigadora del Centro de Ciencias Atmosféricas de NOAA. Desde el 2003 ha trabajado en investigaciones relacionadas con el polvo del Sahara y su impacto en el Caribe.

 

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