Utilizan una torre instalada en la Amazonia para investigar la relación de la selva con el clima global

Con 325 metros de altura, esta estructura construida mediante una colaboración germano-brasileña permite la captación y el análisis de datos que expanden la comprensión referente a la importancia amazónica en el mundo

Por Maria Fernanda Ziegler, desde Uatumã  |  Agência FAPESP – Para hacer ciencia en la Amazonia, aparte de afrontar largos retos logísticos, también es necesario subir peldaños. Y muchos. Casi 1.500 y, de ser posible, de un solo tirón. Pero tal esfuerzo vale la pena, pues ha llevado a descubrimientos sobre el impacto tanto de los cambios climáticos en la Selva Amazónica como de ésta sobre el clima de todo el planeta.

La escalera en cuestión se encuentra en la Torre Alta de la Amazonia (ATTO, por sus siglas en inglés), con 325 metros (m) de altura, casi la misma de la Torre Eiffel, en Francia, que mide 324 m. Esta estructura se encuentra ubicada a 150 km de Manaos, la capital del estado brasileño de Amazonas, en la Estación Científica de Uatumã. Y allí es donde los científicos instalan aparatos capaces de captar información sobre los flujos de los intercambios entre la selva y la atmósfera.

Son análisis de las concentraciones de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera, del balance de radiación y de flujos de ozono y de aerosoles –partículas líquidas o sólidas suspendidas en el aire–, entre otros indicadores importantes para contar con un panorama acerca de la importancia de la selva amazónica.

Antônio Huxley do Nascimento sube hasta la cima de la torre diariamente cuando está en la Estación Científica, unos 10 días por mes. Es técnico en instrumentación del Instituto Nacional de Investigaciones de la Amazonia (Inpa, por sus siglas en portugués) y monitorea la operación de algunos de los más de 100 artefactos instalados en la torre ATTO. Para subir utiliza implementos de seguridad que incluyen cinturón, mosquetones y una soga, sujetos a su cintura y al pasamanos de la escalera.

Huxley do Nascimento verifica los datos y el funcionamiento de los aparatos. “Son equipos que recaban datos complejos permanentemente: no puede haber interrupciones. Generan una cantidad enorme de datos y tal información les llega a los científicos que trabajan en sus laboratorios de Brasil y de Alemania. Pero es necesario ver constantemente si todo está funcionando bien en la torre”, declaró el técnico a Agência FAPESP.

Esta torre se encuentra en funcionamiento desde el año 2015. Su construcción tuvo un costo 8,4 millones de euros, financiados en partes iguales por el gobierno alemán y el Instituto Max Planck, por un lado, y por el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Innovación y Comunicaciones (MCTIC) de Brasil, con recursos de la Financiadora de Innovación e Investigación (Finep), por otro. Agencias de fomento de los estados brasileños tales como la FAPESP, la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Amazonas (Fapeam) y la Fundación de la Universidad Federal de Paraná (Funpar), financian proyectos de investigación que tienen lugar en la torre.

En la reserva existen también otras dos torres más bajas, de 80 metros cada una, que se utilizan para el estudio de los gases y los aerosoles. En ellas es posible tener una perspectiva más cercana del dosel forestal y no sobre la selva, tal como sucede desde la torre ATTO.

La copa de los árboles generalmente llega a hasta los 40 metros de altura, una octava parte de la torre ATTO. En esa etapa del ascenso, es posible sentir la variación de la humedad de la selva. Mucho más arriba, a unos 170 metros de altura, un viento fuerte toma la torre. Con todo, la estructura no se balancea, pues se encuentra fijada también mediante largos y fuertes cables de acero. En la cima se ve la inmensidad de la selva, generalmente acompañada por un gran silencio. Por lo demás, sólo algunos pájaros logran parar en lo alto de la torre o dejar sus marcas por allí.

La Amazonia posee un rol importante en los ciclos biogeoquímicos globales de los gases de efecto invernadero. “La selva amazónica tiene suma importancia, fundamentalmente porque es un bioma único en el mundo, en una región tropical. Es la mayor extensión de selva tropical y el único lugar en donde la propia selva cuenta con mecanismos de control de su clima interno que impactan ostensiblemente sobre nuestro planeta”, dijo Paulo Artaxo, profesor titular del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IFUSP) y miembro del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).

Estas características de la selva amazónica permiten que la misma cuente con mecanismos de regulación climática sobre la región.

“La selva controla el balance de energía, el flujo de calor latente y sensible, el vapor de agua y los núcleos de condensación de nubes que intensificarán su ciclo hidrológico. Y esto sólo es posible de existir en una extensión muy grande de selva contigua. Cuando está fragmentada, deja de poseer esta propiedad”, dijo quien también es miembro de la coordinación del Programa FAPESP de Investigaciones sobre Cambios Climáticos Globales.

Artaxo coordina la investigación intitulada "El ciclo de vida de los aerosoles y las nubes en la Amazonia". En el marco de este trabajo, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, se calculará el transporte de aerosoles con base en las mediciones realizadas en la torre ATTO, en Chacaltaya –a 5.250 metros de altura en los Andes bolivianos– y en barcos y aviones.

El investigador también coordinó el Green Ocean Amazon Experiment (GoAmazon), una experimento científico tendiente a entender de qué manera los ciclos de vida de los aerosoles y de las nubes reciben el influjo del transporte de contaminantes desde Manaos hacia zonas de la selva tropical. El GoAmazon se realizó entre los años 2013 a 2018 y contó con el apoyo de la FAPESP, del Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE) y de la Fapeam.

El análisis de los datos recabados en la torre ATTO y en otros lugares de la Amazonia permitió que en el proyecto GoAmazon se efectuaran descubrimientos importantes acerca de la dinámica de la selva amazónica y su relación con los cambios climáticos. Con base en datos obtenidos en la torre, los científicos descubrieron que el proceso de calentamiento global puede ser más intenso aún que lo previsto originariamente, en caso de que no se logre detener el desmonte.

El grupo de científicos reprodujo matemáticamente las condiciones atmosféricas actuales del planeta, incluyendo las concentraciones de aerosoles, los compuestos orgánicos volátiles (COVs) antropogénicos y biogénicos, el ozono, el CO₂, el metano y también los restantes factores que influyen sobre la temperatura global. De acuerdo con este estudio, esa mayor intensidad del calentamiento está relacionada fundamentalmente con los cambios en las emisiones de COVBs (compuestos orgánicos volátiles biogénicos) en las selvas tropicales.

Otro estudio, publicado en Nature Communications, reforzó la importancia de la Amazonia en la regulación química de la atmósfera. Investigadores del GoAmazon descubrieron que la selva amazónica emite tres veces más isopreno que la cantidad estimada anteriormente. Esta sustancia es uno de los principales precursores del gas ozono.

Los aerosoles y el ozono

En el marco de un tercer trabajo, publicado en la revista Science, se demostró que en la selva tropical las partículas ultradelgadas de polución emitidas por las ciudades –a las que suele despreciárselas en lo concerniente al impacto de la contaminación ambiental urbana– tienen efectos sustanciales sobre formación de las nubes de tormenta en la Amazonia.

Los resultados obtenidos ayudan a comprender de qué manera la polución ambiental urbana afecta a los procesos relacionados con la formación de tormentas en la Amazonia.

“Es un rompecabezas, y nosotros intentamos precisamente identificar cuáles son las nuevas piezas para contar la historia completa”, dijo Luciana Varanda, docente de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) e integrante del GoAmazon.

Varanda lleva adelante estudios también en el Bosque Nacional de Tapajós, en el estado de Pará, y en la reserva de Cuieras, ubicada a 60 km de Manaos. “Estamos comparando las observaciones realizadas en el ATTO y en esos otros dos puntos, y los resultados son similares. Esto indica que ese bosque, pese a estar más cerca de Manaos, la mayor parte del tiempo reúne las condiciones originales de la selva preservada”, dijo.

Los científicos del GoAmazon emplean equipos de última generación instalados en las torres.

“Funcionan automáticamente, recolectan el aire y analizan con gran precisión la concentración de dióxido y monóxido de carbono, que son indicadores de la acción humana. También medimos el ozono, que es un contaminante importante en la tropósfera. Y también contamos con aparatos que analizan minuciosamente las propiedades fisicoquímicas de los aerosoles. Son análisis en tiempo real de la composición química y de las propiedades ópticas que indican la interacción de los aerosoles con la radiación solar y con la fotosíntesis de la selva”, dijo Varanda.

Artaxo explica que las torres se construyeron en lugares donde reciben una cantidad mínima de contaminación urbana.

“La polución atmosférica de Manaos llega a la torre ATTO muy esporádicamente: tan sólo algunos días al año. La mayor parte del tiempo, la torre recibe una de las masas de aire más limpias que existen en el planeta, transportada a través de 2.000 kilómetros desde el Atlántico Tropical, pasando por una región sin ninguna gran área urbana. Esto es lo que hace que la torre sea muy especial desde el punto de vista del monitoreo atmosférico de los gases de efecto invernadero, las partículas de aerosoles, las nubes, la radiación, etc.”, declaró a Agência FAPESP.

Para Artaxo, las mediciones de esta índole en la Amazonia son de suma importancia; tan es así que sólo existen otras dos torres en el mundo con características similares a la torre ATTO.

“Existe la torre Zotto, que está instalada en Siberia, en Rusia, con 302 metros de altura, y una torre alta que está en Wisconsin: la torre WLEF, en los grandes lagos de América del Norte. En ellas se mide el balance de carbono y las propiedades atmosféricas. La torre ATTO es la única ubicada en zonas tropicales, que son regiones estratégicas desde el punto de vista de balance de carbono y de la hidrología global”, dijo.

“El ATTO constituye un gran grupo integrado de investigadores, y lo más importante es que estamos haciendo todo en el mismo lugar. Existe un gran intercambio entre los científicos, y no sólo de conocimiento sino también de datos y análisis, y también de metodologías de investigación”, dijo Susan Trumbore, investigadora del Instituto Max Planck y coordinadora de la parte alemana del proyecto.

El objetivo consiste en que cada proyecto de investigación se equilibre entre brasileños y alemanes. “Futuramente pretendemos abrir la investigación a la participación de científicos de otras nacionalidades”, dijo Trumbore.

En la reserva se llevan a cabo estudios de fisiología de la vegetación, meteorología, hidrología, vegetación y gases de efecto invernadero, entre muchas otras áreas.

“La colaboración entre los científicos es esencial. Pongamos que estamos estudiando aerosoles y notamos que un gas específico muestra una concentración alterada, por ejemplo. La primera medida consiste en contactar a los colegas que están midiendo la concentración de esas partículas. Posteriormente analizamos datos de satélites, del viento y de la vegetación a gran escala. Es importante estar conectados con distintas áreas, pues la selva constituye un sistema dinámico complejo”, dijo Stefan Wolff, investigador del Instituto Max Planck de Química.

Un ejemplo de colaboración entre científicos lo constituye el experimento supervisado por Fernanda da Luz, quien acabó de defender su maestría en el Inpa. La investigadora integra el equipo que lleva a cabo un estudio sobre la influencia de la diversidad vegetal y del suelo en la composición molecular de la materia orgánica disuelta en el suelo. Este experimento forma parte del proyecto doctoral de un investigador del Instituto Max Planck de Biogeoquímica.

Cada 15 días, Da Luz recolecta muestras de agua para efectuar análisis del carbono orgánico. Los análisis de las muestras se realizan en el laboratorio de hidrología del Inpa.

La Amazonia como un todo

Trumbore explica que para entender la complejidad de la interacción de la selva con la atmósfera es necesario también efectuar investigaciones del suelo y de la vegetación. 

“Particularmente, mi investigación no contempla el uso de la torre: apunta a cavar en el suelo en lugar de escalar la plataforma”, dijo.

Para la investigadora, lo más positivo del proyecto como un todo consiste en intentar entender procesos complejos. “Al tiempo que medimos los flujos atmosféricos, debemos entender sus porqués. Por eso estudiamos el suelo, los árboles, las hojas, la relación simbiótica de los líquenes y muchos otros aspectos. Yo soy responsable de la parte de los porqués. La reserva científica también sirve de apoyo a la realización de investigaciones referentes a la vegetación”, dijo.

El metano, un gas importante en lo concerniente al efecto invernadero, es emitido por el suelo y en áreas inundadas. “La cuenca amazónica es una fuente global de metano. Pretendemos determinar de qué manera se alterará debido a los cambios climáticos y al calentamiento global”, dijo Trumbore.

Artaxo destaca que la torre ATTO debe funcionar a mediano y largo plazo con el objetivo de efectuar diagnósticos precisos de lo que está ocurriendo con el ecosistema amazónico.

“¿Está cediéndole carbono a la atmósfera? ¿Está absorbiéndolo? ¿La lluvia está disminuyendo o aumentando? Éstos son puntos fundamentales tanto para dar respuesta a cuestiones relacionadas con el Acuerdo de París, del cual Brasil es signatario, como a cuestiones tendientes a que podamos efectuar un diagnóstico preciso y lo más rápido posible del estado actual del funcionamiento del ecosistema amazónico”, dijo.