Sistemas atmosféricos controlan las lluvias y el transporte de nutrientes desde África hasta la Amazonía

Un estudio indica que eventos como masas de aire frío en el hemisferio norte alteran el paso de aerosoles sobre el Atlántico que ayudan a nutrir los suelos de la selva; se creía que la influencia provenía del cambio en la dirección de los vientos

Por Luciana Constantino  |  Agência FAPESP – ¿Qué tiene que ver el avance de masas de aire frío en Estados Unidos con los nutrientes que viajan en los “ríos voladores” provenientes de África y ayudan a fertilizar los suelos de la Amazonía brasileña? Un artículo publicado en la revista Geophysical Research Letters revela una interconexión atmosférica entre estas regiones distantes.

Los científicos descubrieron que sistemas sinópticos – fenómenos meteorológicos de gran escala que abarcan áreas de miles de kilómetros –, como olas de frío en Estados Unidos y anomalías de alta presión en el Atlántico Sur, modifican las lluvias intensas a lo largo de la franja tropical del océano Atlántico.

Estas alteraciones regulan, durante las estaciones húmedas, si la Amazonía recibirá aire cargado de partículas provenientes de África o sin estos aerosoles. Los días “limpios” (con menos partículas) fueron precedidos por máximos de precipitación en el océano. Hasta entonces, no había una comprensión clara de la razón de estas fluctuaciones y se suponía que la influencia provenía del cambio en la dirección de los vientos.

El “transporte” de polvo y aerosoles de humo con minerales entre África y América del Sur es un proceso continuo que afecta la atmósfera y los ciclos de nutrientes en la Amazonía. A pesar de la vegetación densa y de la biodiversidad de la selva, con gran cantidad de materia orgánica, la mayor parte del suelo de la región es pobre en nutrientes debido, principalmente, a la intensa lixiviación – proceso de “lavado” y remoción de estos elementos de las capas superficiales por la acción del agua de lluvia o de la irrigación.

El fósforo es el elemento más limitado, seguido por calcio, potasio y magnesio. Sin embargo, la escasez de estos minerales es, en parte, compensada por el transporte transatlántico de aerosoles provenientes de la quema de biomasa en el continente africano e incluso de polvo mineral del desierto del Sahara.

“El resultado demuestra que existe una interconexión, una simbiosis de la vida en el planeta. Los cambios climáticos afectan este patrón y causan una ruptura cuyo alcance y consecuencias para los ecosistemas en el futuro aún no conocemos”, explica el profesor Luiz Augusto Toledo Machado, del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP) y colaborador del Departamento de Química del Instituto Max Planck (Alemania).

Autor correspondiente de la research letter (un formato de artículo científico más conciso, enfocado y revisado por pares, destinado a comunicar descubrimientos originales de forma más rápida), Machado destaca la relevancia de este “intercambio” de nutrientes, especialmente los provenientes del desierto del Sahara.

“Al contrario de lo que se podría imaginar, esta región es muy importante para la salud del planeta. Su polvo contiene minerales cruciales no solo para la fertilización de la Amazonía, sino también para el mantenimiento de la vida acuática. Entre ellos se encuentran el hierro y el fósforo, fundamentales para la productividad de la selva y para la vida en los océanos”, explicó a Agência FAPESP.

Machado recuerda una investigación, publicada en 2022 en la revista Nature y liderada por brasileños, que demostró que el crecimiento de la selva amazónica puede estar limitado por bajos niveles de fósforo en los suelos, incluso cuando la atmósfera es rica en dióxido de carbono. Concentraciones más elevadas de CO₂ hacen que las plantas aceleren su crecimiento, secuestrando carbono y mitigando los impactos del cambio climático.

Dos años después, mapas desarrollados con ayuda de inteligencia artificial confirmaron los bajos niveles de fósforo en la región (lea más en: agencia.fapesp.br/51543).

Mediciones diarias

Para investigar los factores que influyen en la variabilidad de la “limpieza” atmosférica en la Amazonía, los investigadores utilizaron mediciones diarias de carbono negro registradas por el Observatorio de Torre Alta de la Amazonía (Atto, en su sigla en inglés), combinadas con datos meteorológicos globales.

El Atto está instalado en la Reserva de Desarrollo Sostenible del Uatumã, en el estado brasileño de Amazonas, y su torre tiene 325 metros. Gestionado conjuntamente por científicos de Brasil y Alemania, tiene como objetivo registrar de forma continua datos meteorológicos, químicos y biológicos, como la concentración de gases de efecto invernadero.

El carbono negro, utilizado como indicador del transporte de partículas a larga distancia durante la estación lluviosa, es el hollín formado en la quema de combustibles y de biomasa. Son partículas microscópicas que absorben la luz solar, calientan la atmósfera y pueden ser transportadas a grandes distancias. Según Machado, cerca del 60 % del carbono negro que llega a la Amazonía en la estación lluviosa es de origen africano.

En el estudio, los investigadores evaluaron concentraciones medias diarias de carbono negro en los meses de enero y febrero – que corresponden al inicio de la estación lluviosa en la región – entre 2015 y 2022. Detectaron que las concentraciones presentaron una variación significativa, con algunos días con niveles elevados debido a la influencia africana y otros con condiciones excepcionalmente limpias.

Para caracterizar la variabilidad de las lluvias, el grupo identificó los días correspondientes a los máximos y mínimos de la precipitación media diaria, clasificados como “picos” y “valles”, respectivamente. Se generaron entonces mapas correspondientes a condiciones húmedas (“limpias”) y secas (“contaminadas”).

Los resultados revelaron que los días lluviosos en la región tropical, que generalmente coinciden con condiciones de aire limpio sobre la Amazonía, están asociados a incursiones de aire frío en Estados Unidos. Estos eventos se caracterizan por sistemas de alta presión que dominan el este estadounidense, mientras que en el hemisferio sur se observó un aumento de la presión atmosférica sobre el Atlántico centro-sur.

Esta configuración sinóptica promueve una convergencia de vientos en niveles bajos más intensa sobre el Atlántico ecuatorial, lo que intensifica el transporte de humedad hacia la Amazonía, llevando a un aumento de la precipitación y a una limpieza atmosférica.

Las partículas y los gases, por su parte, son transportados desde África hacia América del Sur principalmente por encima de la capa límite marina (parte inferior de la atmósfera en contacto directo con el océano) y, posteriormente, hacia la cuenca amazónica, impulsados por la corriente de chorro de bajos niveles de la Amazonía.

Machado explica que los cambios en los chorros de bajo nivel del Atlántico y de la Amazonía pueden alterar el transporte de partículas, con impacto en la resiliencia del ecosistema. Por ello, una nueva fase del estudio consiste ahora en analizar estos chorros y comprender cómo podrían comportarse en las próximas décadas.

El trabajo cuenta con el apoyo de la FAPESP por medio de un Proyecto Temático del Programa de Investigación sobre Cambios Climáticos Globales (PFPMCG).

El artículo Hemispheric synoptic patterns control rainfall and long-range aerosol transport in the Amazon puede leerse en: agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL117732.