Un estudio identifica cuatro regímenes de transporte de humedad atmosférica y desarrolla un método para delimitar qué regiones situadas a barlovento aportan de forma más eficiente agua a las lluvias continentales.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Karem Díaz S.
Sobre Sudamérica existe una red de transporte de agua que no aparece en los mapas convencionales. En lugar de circular por cauces terrestres, enormes cantidades de humedad viajan por la atmósfera impulsadas por los vientos, se recargan mediante la evapotranspiración y terminan descargándose como precipitación a cientos o miles de kilómetros de sus lugares de origen. Una investigación liderada por la National Taiwan University ha demostrado que estos llamados “ríos voladores” forman sistemas organizados de drenaje atmosférico con patrones comparables, en determinados aspectos, a los de las redes fluviales terrestres.
El estudio, publicado en Nature Communications, analizó el transporte de humedad a largo plazo en todo el continente y clasificó su funcionamiento en cuatro grandes regímenes: cabecera, drenaje, desembocadura y llanura atmosférica. Además, los investigadores desarrollaron un método matemático para identificar las áreas situadas a barlovento que aportan humedad con mayor eficiencia a la precipitación de una región determinada.
La atmósfera también puede organizarse en cuencas
Cuando llueve sobre una región, parte del agua puede haber evaporado previamente desde el océano, los suelos, lagos, ríos o la vegetación de territorios muy alejados. Los vientos transportan ese vapor y conectan zonas que pueden encontrarse fuera de una misma cuenca hidrográfica superficial e incluso atravesar fronteras nacionales.
Los investigadores denominan “ríos aéreos” a las rutas preferenciales de humedad que emergen cuando esos movimientos atmosféricos se estudian durante períodos prolongados. No deben confundirse necesariamente con los ríos atmosféricos de corta duración asociados a episodios meteorológicos concretos: el nuevo trabajo analiza patrones climatológicos persistentes de transporte y reciclaje de humedad.
Este mecanismo tiene especial importancia en Sudamérica, donde la vegetación amazónica devuelve grandes cantidades de agua a la atmósfera. Estudios anteriores han mostrado que los árboles amazónicos contribuyen a reciclar la lluvia mediante la transpiración durante la estación seca, ayudando a mantener la humedad disponible para nuevas precipitaciones.
724 regiones revelaron cuatro tipos de drenaje atmosférico
El equipo analizó curvas de drenaje de humedad correspondientes a 724 celdas de una cuadrícula de 1,5 grados por 1,5 grados distribuida sobre Sudamérica. Estas curvas relacionan el tamaño de las regiones situadas a barlovento con la cantidad de humedad terrestre que aportan a un territorio receptor.
Mediante técnicas de clasificación estadística, los científicos identificaron cuatro patrones principales, denominados G1, G2, G3 y G4. Los autores los interpretaron respectivamente como regiones de cabecera, drenaje, desembocadura y llanura dentro del sistema de ríos aéreos.
El resultado indica que la humedad atmosférica no se distribuye de manera uniforme. A medida que avanza sobre el continente cambian tanto la extensión de las áreas proveedoras como la eficiencia con la que estas aportan vapor de agua a las precipitaciones posteriores.
La relación entre vegetación, atmósfera y lluvia ya resulta especialmente visible en la Amazonía. Un análisis publicado anteriormente mostró que la deforestación histórica amazónica ha alterado el transporte regional de humedad y las precipitaciones observadas en Sudamérica.
Un punto de inflexión identifica las fuentes de humedad decisivas
Uno de los problemas que intentó resolver el estudio era determinar qué parte de una extensa región situada a barlovento resulta realmente importante para las lluvias de un territorio situado corriente abajo del flujo atmosférico.
Hasta ahora, diversos análisis utilizaban umbrales predeterminados para delimitar esas áreas. El problema es que elegir un porcentaje fijo puede producir resultados diferentes dependiendo de la región estudiada.
El equipo encabezado por Wei Weng desarrolló un procedimiento matemático para localizar un punto de inflexión natural en las curvas de drenaje. Antes de ese punto, ampliar el área situada a barlovento incorpora territorios que contribuyen de manera relativamente eficiente a la precipitación. Después, cada extensión adicional aporta proporcionalmente menos humedad.
La superficie delimitada mediante ese punto fue denominada “cuenca crítica a barlovento”. El análisis demostró que su tamaño y su importancia cambian sustancialmente a través del continente, por lo que aplicar un único umbral a toda Sudamérica ocultaría diferencias hidrológicas relevantes.
Las cabeceras atmosféricas reciben una fuerte influencia oceánica
Las regiones clasificadas como G1 funcionan como cabeceras del sistema atmosférico continental. Sus cuencas críticas a barlovento tienen una superficie media cercana a 930.000 kilómetros cuadrados y concentran aproximadamente entre el 90 % y el 95 % de la precipitación de origen terrestre asociada con esas regiones.
Sin embargo, estas zonas se encuentran todavía fuertemente condicionadas por la humedad procedente directamente del océano. En promedio, la lluvia de origen continental representa alrededor del 12 % de su precipitación total.
El segundo régimen, G2, aparece más hacia el interior. Comprende una franja que se extiende desde Colombia hacia el centro de la Amazonía y el nordeste de Brasil, además de una pequeña región del norte de la Patagonia. Allí, las cuencas críticas suministran aproximadamente entre el 60 % y el 75 % de la precipitación terrestre considerada por el estudio.
El sur de la Amazonía aparece en una zona de transición
El tercer régimen, G3, incluye el sur de la Amazonía, las tierras altas de Brasil, las Pampas y sectores de los Andes. En estas regiones se necesita una superficie situada a barlovento considerablemente mayor para alcanzar una proporción equivalente de aporte de humedad.
Las cuencas críticas de este grupo aportan aproximadamente entre el 40 % y el 55 % de la precipitación de origen terrestre y tienen una superficie media cercana a 260.000 kilómetros cuadrados.
Los autores identificaron una caída pronunciada en la intensidad del transporte de humedad durante la transición entre G2 y G3, aproximadamente entre los 5 y 13 grados de latitud sur dentro del sistema tropical. La velocidad del viento también disminuye en esta transición, un comportamiento que los investigadores comparan conceptualmente con una zona de desembocadura dentro de un sistema fluvial.
La sensibilidad del sur amazónico a los cambios de cobertura vegetal ya ha sido documentada desde otros enfoques. Una investigación publicada este año concluyó que el calentamiento climático puede aumentar la sensibilidad de las precipitaciones del sur de la Amazonía a la deforestación, debilitando progresivamente el reciclaje de humedad.
El Chaco y la cuenca del Plata dependen más de humedad continental
El cuarto régimen, G4, comprende áreas del Chaco, el centro-oeste de Brasil y la cuenca del Plata. Estas regiones se encuentran más lejos corriente abajo dentro del sistema atmosférico y reciben humedad con menor intensidad que los grupos anteriores.
Sus cuencas críticas a barlovento son menores, con una superficie media de aproximadamente 140.000 kilómetros cuadrados, y representan alrededor del 30 % al 40 % de la precipitación terrestre considerada en las curvas de drenaje.
Pero existe una diferencia importante: estas regiones dependen proporcionalmente más de humedad procedente del continente que las cabeceras atmosféricas. Por ello, sus cuencas críticas pueden representar aproximadamente entre el 15 % y el 20 % de la precipitación total, incluida la humedad tanto terrestre como oceánica.
Los autores señalan que esta característica puede ser especialmente relevante para ciudades con escasez de agua y regiones semiáridas. Santa Cruz de la Sierra, en Bolivia, aparece como uno de los ejemplos de territorios donde comprender las fuentes atmosféricas situadas a barlovento podría contribuir a la gestión hídrica.
Sudamérica alberga dos grandes sistemas de ríos aéreos
La investigación identifica dos grandes sistemas continentales de drenaje atmosférico. El mayor es tropical y se origina en el nordeste del continente antes de extenderse hacia Paraguay y el sur de Brasil.
El segundo sistema es templado, comienza en el sudoeste continental y se extiende desde la Patagonia hasta la cuenca del Plata. Ambos reflejan la influencia de las grandes circulaciones atmosféricas, además de fenómenos regionales como los chorros de bajo nivel y los efectos del relieve.
La Amazonía desempeña una función particularmente singular porque los ríos terrestres y los ríos aéreos presentan direcciones generales opuestas. Mientras el agua superficial termina desplazándose hacia el Atlántico, una parte importante de la humedad atmosférica penetra desde el océano, se recicla sobre el bosque y continúa hacia el interior continental.
Esa interacción contribuye a una conexión hidrológica entre territorios muy distantes. La pérdida de bosque puede interferir en ese mecanismo: observaciones satelitales han encontrado que la reducción de cobertura forestal amazónica modifica la evapotranspiración, eleva la temperatura superficial y altera las lluvias regionales.
Las cuencas atmosféricas no respetan las fronteras de los ríos
Una de las implicaciones más importantes del trabajo aparece al comparar las cuencas atmosféricas con las cuencas fluviales tradicionales. Las dos geografías no siempre coinciden.
La gestión del agua suele organizarse alrededor de ríos, embalses, acuíferos, límites administrativos y cuencas superficiales. Sin embargo, parte de la lluvia que abastece esos sistemas puede depender de ecosistemas situados fuera de sus fronteras.
Esto significa que un cambio de uso del suelo en una región puede alterar la evapotranspiración y modificar el suministro de humedad hacia territorios situados a cientos o miles de kilómetros. La protección hídrica de una cuenca podría depender, por tanto, de decisiones adoptadas fuera de ella.
La conservación forestal adquiere así una dimensión que trasciende la biodiversidad y el almacenamiento de carbono. En Brasil, por ejemplo, las alertas de deforestación amazónica disminuyeron recientemente hasta su nivel más bajo de la actual serie de monitoreo, un cambio que también resulta relevante para el reciclaje de humedad y la estabilidad del ciclo hidrológico regional.
El nuevo método puede orientar prioridades de conservación
El estudio no afirma que sea posible controlar directamente los ríos aéreos como se regula el caudal de una presa. Su aportación consiste en ofrecer un criterio cuantitativo para determinar qué regiones terrestres contribuyen de forma más eficiente a la humedad que recibe un territorio situado a sotavento.
Esta información podría incorporarse a decisiones sobre conservación forestal, cambios de uso del suelo y planificación de recursos hídricos. En lugar de considerar que toda el área situada a barlovento tiene la misma importancia, el método permite localizar las regiones cuya contribución atmosférica es comparativamente mayor.
Los propios autores advierten que el análisis tiene escala continental. Para aplicar el método a territorios menores que un municipio sería necesario trabajar con información de mayor resolución.
Los patrones obtenidos representan además el comportamiento acumulado de la humedad durante largos períodos. Integran ciclos estacionales, variabilidad interanual, reciclaje local, difusión y transporte atmosférico a gran escala; no describen el recorrido exacto de una masa individual de vapor de agua durante un episodio meteorológico concreto.
El equipo prepara ahora un mapa mundial de drenaje atmosférico
La investigación se concentró en Sudamérica porque el continente constituye uno de los principales laboratorios naturales para estudiar el transporte atmosférico de humedad y permite comparar los resultados con una extensa literatura científica previa sobre la Amazonía y la cuenca del Plata.
Los investigadores consideran probable que existan otros tipos de drenaje aéreo en continentes con geografías, regímenes de viento y coberturas terrestres diferentes. El equipo está ampliando ahora el método para construir un conjunto de datos global sobre sistemas de ríos aéreos.
La siguiente etapa buscará determinar cómo cambian estas conexiones atmosféricas entre distintas regiones del planeta y qué implicaciones pueden tener para la gestión del agua. Si esas redes pueden delimitarse con suficiente precisión, la procedencia atmosférica de la lluvia podría incorporarse con mayor peso a las decisiones sobre bosques, territorio y seguridad hídrica.
La principal aportación del nuevo mapa sudamericano es mostrar que la hidrología continental no termina en los cauces visibles. Sobre ellos funciona otra red, dinámica e invisible, que transporta agua entre ecosistemas y conecta la disponibilidad hídrica de unas regiones con el estado ambiental de territorios situados mucho más allá de sus cuencas superficiales.
Fuentes referenciales:
Nature Communications – Hydrological regimes and drainage systems of aerial rivers across South America
National Taiwan University / Phys.org
