|
♦ La pregunta correcta
La vegetación consume una cierta cantidad de agua. Las plantas no pueden sobrevivir, y mucho menos florecer, sin una cantidad apreciable de agua. Por lo tanto, la siguiente pregunta es apropiada: En un mundo donde el agua es un recurso escaso, ¿la vegetación está generando su propia agua? Esta pregunta tiene implicaciones prácticas en la ingeniería hidrológica, conservación de cuencas, restauración de arroyos, y gestión de ecosistemas.
Primero debemos responder la pregunta relacionada: ¿La vegetación produce agua? Y, si es así, ¿cuánto? ¿Produce más agua de la que consume? Si produce más agua de la que consume, la vegetación sería un activo; si no, sería un pasivo. Para ayudar a resolver este problema, en este artículo exploramos la relación entre tierra, agua, plantas y energía.
♦ ¿De dónde viene el agua?
Toda el agua dulce proviene de la precipitación; sin embargo, no llueve la misma cantidad en todas partes. Regiones como el desierto del Sahara se caracterizan por tener tan poca agua que casi nada puede producirse allí. Otras regiones, como la selva amazónica, prosperan con vida de todo tipo, presentando la mayor biodiversidad existente en la Tierra. A algo debe deberse que los desiertos sean diferentes a las selvas tropicales. Se puede argumentar que llueve más en una selva tropical; por lo tanto, hay más agua y, en consecuencia, más vegetación. Entonces la pregunta cambia a lo siguiente: ¿Por qué llueve más en una selva tropical? O mejor aún: ¿Por qué llueve? Lo que lleva a: ¿Cómo llueve?
Fig. 1 Paisajes de desierto y selva tropical.
♦ ¿Cómo se produce la lluvia?
Las nubes productoras de lluvia se mantienen gracias a la acumulación de humedad, condensación y coalescencia. Los tres procesos deben estar presentes para que la precipitación ocurra en cantidades suficientes. La acumulación se refiere a una fuente constante de humedad en la zona. La condensación se refiere a que la humedad debe condensarse y convertirse a forma líquida. La coalescencia se refiere a que las gotas de líquido deben adquirir suficiente tamaño y peso para poder precipitarse. En regiones en las cuales llueve mucho, estos tres procesos están muy activos. Por el contrario, en regiones áridas, cualquiera de estos procesos puede faltar o ser lo suficientemente débil como para obstaculizar o limitar la producción de gotas de lluvia.
La humedad atmosférica varía dentro de un rango estrecho. En regiones húmedas, la humedad atmosférica es de 45 a 50 mm, mientras que en regiones polares y áridas es de 2 a 15 mm.1 Por lo tanto, la humedad es de cuatro a cinco veces mayor en regiones húmedas que en regiones áridas; sin embargo, se observa que la lluvia puede ser cien veces mayor, o más. Por lo tanto, se concluye que la disponibilidad de humedad, por sí sola, no explica todo el fenómeno.
La condensación es muy importante para la formación de lluvia. La forma más fácil de condensar la humedad es a través del enfriamiento, y la Naturaleza proporciona varias maneras para que las masas de aire cargadas de humedad se puedan enfríar. Por eso es que hay tanta precipitación en la Tierra. El promedio de precipitación terrestre global es de aproximadamente 800 mm por año.2
♦ Enfriamiento de masas de aire
El enfriamiento de las masas de aire se produce por levantamiento. Los científicos atmosféricos reconocen tres mecanismos para el enfriamiento de las masas de aire: (1) levantamiento como resultado de convergencia horizontal, (2) levantamiento frontal, y (3) levantamiento orográfico. Estos tres procesos tienen un claro sabor físico. Sin embargo, hay un cuarto proceso, poco conocido, que está relacionado con el hecho de que la superficie de la Tierra emite radiación de onda larga, o calor. En muchos casos, este calor es lo suficientemente fuerte como para producir el levantamiento de las masas de aire, y en consecuencia, cantidades significativas de precipitación. Por lo tanto, la lluvia se puede producir: (1) por convergencia, particularmente en la proximidad de una fuente de humedad, (2) por acción frontal, (3) por el aire que es forzado a subir por el lado de barlovento de las montañas, o (4) por aire calentado desde abajo por la radiación de onda larga de la superficie terrestre.
Fig. 2 Levantamiento por:
(a) convergencia, (b) efectos frontales, (c) efectos orográficos, y (d) efectos térmicos.
Está claro que el ser humano no puede alterar el curso de los primeros tres procesos. La latitud determina la cantidad de levantamiento y precipitación, pero no se puede cambiar arbitrariamente. La proximidad a los océanos determina la disponibilidad de humedad, pero las ubicaciones geográficas son fijas. La presencia de montañas cercanas determina el levantamiento, pero las montañas no se pueden mover. Por otro lado, los humanos pueden manejar la condición y textura de la superficie de la Tierra. Pueden cambiarla a voluntad; de hecho, han estado haciendo precisamente esto durante los últimos 10.000 años. Los cambios de bosque a pastizal, de pastizal a agricultura, y de agricultura a área urbana modifican el carácter de la superficie, modificando así el balance de radiación de onda larga.
♦ Albedo
En el presente contexto, el parámetro más importante es el poco conocido albedo, que es el coeficiente de reflectividad de una superficie. Albedo se refiere a la propiedad de blancura y varía en el rango 0-1. Un valor de 0 representa un cuerpo negro, que absorbe toda la luz y finalmente libera la energía almacenada emitiendo calor. De lo contrario, la superficie se calentará y se quemará, y el hecho de que esto no haya sucedido a lo largo del tiempo geológico debe significar que casi toda la energía almacenada está regresando a la atmósfera. Normalmente, la Tierra absorbe energía luminosa durante el día y emite calor durante la noche. Mencionamos "casi todos" porque un pequeño porcentaje, aparentemente entre 0,1 y 0,3%, se almacena en la vegetación natural por el proceso de fotosíntesis.3
Es realmente curioso que este porcentaje tan pequeño sea suficiente para sostener todos los ecosistemas de la Tierra.
Un valor de albedo igual a 1 representa un espejo, es decir, una superficie que lo refleja todo. Las superficies blancas, como la nieve recién caída, tienen albedos en el rango de 0,75 a 0,95. El albedo medio de la Tierra es de 0,15 en la superficie y de 0,34 en los niveles exteriores de la atmósfera.4 Este último valor se debe a la nubosidad; las nubes pueden ser de un color mucho más claro que la superficie. Ahora, aquí está la dicotomía: el albedo de una selva tropical está en el rango de 0,07 a 0,15, mientras que el de los desiertos superáridos es de 0,3 a 0,6, unas cuatro veces más. Por lo tanto, las selvas tropicales absorberán más luz y liberarán más calor, aproximadamente cuatro veces más en promedio, que los desiertos. Las selvas tropicales tienen un medio intrínseco de producir lluvia al calentar el aire de arriba. Los desiertos, por otro lado, al carecer de suficiente calor desde abajo, no pueden producir levantamiento, sino que producen el efecto opuesto, hundimiento, lo que dificulta la lluvia. Es por eso que los desiertos suelen ser fríos por la noche.
♦ La vegetación produce su propia lluvia
Dado que el albedo de la superficie determina en gran medida la cantidad de lluvia y que la vegetación tiene un albedo comparativamente bajo, se deduce que la vegetación produce su propia lluvia. Ahora, sabemos por experiencia que una planta en maceta necesita ser regada cada cierto tiempo para que crezca y florezca. Sin embargo, la planta en maceta no fue puesta allí por la Naturaleza. Donde ha puesto vegetación, la Naturaleza lo ha hecho de forma cibernética, autosuficiente. Un ecosistema que sigue una curva J habría dejado de existir hace mucho tiempo, como lo haría la planta en maceta si no se riega. En cambio, los ecosistemas naturales siguen un proceso de biorretroalimentación, por el cual la causa y los efectos se reemplazan regularmente, confundiendo al científico físico acostumbrado a la mentalidad cartesiana de que siempre x es x, e y es y.
La vegetación trae su propia agua y paga su propia parte. Cuanto más verde oscuro es el ecosistema, más agua produce. No porque el agua esté allí, sino porque el verde está allí. Por supuesto, más agua significa más verde, y más verde significa más agua, lo que confirma el comportamiento no cartesiano. Esto explica por qué una selva tropical puede tener 50 mm de humedad atmosférica y, sin embargo, podría producir más de 5000 mm de precipitación anual. [Para demostración: Cherrapunji, en Meghalaya, este de la India, el lugar más húmedo de la Tierra, tiene un promedio de 11,270 mm de precipitación anual]. En el otro extremo del espectro climático, las regiones superáridas, con alrededor de 15 mm de humedad precipitable, producen casi ninguna lluvia. [En el desierto de Atacama, en el norte de Chile, el lugar más seco de la Tierra, la precipitación anual es de unos 25 mm, y en algunos lugares nunca se ha observado ni registrado lluvia].
Por lo tanto, la relación entre la lluvia anual y la humedad en una región superhúmeda puede ser mucho mayor que 100,
mientras que una proporción comparable para una región superárida puede estar cerca de 1.
Fig. 3 La selva amazónica, que produce 1/6 del agua dulce de la Tierra.5
♦ Albedo y antropogenia
De todos los factores que contribuyen a la formación de la precipitación, ninguno está más sujeto a la alteración antropogénica que el albedo superficial. En términos generales, una disminución de las áreas forestales conducirá a menor cantidad de lluvia. Tardíamente nos hemos dado cuenta de que es posible que hayamos causado una disminución de la lluvia al reemplazar los bosques por pastizales, pastizales por agricultura, y agricultura por áreas urbanas. Este proceso, que ha estado ocurriendo durante mucho tiempo, es contraproducente. Si manipulamos, o de otra manera reducimos o eliminamos la vegetación, estamos manipulando a la gallina que pone los huevos.
Una estrategia sostenible debe basarse en la preservación y conservación de los ecosistemas. Preservación de los bosques remanentes, aunado al manejo de la conservación de las regiones que han sido sometidas a alteración antrópica. Volver a las condiciones prístinas es panacea; lo mejor que podemos hacer es detener el proceso de aumento del albedo y la consiguiente desaparición gradual de los recursos hídricos de la Tierra. Consideramos que el cambio climático también es posible en un contexto regional.
♦ Epílogo
Los reinos vegetal y animal son socios iguales, y lo han sido desde el principio de los tiempos. La vegetación ayuda a producir el agua que usamos para beber y bañarnos, y todos los demás usos. La vegetación no compite con los animales por el agua. Si ese hubiera sido el diseño de la Naturaleza, el mundo tal como lo conocemos habría subido y caído presa de una curva J hace mucho tiempo. En cambio, el funcionamiento cibernético de la biosfera asegura que todos los componentes funcionen al unísono, complementándose entre sí para asegurar la sostenibilidad. Las estrategias sociales y las políticas públicas deben enfatizar la preservación y la conservación; de lo contrario, los desiertos aumentáran eventualmente y los preciosos recursos hídricos desaparecerán por completo.
1 World water balance y water resources of the Earth. (1978). USSR
Committee for the International Hydrologic Decade, UNESCO, Paris.
2 Ponce, V. M., R. P. Pandey, y S. Ercan. (2000). Characterization of drought across climatic spectrum.
Journal of Hydrologic Engineering, American Society of Civil Engineers, Vol. 5, No. 2, April.
3 Hutchinson, G. E. (1970). The Biosphere. Scientific American, Vol. 233, No. 3, September.
4 Ponce, V. M., A, K. Lohani, y P. T. Huston. (1997).
Surface albedo y water resources: Hydroclimatological impact of human activities. Journal of Hydrologic Engineering, American Society of Civil Engineers,Vol. 2, No. 4, October.
5 Ponce, V. M. (1992). South American Explorer, Letters, Vol. 31, May.
|
