A medida que la fuerza de un huracán soplaba vientos récord a través del este de Colorado a mediados de diciembre, los cielos adquirieron un brillo sepia espeluznante. La visibilidad se redujo a casi cero cuando una enorme tormenta de polvo azotó los estados de las Grandes Llanuras y afectó a 100 millones de personas. Dos semanas más tarde, los fuertes vientos y la severa sequía provocaron el devastador incendio forestal de Marshall en el norte urbano de Colorado.
Las tormentas de polvo no son inusuales en estas áreas, pero generalmente ocurren en la primavera y en menor escala. Y, sin embargo, mientras persiste una sequía de dos décadas en Occidente, a los científicos les preocupa que puedan volverse aún más frecuentes. Este es, después de todo, terreno de Dust Bowl. “Para empezar, nunca fue una tierra fácil; el cambio climático lo hará más difícil”, dice Becky Bolinger, climatóloga del estado de Colorado, quien compartió una advertencia en Twitter sobre la posibilidad de un evento de polvo el día antes de la tormenta.
El polvo es una preocupación creciente por varias razones. A medida que continúa la sequía provocada por el clima en la mitad occidental del país y es probable que las fuentes de riego se vuelvan limitadas en las granjas, lo que puede resultar en un aumento potencial de la cantidad de tierra desnuda y en barbecho, los investigadores están trabajando arduamente para identificar los puntos calientes de polvo y cómo se eliminan. ligado a la agricultura.
A medida que aumenta el porcentaje de polvo en el aire, también aumentan las visitas al hospital por complicaciones respiratorias, así como por enfermedades transmitidas por el polvo, como la fiebre del valle y la meningitis meningocócica. Los accidentes de tránsito también son una preocupación creciente en el oeste de los EE. UU., donde el polvo afecta la visibilidad de la carretera. En las últimas dos décadas, las víctimas de accidentes automovilísticos y las compañías de seguros han mostrado interés en responsabilizar a los agricultores por las malas prácticas que crearon fuentes de polvo, pero su responsabilidad es difícil de probar.
Es importante destacar que muchos de los eventos de polvo de hoy son fenómenos de toda la región. Durante todo el otoño, en todo el este de Colorado, “realmente ha estado completamente seco”, dice Bolinger. “No estoy seguro de que las comunidades agrícolas pudieran haber hecho mucho para mitigar la cantidad de polvo que había en el aire”.
Al mismo tiempo, la labranza ha aumentado en la región en los últimos años a medida que los agricultores trabajan para combatir un número creciente de malezas resistentes a los herbicidas, explica Eugene Kelly, científico de suelos de la Universidad Estatal de Colorado.
Durante la tormenta sin precedentes de diciembre, las imágenes satelitales capturaron docenas de sitiosen la esquina sureste de Colorado y la península de Oklahoma, donde el polvo se elevó por primera vez en el aire, una región conocida entre los investigadores del polvo como un área de fuente activa. Los suelos del este de Colorado tienen un 70 % de loess arrastrado por el viento, pero el cultivo, el pastoreo, la construcción y las carreteras, cualquier cosa que desestabilice el suelo, puede generar polvo, dice Kelly. “Estos eventos episódicos son realmente dañinos porque pueden mover una gran cantidad de material”, agrega.
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Aún así, los científicos están trabajando para comprender “la caótica cascada de dinámicas que hace que una tormenta de polvo inicie un punto particular en el espacio y un punto particular en el tiempo”, dice Thomas Gill, investigador de polvo de la Universidad de Texas en El Paso. Sin embargo, su investigación apunta a la agricultura como una fuente importante a observar.
Gill fue coautor de un estudio de 2020 que utilizó datos de imágenes satelitales para caracterizar las fuentes de polvo en las Grandes Llanuras del Sur. Mostró que las Grandes Llanuras contenían siete veces más puntos de polvo que el desierto de Chihuahua (más de 1200 en comparación con 187). Los campos cultivados comprendían el 43% de ellos, mientras que los matorrales y los pastizales combinados contenían el 40%.
A medida que crece el interés del público en la calidad del aire, como lo demuestra la red de Purple Air de más de 10,000 dispositivos de monitoreo de la calidad del aire, los investigadores están ansiosos por identificar las fuentes más polvorientas para informar a los legisladores. Y pronto tendrán nuevas herramientas disponibles. Los avances continuos en las capacidades de modelado, y pronto los datos de los satélites que se lanzarán en 2022 y 2023, no solo prometen hacer que la identificación de las fuentes de polvo sea más rutinaria, sino también mejorar el pronóstico del polvo. Lo que eso significará para la agricultura es más difícil de predecir.
Sin una red de monitoreo de polvo dedicada, los investigadores han confiado durante mucho tiempo en las dos redes nacionales de sensores de calidad del aire y en imágenes satelitales casuales.
Se diseñó una red para monitorear las partículas que contribuyen a la neblina cerca de los parques nacionales para mantener vistas claras. La otra red, los sensores de la red de especiación química de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA), están ubicadas predominantemente en áreas urbanas para implementar los Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental.
“Estos nunca fueron diseñados para monitorear el polvo”, dice Jenny Hand, investigadora de calidad del aire en la Universidad Estatal de Colorado en Fort Collins. En particular, un pequeño porcentaje de los sensores terrestres de ambas redes están ubicados en o cerca de áreas agrícolas.
Aún así, los datos que generan estas redes han arrojado luz sobre la dinámica moderna del polvo. Por lo general, se monitorean dos tamaños de polvo: PM2.5 y PM10, abreviatura de diámetros micrométricos de partículas. En los últimos años, el esfuerzo regulatorio se ha centrado en gran medida en las partículas PM2.5 más pequeñas, que pueden penetrar más profundamente en los pulmones que las PM10. Si bien el interés se ha desplazado a las preocupaciones de salud de PM2.5, PM10 sigue siendo un problema. La exposición puede agravar la enfermedad cardíaca y el asma y dañar el tejido pulmonar. Investigaciones recientes muestran que la exposición a largo plazo a PM10 también puede aumentar la gravedad y la mortalidad de COVID-19. Por ejemplo, un estudio reciente encontró que el riesgo relativo de hospitalización por una variedad de condiciones aumentó significativamente después de una tormenta de polvo en El Paso.
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De hecho, la disminución nacional de PM 2.5, como resultado de la regulación de la combustión, es una historia de éxito que a menudo se pasa por alto. Pero el material particulado es una preocupación constante, por ejemplo, en varias partes del campo agrícola.
Hand fue coautor de un análisis de 2019 de partículas de polvo de entre 2,5 y 10 micrómetros, llamadas “masa gruesa”, entre 2000 y 2016. El estudio reveló que el Valle Central de California, junto con el suroeste de Arizona y partes del centro de los EE. UU., todas áreas agrícolas, son puntos críticos de masa gruesa. Y aunque no tenemos la capacidad de identificar las fuentes exactas del polvo, es probable que la agricultura sea la causa dada la estacionalidad del polvo, que suele ser pesado durante la época de cosecha, explica Hand.
El año pasado, Hand y sus colegas usaron imágenes satelitales para detectar un aumento del 5 % en el polvo transportado por el aire cada año en las Grandes Llanuras entre 2000 y 2018. No solo ha aumentado la cobertura de tierras de cultivo entre un 5 y un 10 % en la misma región, sino que también ha aumentado el polvo. se ha descubierto que coincide con la cosecha y la siembra de los cultivos dominantes, en particular, la soja en Iowa y el maíz en el sur de las Grandes Llanuras.
“Las tierras marginales son las que se están desarrollando [as farmland]”, dice el coautor del estudio Andy Lambert, actualmente meteorólogo físico en el Laboratorio de Investigación Naval. Todas las mejores tierras de cultivo han estado en producción durante mucho tiempo y los precios han sido altos para los cultivos de maíz y soja en los últimos años ofrecen un mayor incentivo financiero que los programas como el Programa de Reserva de Conservación, que paga a los agricultores para que dejen la tierra sin desarrollar. Como resultado, agrega Lambert, “los pastizales se están desarrollando a un ritmo mucho más alto de lo que solía ser”.
Los científicos han podido detectar tormentas de polvo con satélites durante más de 55 años, pero solo si los satélites tenían los sensores correctos y estaban en el lugar correcto en el momento correcto. Por ejemplo, uno de los satélites más utilizados para registrar el polvo solo toma una imagen al mediodía en todo EE. UU. Sin embargo, las tormentas de polvo suelen comenzar al final de la tarde. Cuando se trata de imágenes satelitales, durante mucho tiempo ha habido concesiones entre la frecuencia de las imágenes, la confiabilidad espacial e incluso la accesibilidad de los datos, explica Gill.
Pero eso está cambiando rápidamente. La NASA está aumentando considerablemente su monitoreo de la calidad del aire durante el próximo año. La Investigación de la Fuente de Polvo Mineral en la Superficie de la Tierra (denominada EMIT), programada para su lanzamiento a la Estación Espacial Internacional en mayo, producirá mapas de los minerales transportados desde las regiones productoras de polvo. En diciembre de 2022, la NASA tiene programado lanzar un nuevo satélite llamado TEMPO, que promete mejorar aún más no solo la búsqueda de fuentes específicas de polvo, sino también otros contaminantes del aire agrícolas, incluidos el dióxido de nitrógeno, el ozono y el formaldehído. TEMPO realizará observaciones cada hora y producirá un nuevo mapa de fuentes de polvo para América del Norte, que ayudará a los científicos a rastrear las columnas de polvo hasta sus fuentes.
Y a principios de este año, Gill y sus colegas demostraron cómo “CubeSats”, una constelación de más de 200 nanosatélites que orbitan cerca de la Tierra, puede capturar el desarrollo de penachos en el desierto de Chihuahua. Las imágenes mostraban numerosas fuentes puntuales distintas, esencialmente el 8% del área de enfoque se estaba erosionando.
Aún está por verse si toda esta tecnología mejorada alterará la política de uso de la tierra o impulsará una mayor aplicación de las normas en las áreas agrícolas propensas al polvo. Para empezar, poco se ha hecho en el campo para hacer cumplir los estándares actuales de calidad del aire.
Por ejemplo, el Valle de San Joaquín de California alberga una gran parte de las tierras de cultivo del estado y es una de las áreas principales que ha experimentado un aumento de los excesos en los estándares de calidad del aire desde 2017. Según los datos obtenidos en el sitio web de la Junta de Recursos del Aire de California, los valores de PM10 en el distrito han empeorado constantemente en los últimos años.
En 2020, 18 de los monitores de 21 PM-10 en la cuenca de aire del Valle de San Joaquín excedieron el estándar máximo de 24 horas al menos una vez y, a menudo, varias veces durante los meses de otoño que corresponden a la cosecha, un período típicamente seco cuando el suelo está seco. perturbado. Un sitio tuvo aire que excedió el límite de seguridad por un total de 36 días desde mediados de agosto hasta principios de noviembre. En un día de septiembre de 2020, la lectura de PM10 superó los 480, más del triple del estándar de la EPA.
Los monitores que midieron PM 2.5 en el aire del valle mostraron números similares. En 2020, 37 de los monitores 45 PM 2.5 excedieron los estándares. En 2021, fue 28 de 31.
“El Distrito de Contaminación del Aire de San Joaquín tiene un enfoque de no intervención sobre cómo elige regular las fuentes agrícolas”, dice Brent Newell, abogado principal enfocado en alimentos y agricultura en Public Justice, una organización nacional de defensa legal que trabaja en derechos civiles y la justicia ambiental. “Cuando lo hace, las regulaciones son milquetoast”. Por ejemplo, para cumplir con la regla, la Regulación VIII, adoptada en 1993, que rige las partículas PM10 emitidas directamente por las operaciones agrícolas y los caminos, los agricultores solo debían marcar casillas en un menú de acciones que eran básicamente lo que ya estaban haciendo, como como agua o aceite por las carreteras o reducir el límite de velocidad, dice Newell.
Paul Cort, un abogado de Earthjustice que desafió sin éxito las medidas de control del polvo agrícola en el Valle de San Joaquín en 2009, está de acuerdo. “En la medida en que se ha producido alguna regulación, se ha hecho de una manera que es súper flexible hasta el punto de ser casi ineficaz”, dice. Si es polvo, dice, es muy probable que provenga de la agricultura.
“Nadie discute que proviene de la construcción o el polvo de la carretera o de alguna otra fuente”, dice Cort. Lo que es más, hay poca preocupación pública por el PM10, que a menudo se considera simplemente como suelo transportado por el aire y parte integrante de las comunidades agrícolas. “Existe cierta percepción pública de que esa no es la contaminación por la que debemos preocuparnos. [That] es solo suciedad”, dice.
Pero la degradación del suelo se está convirtiendo en un problema crónico, dice Kelly. Argumenta que la cantidad de polvo en la atmósfera ofrece una forma de tomar el pulso a los ecosistemas. “Lo que está sucediendo ahora es que estamos teniendo eventos mucho más grandes, no solo en términos de la velocidad del viento, sino en áreas geográficas mucho más grandes”, dice. Y, añade, los suelos tardarán décadas en recuperarse de la sequía actual.
Kelly sugiere que se necesita un esfuerzo a gran escala de varias agencias, uno que combine imágenes satelitales, modelos climáticos, datos históricos y nuevos sensores para identificar los paisajes más vulnerables, y potencialmente dejar de cultivarlos, al menos por el momento. “Necesitamos llegar al punto en el que podamos identificar estas áreas y decir que no podemos poner estas tierras en producción porque son demasiado riesgosas”, dice.