El rol de los Bosques en atraer la lluvia
La teoría de la bomba biótica
¿Qué rol juegan los
bosques en la generación de lluvia?
Conocemos lo
suficiente para decir “es un rol importante” y que gran parte de la lluvia que
cae directamente sobre la tierra está vinculada a los bosques. Sin embargo,
existen múltiples mecanismos y procesos involucrados que aún no entendemos. Uno
de los aspectos importantes es la relación entre la formación de nubes y el
bosque.
Las nubes se forman
cuando el vapor de agua se condensa (o congela), pasando de estado gaseoso a
líquido (o sólido). La condensación se produce cuando el aire está saturado con
agua. Esta depende de la temperatura y también de la presencia de los distintos
tipos de núcleos de condensación (generalmente partículas de aerosol o motas
que actúan como superficies donde puede condensarse el agua). En un área de
aire saturada con agua y con una alta disponibilidad de estos núcleos, la
condensación ocurre a niveles de humedad más bajos, lo cual nos permite
atribuir un rol importante a estas partículas en la formación de nubes.
La mayoría de las
partículas atmosféricas detectadas en los bosques amazónicos son biológicas
(por ejemplo, polen y esporas de hongos). Sabemos que estas pequeñas partículas
atmosféricas tienden a aumentar su tamaño con la deposición de compuestos
orgánicos volátiles (COV) parcialmente fotoxidados. A medida que las partículas
crecen, se vuelven más eficaces en la recolección de agua líquida o hielo,
sembrando nubes en el cielo. Se estima que el 90% de los COV tienen un origen
biológico. El isopreno es el más abundante y mejor caracterizado: es
principalmente producido por ciertas plantas cuando están sometidas a estrés de
calor. Muchas especies de árboles emiten isopreno, pero las hierbas C4 (tipo de
plantas que consumen menos carbono) no lo hacen; por lo tanto, las
concentraciones atmosféricas de este compuesto son generalmente más altas sobre
los bosques tropicales que sobre las praderas de herbáceas. Es notoria la
capacidad del isopreno para aumentar la cubierta de nubes a través del aumento
de núcleos de condensación durante los períodos de estrés por calor, lo cual
reduce las temperaturas y posiblemente estimula la lluvia, actuando como
reguladores de temperaturas regionales y climas en general.
Las relaciones globales
sin duda que son mucho más complejas, ya que varios cientos de COVs son
conocidos por ser emitidos por las plantas. Además, investigaciones recientes
han puesto de manifiesto la importancia de ciertos tipos de bacterias que son
levantadas de las superficies de las hojas por el viento, facilitando la
formación de hielo a temperaturas relativamente altas en comparación con
situaciones sin estas bacterias. Esta actividad de formación de hielo es una
característica biológicamente específica de estas bacterias.
¿En qué consiste la
teoría de la bomba biótica?
Un reciente estudio realizado por científicos
del CIFOR (Center
for International Forestry Research) refuerza la hipótesis de la “Teoría de la bomba biótica”, la cual
señala que los bosques desempeñan un papel importante en la determinación de
las lluvias al crear vientos atmosféricos que extienden la humedad de los
continentes.
Es una teoría que
sugiere que la abundante lluvia de algunos interiores continentales, como en la
Amazonía en América del Sur y el Congo en África, es sólo posible debido a la
casi continua cobertura forestal desde la costa al interior. La teoría en sí se
fundamenta en los procesos físicos atmosféricos y destaca el papel de la
evaporación y la condensación en la generación de vientos que llevan el aire
húmedo hacia el interior continental. Se propone que los patrones de lluvia
pueden ser muy sensibles a los cambios de cobertura vegetal: incluso la pérdida
forestal localizada puede revertir un continente de altas precipitaciones a un
lugar con bajas condiciones de lluvia.
Esta teoría,
desarrollada por Anastassia Makarieva y Víctor Gorshkov, propone que la
cobertura forestal influye en los gradientes de presión atmosférica y, por
tanto, en las corrientes de aire. La lluvia en el interior de los continentes
depende de los vientos que movilizan la humedad del océano tierra adentro para
reemplazar el agua que fluye a través de los ríos hacia el mar. Los bosques
mantienen la evaporación más alta de humedad de cualquier tipo de cobertura
terrestre, e incluso evaporan más agua por unidad de superficie que el océano.
Tales niveles de humedad tan altos que se emiten al aire aseguran una
condensación intensa, la cual genera un flujo de aire que transportan humedad
del mar hacia al interior continental. Estas interacciones, basadas en
dinámicas físicas que pueden ser revisadas en Makarieva & Gorshkov (2007),
son las que mantienen las grandes tormentas tropicales en el océano, al mismo
tiempo que permiten altas tasas de lluvia en el interior del Amazonas.
De ser así, el modelo podría revolucionar la
forma de entender e clima local y su vulnerabilidad, de modo que sería
necesario un cambio en la gestión forestal enfocado a reforestar y cuidar los
bosques de manera urgente; ya que, la pérdida significativa de bosques podría
provocar la trasformación de regiones tropicales en paisajes desérticos, pues
“Tradicionalmente, se ha sostenido que zonas como el Congo o el Amazonas
tienen altos niveles de pluviosidad porque se encuentran en partes del mundo
que experimentan altas precipitaciones. Pero nosotros proponemos lo contrario:
que los bosques son los que provocan las lluvias y que si estos bosques no se
encontraran en esas áreas, estas serían desiertos», afirma Douglas Sheil,
co-autor de un artículo publicado al respecto en la revista Atmospheric Chemistry and
Physics e investigador del CIFOR en un artículo de
Ashlee Betteridge publicado por dicho Centro.
El modelo de la bomba biótica explica
por qué el aire se eleva sobre zonas con una evaporación más intensiva, como
los bosques. La baja presión resultante atrae aire húmedo adicional, dando
lugar a una transferencia de vapor de agua que cae en forma de lluvia en las
regiones con mayor evaporación.
La bomba biótica
ayuda a explicar algunas discrepancias en la ciencia climática contemporánea.
Consideremos dos ejemplos: los modelos climáticos actuales que no están
obligados a ajustar datos (es decir, basados en los procesos físicos simulan el
clima global sin ajuste local) indican que la precipitación sobre las Islas de
Indonesia debería ser notablemente inferior a la de los océanos circundantes,
cuando el patrón verdadero es el inverso (la precipitación es más alta sobre la
tierra). Tales modelos también implicarían que el río Amazonas debiese fluir
con, en el mejor de los casos, sólo la mitad del volumen de agua que lleva.
Estos patrones son el resultado de los modelos actuales, los cuales no incluyen
la influencia de la cubertura vegetal sobre los vientos y la lluvia, variables
que sí son consideradas en la teoría de la bomba biótica.
En los últimos
años, a partir de su teoría, Anastassia y Víctor han desarrollado con éxito una
serie de sorprendentes predicciones que parecen coincidir con las observaciones
empíricas, y me complace decir que varios de estos estudios se han publicado en
prestigiosas revistas científicas, por lo que cada vez más investigadores del
clima y otras disciplinas están tomando conciencia de estas ideas.
La bomba biótica
sugiere que los bosques generan y estabilizan climas locales y regionales.
Hemos estado desarrollando estas ideas para examinar su influencia a gran
escala en los patrones de circulación global. Si estos patrones más grandes
cambian, se producirá un profundo impacto sobre el flujo global de humedad
atmosférica, lluvia y también temperatura. A medida que la cubierta forestal
disminuye, los patrones de precipitaciones cambiarán, y hemos de anticipar una
mayor frecuencia de sequías e inundaciones a medida que se pierden las reacciones
de estabilización del clima.
La
evapotranspiración variará según la forma y tipo de cubierta forestal. Por lo
general, un dosel más alto y un índice de área foliar más alto pueden resultar
en una mayor evaporación por unidad de área. Una plantación a veces puede tener
una mayor evaporación que los bosques naturales (visto en algunos tipos de
eucalipto) lo cual se ha utilizado para bajar el nivel de agua en el suelo y
controlar los mosquitos en algunas partes del mundo. Sin embargo, si las
plantaciones son taladas con regularidad, entonces el patrón disminuirá notablemente
y luego comenzará a recuperarse (un patrón a lo largo del tiempo como los
dientes de una sierra). En esta situación, es probable que la media de los
valores sea mucho más baja que los de un bosque que se mantiene intacto durante
más tiempo. Básicamente, una plantación tendrá menos posibilidades de generar
lluvia en comparación a un bosque con sus especies mantenidas en el tiempo.
Según la teoría de la bomba biótica, la
deforestación de la Amazonia convertiría el sur del continente americano
en un desierto, debido a que los vientos océano-tierra cambiarían de dirección.
Por el contrario, los modernos modelos de circulación global (MCG) predicen
una modesta reducción de la precipitación si la región sufriera una
deforestación, considerando que la circulación atmosférica no se ve afectada
por la cubierta vegetal. Al mismo tiempo, vale la pena señalar que los MCG
modernos no son capaces de reproducir el ciclo del agua del Amazonas. La
cantidad de humedad atmosférica traída al Amazonas por los vientos (según los
modelos) parece ser dos veces menor que la cantidad actual medida en la
escorrentía de los ríos. A pesar de que esto es bien conocido y de todo el
tiempo que lleva conociéndose la deficiencia en el tratamiento convencional del
ciclo del agua en el Amazonas por parte de los MCG, no se ha oído hablar de
ningún intento de aplicar la nueva teoría de la bomba biótica para comprender
los principios físicos y ecológicos de la circulación atmosférica en el
Amazonas.
Una notable
objeción a la teoría de la bomba biótica consiste en que la liberación de calor
latente asociado a la condensación conducirá a un aumento de la temperatura y
al aumento de la presión de aire en lugar de producirse una caída de la misma.
Este argumento, por ejemplo, fue formulado por un referee del reciente trabajo
de Makarieva y Gorshkov en ACPD (Atmospheric Chemistry and Physics
Discussions) y fue aprobado por el Comité Ejecutivo de ACPD. Sin embargo, como
queda reflejado en la respuesta final, los cálculos de los referees se hicieron
para un proceso, la condensación adiabática a volumen constante, que está
prohibido por las leyes de la termodinámica y hace caso omiso de la ley de
Clausius-Clapeyron y los efectos de la gravedad. De hecho, en equilibrio
hidrostático, la presión del aire en superficie es igual al peso de la columna
de aire, es decir, a la masa acumulada de las moléculas de aire por unidad de
superficie multiplicada por la aceleración de la gravedad. El peso no depende
de la temperatura. Por lo tanto, una vez que la masa de aire se reduce por la
condensación (eliminación de vapor de agua de la fase gaseosa), la presión de
aire en la superficie de las gotas a través de un ajuste rápido hidrostático
independiente del cambio del perfil vertical de temperatura en la columna
atmosférica, puede verse afectada por la liberación de calor latente. Esta
caída de presión en superficie es responsable del transporte de la bomba de
humedad biótica en la parte baja de la atmósfera.
Los modelos existentes predicen que la deforestación
reduce en alrededor de un 20 a un 30% la precipitación de una región. Mientras
que la teoría de la bomba biótica revela que esta reducción, podría alcanzar el
95% y convertir el lugar en un desierto. Los científicos Makarieva y Gorshkov
opinan esto fue lo que sucedió en Australia con la llegada de los seres
humanos, hace 50 mil años, y la consiguiente reducción de los bosques.
¿Qué relación existe
entre la tala rasa, las sequías y los incendios?
Es probable que
estos acontecimientos y tendencias estén, al menos parcialmente, ligados al
cambio de la cubierta forestal. No es fácil demostrar con exactitud esta
relación, ya que hay varios factores en juego, pero sabemos que la desaparición
del bosque es un eslabón importante que potencia la sequía y la frecuencia de
incendios, con la consiguiente muerte y degradación de las plantas, en un ciclo
que se alimenta a sí mismo.
Bibliografía
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