Investigadores de la Universidad de Michigan analizaron 19 veranos de muestras de agua de nubes y lluvia en el monte Washington
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Eduardo Schmitz
La historia de lluvia que acompaña a una masa de aire puede ser tan importante como su lugar de origen para entender cuánta contaminación transporta. Esa es la principal conclusión de una investigación liderada por University of Michigan Engineering, en colaboración con científicos del Appalachian Mountain Club y Plymouth State University, a partir de una serie poco común de muestras de agua de nubes y lluvia recogidas durante 19 veranos en el monte Washington, en New Hampshire, Estados Unidos.
El trabajo aporta una referencia física para mejorar las simulaciones meteorológicas que intentan predecir cambios en los niveles de contaminación sobre terrenos complejos. También ayuda a comprender cómo los contaminantes atmosféricos se depositan en ambientes montañosos sensibles y cómo pueden terminar afectando cursos de agua alimentados desde esas zonas altas.
Un archivo de agua de nubes y lluvia tomado entre 1996 y 2014
El equipo analizó muestras recogidas durante los veranos de 1996 a 2014 en la cima del monte Washington, el pico más alto del noreste de Estados Unidos y un lugar conocido por sus condiciones meteorológicas extremas. La serie fue reunida por el Appalachian Mountain Club, que durante años monitoreó la química del agua de nubes y lluvia en la zona.
Lauren Richards, estudiante de pregrado de la Universidad de Michigan especializada en clima y meteorología y autora principal del estudio, explicó que esta región aislada permite estudiar cómo entra la contaminación en el área. La investigación fue publicada en la revista Earth and Space Science.
La colección resultó especialmente valiosa porque las muestras físicas de este tipo no suelen estar disponibles. En muchos casos, los investigadores deben recurrir a simulaciones complejas para estimar movimientos atmosféricos de pequeña escala que influyen en los patrones de contaminación del aire.
Cómo se recoge agua de nube en una montaña
La lluvia puede recogerse con un embudo, pero el agua de nube exige equipos más específicos. En la cabaña Lakes of the Clouds, administrada por el Appalachian Mountain Club, se utiliza un sistema de cuerdas de teflón montadas sobre un soporte que gira con el viento. Cuando las nubes pasan sobre la montaña, el agua se condensa en las cuerdas y cae hacia viales de recolección.
Ese método permitió reunir una base de datos poco frecuente sobre química atmosférica en altura. Adriana Bailey, profesora asistente de ciencias climáticas y espaciales e ingeniería en la Universidad de Michigan y coautora del estudio, describió esta serie de muestras como una verdadera mina de información científica.
Este tipo de observación conecta con otros trabajos sobre agua de nubes y niebla, que muestran cómo la atmósfera puede transportar partículas y sustancias hacia zonas alejadas de sus fuentes originales.
El sulfato como marcador de contaminación atmosférica
Antes del análisis, el equipo realizó un control de calidad para retirar muestras con señales de evaporación, ya que muchas habían permanecido almacenadas durante décadas. Luego eligió los iones de sulfato como indicador de concentración de contaminación atmosférica.
El sulfato es un marcador común en los estudios de contaminación del aire y permitió comparar mejor los resultados. En esta investigación mostró una señal más fuerte que otros iones contaminantes, como nitrato o amonio.
Para estimar cuánta lluvia había producido una nube antes de llegar a New Hampshire, los investigadores observaron átomos “isotópicamente pesados” de hidrógeno y oxígeno presentes en el agua. Cuando una nube ya ha descargado lluvia durante su recorrido, contiene una proporción menor de moléculas de agua pesada. Esa señal permitió reconstruir cuánto “lavado” por precipitación había ocurrido antes de que la masa de aire llegara al monte Washington.
La lluvia anterior pesa tanto como el origen del aire
El equipo combinó los datos de agua del monte Washington con modelos de viento de tres días de la NOAA para comprobar si conocer el origen geográfico de una masa de aire bastaba para predecir sus niveles de contaminación.
El origen del aire por sí solo, dividido en cinco regiones de procedencia, explicó el 40% de las variaciones de concentración de sulfato en nubes y lluvia. Pero al sumar la cantidad de lluvia ocurrida durante el trayecto, el modelo captó el 55,6% de los patrones de contaminación por sulfato.
Richards destacó que la precipitación resultó tan importante como la fuente de la masa de aire para determinar las concentraciones de contaminación. La medición cuantitativa de ese efecto es uno de los aportes centrales del estudio.
El resultado refuerza la relación entre precipitaciones y aerosoles, ya observada en investigaciones sobre cómo ciertas nubes pueden limpiar partículas presentes en el aire.
Por qué importa para montañas, ríos y ecosistemas
El estudio no se limita a una cuestión atmosférica. La contaminación depositada en la lluvia puede llegar a ríos y arroyos que nacen en zonas montañosas, con efectos potenciales sobre ecosistemas aguas abajo.
Georgia Murray, científica sénior del Appalachian Mountain Club, señaló que el monitoreo de la química del agua de nubes y lluvia en la montaña buscaba comprender la deposición ácida en elevaciones altas. Esa información también permitió compartir datos con gestores federales de tierras y educar al público sobre las causas de la lluvia ácida y sus posibles soluciones.
Tras este trabajo, el Appalachian Mountain Club comenzó a recolectar muestras de agua de río junto con las de lluvia y nubes, con el objetivo de obtener una visión más integrada de la contaminación regional.
Modelos más precisos para terrenos complejos
Las zonas montañosas presentan un reto particular para la predicción de la contaminación atmosférica. La topografía modifica vientos, nubes, lluvia y deposición de partículas, lo que dificulta trasladar modelos generales a lugares concretos.
La investigación ofrece un punto de comparación físico para mejorar simulaciones que predicen cómo se comportan los contaminantes sobre terrenos complejos. En lugar de observar únicamente de dónde viene el aire, el estudio demuestra que también debe incorporarse cuánta precipitación ocurrió antes de que ese aire llegara al sitio analizado.
La conexión entre emisiones, lluvia, nubes y química atmosférica también aparece en estudios sobre calidad del aire y química atmosférica, donde los cambios en contaminantes pueden alterar procesos climáticos y de precipitación.
Una pieza más para entender la atmósfera
El hallazgo muestra que la contaminación del aire no depende solo de las fuentes emisoras ni de la dirección del viento. También depende de lo que ocurrió durante el viaje de esa masa de aire: si llovió, cuánto llovió y qué parte de los contaminantes fue retirada antes de llegar a una región montañosa.
La información es relevante para meteorólogos, gestores ambientales y científicos que estudian deposición ácida, calidad del agua y transporte de contaminantes. En un sistema donde la atmósfera regula el clima y conecta regiones distantes, el recorrido previo de una nube puede contener tanta información como su punto de partida.
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