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Descubierto el mecanismo que modula la exportación de las calimas de polvo Sahariano en el Atlántico Norte.

La revista Atmospheric Chemistry and Physics (Discussions) pública un nuevo estudio en el que investigadores del Centro de Investigación Atmosférica de Izaña, la Universidad de Miami, el CSIC y la Universidad de La Laguna proponen un nuevo modelo conceptual atmosférico que tiene claras conexiones con aspectos climáticos..


El Norte de África vierte cada año a la atmósfera entre 1 y 2 millones de toneladas de polvo en suspensión. Estas emisiones son máximas en verano, estación en la que la denominada Capa de Aire Sahariano se extiende desde la costa de África Occidental hasta el Caribe a latitudes subtropicales (15-30º N; Fig. 1). ¿Cuál es la causa por la que varía de un año a otro la cantidad de polvo desértico sobre el Atlántico?. Desde hace varias décadas la comunidad científica busca respuesta a esta pregunta.

Fig. 1. Capa de Aire Sahariano en verano detectada mediante el número de días en los que el Índice de Aerosoles fue mayor que uno.


La revista Atmospheric Chemistry and Physics Discussions pública un nuevo estudio en el que investigadores del Centro de Investigación Atmosférica de Izaña, la Universidad de Miami, el CSIC y la Universidad de La Laguna dan respuesta a esta pregunta. El estudio se basa en los registros de polvo desértico en suspensión que se vienen realizando en el observatorio atmosférico de Izaña desde 1987, en observaciones de satélite y en re-análisis meteorológicos.

En este estudio se demuestra cómo la variabilidad en la intensidad de las calimas de polvo sahariano registradas sobre el Atlántico está estrechamente relacionada con la intensidad con la que los vientos alisios soplan sobre la región central y occidental de Argelia. Los veranos en los que los vientos alisios son intensos, se ven favorecidas las emisiones de polvo en la región central del Sáhara y la exportación del mismo hacía el Atlántico, dando lugar a oleadas de polvo y calor en una región que se extiende desde Canarias hasta el Caribe.

DIPOLO NORTE AFRICANO
Para explicar la variabilidad en los vientos alisios en el Sáhara, el equipo de investigación propone un nuevo índice climático, al que se le ha denominado Dipolo Norte Africano, el cual está relacionado con la diferencia de los valores de los geopotenciales en el subtrópico (Marruecos) y el trópico (región Sur de Malí). La intensidad de este dipolo se mide mediante el denominado Índice del Dipolo Norte Africano o NAFDI. El índice NAFDI presenta una correlación alta (coeficiente de correlación de Pearson de 0.76) con las concentraciones de polvo registradas en Izaña desde 1987 (Fig. 2A.), resultado que corrobora la influencia que este índice climático presenta en a exportación de polvo Sahariano. Los años en los que el NAFDI es mayor que +1 las concentraciones de polvo suelen ser mayores a 90 µg/m3, por el contrario cuando el NAFDI es menor que -1 las concentraciones de polvo suelen ser inferiores a 50 µg/m3 (Fig. 3).

El Dipolo Norte Africano influye también en las lluvias en el Sahel. Los años en los que el dipolo es intenso (índice NAFDI alto) los vientos alisios son también intensos en el Sáhara central al mismo tiempo que las lluvias monzónicas del trópico se desplazan hacia el norte penetrando en la árida región del Sahel. Por este motivo los años en los que las concentraciones de polvo en Izaña son elevadas son también años con lluvias abundantes en el Sahel (Fig 2B).

Fig. 2. Serie temporal de concentración de polvo en el observatorio de Izaña, índice NAFDI y porción húmeda del Sahel en los veranos entre 1987 y 2012. Las flechas verdes indican periodos en los que El Niño fue intenso; las flechas rojas indican periodos en los que La Niña fue intensa.

Fig. 3. Concentraciones de polvo en Izaña frente al índice NAFDI. Valores medios de los veranos entre 1987 y 2012.



SIN CAMBIOS EN LAS TRES ÚLTIMAS DÉCADAS

El Norte de África tiene dos grandes regiones desérticas (Fig. 4): el Sahel (14-18ºN) y el Sáhara (14-35ºN). Los resultados del estudio demuestran cómo la exportación de polvo de estos desiertos parece ser modulada por la acción del Dipolo Norte Africano. Los años en los que el dipolo es intenso las emisiones de polvo en el Sáhara son importantes, mientras que son poco intensas en el Sahel debido a la acción de las lluvias. Por el contrario, cuando el dipolo es poco intenso la exportación de polvo desde el Sáhara disminuye y aumenta la exportación en el Sahel por acción de las escasas precipitaciones.

Fig. 4. Norte de África.


El estudio demuestra cómo desde 1987, el año en el que comenzaron las mediciones en el observatorio atmosférico de Izaña, las concentraciones de polvo exportadas desde el Sahara han variado de un año a otro en función de la intensidad de los vientos alisios en el Sahara central. En este periodo (Fig. 2A), los veranos en los que se registraron las mayores concentraciones de polvo Sahariano en Izaña fueron 1988 (99 µg/m3), 2008 (100 µg/m3), 2010 (118 µg/m3) y 2012 (133 µg/m3), mientras que las concentraciones más bajas se registraron en 1987 (21 µg/m3), 1997 (17 µg/m3), 2006 (25 µg/m3), 2007 (30 µg/m3) y 2009 (32 µg/m3).


PERIODO 1950s-1960s: ELEVADA ACTIVIDAD DE POLVO EN EL SAHARA

Si bien es cierto que, de acuerdo con los registros del observatorio atmosférico de Izaña, no ha habido tendencias al cambio desde 1987, los resultados del estudio sugieren que las mayores tasas de exportación de polvo desde el Sahara debieron darse entre mitad de la década de los 1950s y la mitad de 1960s (Fig. 5), debido a que el dipolo fue muy intenso durante este periodo (Fig. 5); el equipo de investigación estima que las concentraciones de polvo en Izaña debieron estar entre 70 y 130 µg/m3 (Fig. 5). La disminución en la intensidad del dipolo a partir de la mitad de los 1970s detectada por el equipo de investigación es coherente con el inicio de la gran sequía del Sahel que comenzó en ese periodo y que ha tenido como consecuencia que los impactos del polvo del Sahel en el Caribe se hayan multiplicado por tres desde esa fecha.

En resumen, los resultados del estudio sugieren que la Capa de Aire Sahariano pudo haber estado desplaza hacia el norte entre mitad de la década de los 1950s y la mitad de 1960s, lo cual debía dar lugar a intensos episodios de polvo a latitudes subtropicales (Canarias) y a una disminución en los impactos del polvo del Sahel en el Caribe. Hoy día la situación parece haberse revertido con respecto a esa década.



Fig. 5. Serie temporal de NAFDI, polvo medido en Izaña y polvo estimado en Izaña entre 1950 y 2012.



CONEXION CON PROCESOS GLOBALES
El equipo de investigación ha detectado que los años en los que las concentraciones de polvo fueron bajas en Izaña tienden a coincidir con años en los que El Niño fue intenso (1987, 1997 y 2009; Fig. 2A). Por el contrario, los años en los que se registraron concentraciones de polvo elevadas en Izaña tienden a coincidir con periodos en los que La Niña fue intensa (1988, 1998, 1999, 2008 y 2010; Fig. 2A). Estos resultados sugieren que El Niño y las oscilaciones en la intensidad del Dipolo Norte Africano son fenómenos ligados a la variabilidad en el clima tropical y subtropical. Los vientos alisios constituyen un cinturón que rodean a la Tierra, por lo tanto cambios en la intensidad de los alisios en una determinada región terminarán afectando al resto del cinturón de alisios.


CLIMA Y CALIDAD DEL AIRE
El polvo desértico suspendido en la atmósfera influye en el clima mediante varios mecanismos. La variabilidad en las concentraciones de polvo puede afecta a las temperaturas, debido a que el polvo dispersión y absorción de la luz solar. Las partículas de polvo actúan como núcleos sobre los que se forman gotas de agua y hielo que dan lugar al desarrollo de nubes y precipitaciones. Además, el polvo depositado sobre el océano libera hierro que actúa como fertilizante de la biota marina y esto puede influir en los procesos de absorción de dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera.

El concepto calidad del aire ha estado tradicionalmente ligado a las emisiones de contaminantes en una determinada ciudad o región. Sin embargo, el polvo desértico exportado desde el Sahara contribuye a deteriorar la calidad del aire (afecciones en la salud) en diversas regiones del Atlántico Norte, tales como la costa occidental Africana, Canarias, Cabo Verde, el Caribe y el Sudeste de Estado Unidos, y del Mediterránea, incluyendo el sur de Europa. Los resultados de este estudio demuestran que la calidad del aire puede estar significativamente condicionada por la influencia de la variabilidad climática en la exportación de polvo Sahariano.


VIGILANCIA ATMOSFÉRICA GLOBAL

Este estudio se basa en observaciones de aerosoles realizadas en el observatorio atmosférico de Izaña desde 1987 en el marco de la red de Vigilancia Atmosférica Global coordinada por la Organización Mundial de Meteorología y financiadas por la Agencia Estatal de Meteorología.

Los registros de polvo en suspensión del observatorio atmosférico de Izaña:
•    constituyen la cuarta serie de datos de polvo más larga del mundo,
•    es el único registro en la troposfera libre a nivel global,
•    y es la única serie de polvo a nivel mundial con registros en varios tamaños de partícula,

Para la realización de este trabajo se ha contado con financiación del Ministerio de Economía y Competitividad, en el marco del proyecto POLLINDUST (CGL2011-26259).

Para realizar este trabajo se han utilizado también observaciones de satélite suministradas por NASA Goddard Earth Science y datos de reanálisis meteorológico de la NOAA Air Resources Laboratory.



Datos de publicación:

Autores: Sergio Rodríguez, Emilio Cuevas, Joseph M. Prospero, Andrés Alastuey, Xavier Querol, Javier López-Solano, María Isabel García, Silvia Alonso-Pérez.

Título: Modulation of Saharan dust export by the North African dipole.

Publicación: Atmos. Chem. Phys. Discuss., 14, 26689–26719, 2014.

http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/14/26689/2014/acpd-14-26689-2014.html