Los científicos detectan un aumento diario en la altura del polvo con consecuencias e impactos inesperados
Los satélites meteorológicos están midiendo la altura del polvo sahariano en sus irrupciones que invaden el Atlántico Norte y han encontrado su grado de variabilidad con el tiempo.
Cada año, los vientos arrastran unos 200 millones de toneladas de polvo desde el norte de África hasta el océano Atlántico. Los satélites de la NASA suelen captar imágenes impactantes de largas corrientes de estas diminutas partículas que soplan sobre Senegal y Mali, envuelven Cabo Verde y, en ocasiones, llegan hasta Sudamérica.
La imagen de abajo, capturada por la cámara EPIC (Earth Polychromatic Imaging Camera) del DSCOVR (Deep Space Climate Observatory), muestra una columna de polvo que se extiende a través del Atlántico en junio de 2020, durante uno de los eventos de transporte de polvo más grandes de las últimas dos décadas. Apodado el penacho de “Godzilla”, el evento afectó la calidad del aire en lugares tan lejanos como el Caribe y el sureste de los Estados Unidos.
Sin embargo, las imágenes en color natural como ésta, aunque son espectaculares, no revelan la altura del polvo en la atmósfera. “Medir con precisión la altura del polvo es crucial para rastrear columnas en tres dimensiones, predecir el impacto del polvo en el clima y el tiempo, y evaluar los riesgos para la calidad del aire”, dijo Jun Wang, director del Laboratorio de Investigación Atmosférica y Ambiental de la Universidad de Iowa.
Varios satélites han medido la altura del polvo
Durante muchos años, el satélite CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation) utilizó lidar para medir la altura del polvo emitiendo pulsos láser que viajan a través de la atmósfera. Con este sensor activo, los científicos calcularon la altura de las partículas atmosféricas midiendo el tiempo que tardaba la luz en regresar al detector después de reflejarse en partículas en nubes, columnas de polvo, rastros de ceniza volcánica y neblina.
Un sistema lidar en la Estación Espacial Internacional, conocido como CATS (Cloud-Aerosol Transport System), realizó mediciones similares entre 2015 y 2017. El lidar ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System) en ICESat-2 (Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2) continúa utilizando esta tecnología.
Sin embargo, uno de los problemas que plantea el lidar es que estos instrumentos sólo pueden monitorear una pequeña fracción de la atmósfera. Por ejemplo, CALIPSO tomó muestras de menos del 0,2 por ciento de la atmósfera cada dos días durante su misión de 17 años, que finalizó en 2023.
Para llenar el vacío, los investigadores están recurriendo a la tecnología de teledetección pasiva, como EPIC, que detecta la energía emitida naturalmente por el medio ambiente. Desde su posición a 1.609.344 km de la Tierra, EPIC observa todo el Océano Atlántico cada una o dos horas. Parte de la luz solar reflejada desde la Tierra y detectada por EPIC se utiliza para crear imágenes en color natural como la que se muestra en la parte superior de esta página. Sin embargo, el sensor también detecta luz en otras longitudes de onda, o "bandas", que se pueden utilizar para observar nubes, ozono, vegetación u otras características de la Tierra.
“EPIC no fue diseñado para medir la altura del polvo”, explicó Wang. “Sin embargo, nuestro equipo de la Universidad de Iowa ha desarrollado un algoritmo que deriva esa información utilizando información de sus bandas A y B de oxígeno ”.
Utilizando este algoritmo y cuatro años de observaciones de EPIC, el equipo de la Universidad de Iowa trazó un mapa de las variaciones diarias en la altura del polvo sobre el Atlántico.
El mapa de arriba muestra la altura promedio del polvo en varios momentos del día durante la temporada de lluvias de mayo a octubre para los años 2015-2019. Durante este período, la convección diurna y los vientos arrastran el polvo a alturas de aproximadamente 5 a 7 kilómetros a última hora de la mañana y a primera hora de la tarde a medida que la luz del sol calienta el agua y las nubes burbujean, explicó Edward Nowottnick, un científico atmosférico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Otros sensores de la NASA, como el MISR (Multi-angle Imaging Spectroradiometer), también miden la altura del polvo, pero sólo una vez al día. “La mejora con EPIC es que podemos seguir la altura del polvo a lo largo del día en intervalos de una a dos horas”, dijo Nowottnick.
Según los científicos, comprender los ciclos de altura del polvo en suspensión podría hacer avanzar la investigación en múltiples frentes. Los meteorólogos estudiarán los efectos del polvo en los huracanes. Los biólogos estudiarán cómo el polvo fertiliza las floraciones de fitoplancton oceánico. Los expertos en contaminación del aire están interesados en su papel en la degradación de la calidad del aire y los riesgos para la salud.
“Los modelos globales, como el Sistema de Observación de la Tierra Goddard (GEOS) de la NASA, no representan bien las variaciones diarias de la altura del polvo”, añadió Wang. “Con estos datos de EPIC, los modelos se pueden actualizar y mejorar”.
Imagen de NASA Earth Observatory de Wanmei Liang y Joshua Stevens con datos de Lu, Z. et al. (2023) e imágenes del Observatorio del Clima del Espacio Profundo (DSCOVR). Historia de Adam Voiland.