El conocimiento de la física de las dunas ayuda a proteger poblaciones ante eventos climáticos extremos

El tema fue abordado por Hans Jürgen Herrmann, profesor emérito del Instituto de Materiales de Construcción de la ETH Zürich, de Suiza, durante el primer evento de la serie Conferencias FAPESP 2024

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Pegada al desierto de Sahara, Nuakchot, la capital de Mauritania, está siendo devorada por las dunas. En Brasil existen dunas costeras desde el estado amazónico de Pará hasta Rio Grande do Sul, estado fronterizo con Uruguay. Y la gestión de estas grandes formaciones de arena es importante tanto para la preservación del paisaje, con implicaciones económicas en actividades como el turismo, como para la defensa de las poblaciones y las carreteras. Ambas pueden ser tanto amenazadas por el movimiento natural de las dunas, tal como sucede en Mauritania, como protegidas por éstas ante la emergencia de eventos climáticos extremos. En el terreno de la exploración espacial, lo mucho que se ha aprendido acerca de la dinámica de las dunas terrestres, que alcanzan longitudes del orden de los 100 metros o más, está adaptándose a los efectos de entender el desafiante relieve de Marte, cuyos médanos se prolongan por más de un kilómetro.

El primer evento de la serie Conferencias FAPESP 2024 abordó el tema “La vida de las dunas”, con una exploración de su formación, su movimiento, sus interacciones, sus transiciones de un tipo a otro y su fijación vegetación mediante.

La conferencia contó con la disertación de Hans Jürgen Herrmann, profesor emérito del Instituto de Materiales de Construcción de la ETH Zürich, de Suiza, quien actualmente trabaja en el Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes (PMMH), en París (Francia), y en el Departamento de Física de la Universidad Federal de Ceará (UFC), en Brasil.

Herrmann se enfocó principalmente, aunque no únicamente, en las formaciones de Jericoacoara, en el estado de Ceará, y de Lençóis Maranhenses, en el estado de Maranhão. En Jericoacoara se ubica el barján más grande del mundo. Los barjanes son dunas en forma de luna en cuarto creciente, de arco o de medialuna, cuyos dos extremos apuntan en el sentido del deslizamiento del fluido. “Son las dunas que se desplazan más rápidamente”, dijo. Y presentó fotos aéreas de la formación de Jericoacoara datadas de 1958 y 1988. La superposición de las imágenes permite notar que en ese lapso de 30 años las dunas se desplazaron por distancias que variaron de casi 300 metros a más de 500 metros.

El investigador explicó que la dinámica de las dunas es determinada básicamente por dos factores: la cantidad de arena y el régimen de los vientos. En el caso de los barjanes, el viento que sopla regularmente de arriba abajo condiciona la forma de luna en cuarto creciente: con la porción posterior convexa, la cresta perfectamente definida y los dos extremos proyectados hacia adelante. En tanto, el transporte por gravedad de la arena, desde la cresta hacia la base, y el reflujo del viento, que entra en torbellino tras de deslizarse sobre la duna, construyen la superficie cóncava situada en la parte anterior [véase la presentación de diapositivas durante la conferencia]. “La velocidad de desplazamiento de las dunas es inversamente proporcional a su altura”, afirmó. Es decir, cuanto más alta es la duna, menor es la velocidad con la que se desplaza.

El conferencista presentó los tres principales mecanismos de transporte de la arena que el viento efectúa. La reptación, es decir, el desplazamiento como el de un animal rastrero, sucede cuando los granos son grandes, con diámetros mayores que 0,4 milímetro. En este caso, los granos se mueven sobre el suelo, pero no despegan. Cuando los granos exhiben un tamaño mediano, de entre 0,3 y 0,1 milímetro, el flujo del viento hace que ejecuten pequeños saltos. Es la saltación. Finalmente, cuando son muy pequeños, con diámetros menores que 0,06 milímetro, sucede la suspensión, con el desplazamiento de la nube de polvo a través de grandes distancias.

La erosión y el depósito son otros fenómenos que caracterizan al transporte eólico. Así como el splash (salpicado), que ocurre cuando el viento les imprime mucha energía a los granos que saltan. Al chocarse contra el suelo, desplazan a otros granos que son eyectados hacia arriba. Y este fenómeno puede repetirse varias veces produciendo una cascada de trayectorias. Es posible simular computacionalmente todos estos procesos, lo que también permite entender qué sucede cuando las dunas colisionan.

La interacción con la vegetación es un factor adicional de gran importancia, pues puede detener el movimiento de las dunas o determinar una inversión de su forma. Esto sucede cuando los extremos de un barján, por ser menores, son detenidos por la vegetación, mientras que el cuerpo mayor de la duna sigue adelante haciendo que el frente cóncavo se vuelva convexo y que, en el límite, el médano asuma un formato parabólico. “Sin la vegetación, un barján se mueve como barján. Es la vegetación la que fija sus brazos y hace que su forma se invierta”, subraya Herrmann. E informa que existen alrededor de 150 formatos distintos de dunas.

“Los estudios muestran que las dunas fósiles, detenidas por la vegetación, exhiben tres veces menos biodiversidad en flora y fauna que los médanos migratorios”, añade el investigador. Este es un dato que debe tenerse en cuenta cuando se buscan estrategias de manejo con miras a detener el movimiento de dunas con el objetivo de proteger zonas pobladas o carreteras.

A diferencia de los barjanes de la Tierra, los barjanes de Marte exhiben una especie de punta en el centro del área posterior. Este dato observacional se reproduce en las simulaciones, cuando se reemplazan los parámetros terrestres por los parámetros marcianos. Especialmente notables son las diferencias en la aceleración gravitacional y en la densidad atmosférica, notablemente menores allá que acá.

La primera Conferencia FAPESP 2024 contó con la participación en carácter de moderador del profesor Oswaldo Baffa Filho, de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo (FFCLRP-USP). Y estuvieron presentes los profesores Marco Antonio Zago, presidente de la FAPESP, y Fernando Ferreira Costa, coordinador de la comisión científica que organiza la serie Conferencias FAPESP. Según Zago, uno de los objetivos de estos eventos consiste en aportar a la construcción de una agenda brasileña de investigación científica comprometida con el desarrollo sostenible.

Puede accederse a la primera Conferencia FAPESP 2024 completa, intitulada “La vida de las dunas”, en el siguiente enlace: www.youtube.com/watch?v=nsNQrsYRvNY.