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FÍSICA

Los secretos de Lençóis Maranhenses

La alternancia perfecta de vientos y lluvias garantiza la belleza de las dunas y lagunas del parque nacional

En Lençóis se observan todos los pasos en la evolución de las dunas, desde el nacimiento hasta su madurez

Eduardo CesarEn Lençóis se observan todos los pasos en la evolución de las dunas, desde el nacimiento hasta su madurezEduardo Cesar

Las sinuosas cadenas de dunas salpicadas por lagunas temporales del Parque Nacional de Lençóis Maranhenses deslumbran a los turistas e intrigan a los científicos. Al fin de cuentas ¿cómo es que la arena, el viento y el agua de lluvia vienen modelando continuamente este panorama en el transcurso de los últimos 10 mil años?

Todos supondrían una respuesta compleja a un problema tan intrincado. Por eso sorprende que, al esbozar el primer intento exitoso de simular en computadora la dinámica de un campo de dunas costeras bajo el efecto del agua de lluvia, un grupo de físicos descubrió que la región de Lençóis Maranhenses parece existir en función de una simple coincidencia entre el ritmo anual de ascenso y descenso del nivel de su napa freática y la intensidad con que el viento proveniente del mar provoca que los médanos crezcan y se trasladen.

“Hemos entendido cuáles son las condiciones especiales que originan la morfología de la zona de Lençóis”, afirma Eric Parteli, un físico pernambucano experto en dunas, quien actualmente realizan un posdoctorado en la Universidad Friedrich-Alexander, en Erlangen, Alemania. Parteli es uno de los autores del estudio, que se publicó en julio de 2012 en la revista Geomorphology, junto con el físico cubano-alemán Hans Herrmann, del Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, en Suiza, y de la Universidad Federal de Ceará (UFC), quien desde 2001 desarrolla un modelo capaz de simular en computadora la dinámica del viento y de la arena que genera y desplaza a los más variados tipos de dunas.

En opinión del primer autor del artículo, el físico Marco Luna, con doctorado reciente por la UFC bajo la dirección de Herrmann, el punto fuerte de las simulaciones es la capacidad de verificar rápidamente el desplazamiento durante miles de años de la arena impulsada por el viento y moldeada por las aguas. Además de permitir ensayar hipótesis sobre la formación de las dunas del litoral, el modelo incluso puede contribuir para el manejo de las regiones costeras. “Ejemplo de ello sería el análisis de los impactos ambientales ocasionados por el emplazamiento de parques de generación de energía eólica”, dice Luna.

La zona de Lençóis Maranhenses constituye el mayor campo de dunas de Sudamérica, con una superficie de 1.500 kilómetros cuadrados, casi la misma que la ciudad de São Paulo. Ahí hay algunos ríos, médanos asentados por la vegetación de la restinga, manglares y lagunas permanentes. Otros dos tercios del parque también se encuentran tapizados por dunas de arena libre, que, en un día ventoso, pueden desplazarse hasta 10 centímetros.

Real y virtual: dunas vistas desde un avión...

Eduardo CesarReal y virtual: dunas vistas desde un avión…Eduardo Cesar

A lo largo de los 50 kilómetros de línea costera del parque existe una playa aplanada con un ancho de entre 600 metros y 2 kilómetros, más allá de la cual surgen dunas con 10 a 20 metros de altura, unidas unas a otras, conformando extensas cadenas sinuosas de hasta 75 kilómetros de extensión, que se internan más de 20 kilómetros tierra adentro. La apariencia de sábanas arrugadas de esas cadenas originó el nombre del parque [lençóis significa sábanas en portugués].

A diferencia de otros desiertos, Lençóis recibe relativamente mucha agua: hasta 2 mil milímetros de precipitaciones anuales. Más del 90% de esas lluvias, empero, se concentra entre enero y julio, cuando son absorbidas rápidamente por la arena, elevando la napa freática por encima del suelo y llenando las lagunas temporales entre las cadenas de dunas, que casi no se desplazan en esa época del año debido a la humedad y a la falta de viento. Alcanzando más o menos un metro de profundidad durante la estación lluviosa, las lagunas se van secando en el transcurso del segundo semestre, cuando los vientos arrecian, soplando siempre desde el este y alcanzando velocidades de 70 kilómetros por hora. “Es cuando las dunas se desplazan más”, explica Parteli.

Dunas “bebé”
En septiembre de 2003, Parteli, Herrmann y otros investigadores pasaron seis días en Lençóis realizando mediciones para compararlas con sus simulaciones computarizadas. Registraron cuánta arena es capaz de transportar el viento y las dimensiones de las menores dunas posibles, con 50 centímetros de altura, recién formadas en la playa. “Existen pocos lugares donde la historia geológica puede verificarse de esa manera”, dice Parteli. “Al tratarse de un campo muy grande, en Lençóis podemos observar todos los pasos de la evolución de una duna costera, desde su nacimiento hasta su madurez”.

Los médanos se desplazan gracias a un fenómeno denominado saltación. Todo comienza cuando el viento sopla con suficiente fuerza como para elevar del suelo algunos granos de arena. Al caer nuevamente, esas partículas chocan con otras, que brincan hacia arriba. La cantidad de granos de arena saltando aumenta cada vez más, hasta formar una nube de arena sobre el suelo, de hasta 15 centímetros de altura. Si el viento sopla siempre en la misma dirección, los médanos asumen una forma de medialuna conocida con el nombre de barcana, un montículo con dos brazos orientados en la dirección del viento. La saltación acumula arena sobre las laderas de las barcanas y provoca el ascenso de los granos hasta su cima, antes de deslizarse en avalanchas hacia el otro lado. De este modo, las barcanas crecen y se desplazan empujadas por el viento.

A partir de 2010, el modelo de Herrmann y sus colegas alcanzó la sofisticación necesaria como para recrear el nacimiento de las barcanas a partir de un viento soplando sobre montículos de arena en una playa. Lo primero que descubrieron con las simulaciones fue que el campo de dunas nace solamente si el viento que sopla en la playa impulsa el máximo de arena que su fuerza le permite. “Esto resulta fundamental para generar los médanos”, explica Parteli. “La presencia de una placa continental aportando arena permanentemente [arrastrada hacia la playa por las olas del mar] también es una condición fundamental para la existencia de Lençóis”.

... y por satélite y recreadas en computadora

Google Earth / Luna et al, Geomorphology, 2012… y por satélite y recreadas en computadoraGoogle Earth / Luna et al, Geomorphology, 2012

En el contexto de las simulaciones, varias barcanas “bebé” se originan en la playa, una al lado de la otra, y luego se unen formando dunas largas y estrechas, denominadas transversales, que son como una serie de ondulaciones en la arena, perpendiculares a la dirección del viento. A medida que las dunas transversales acumulan arena y avanzan hacia el interior, la inestabilidad de las avalanchas hace que sus ondulaciones se partan en pedazos, que terminan por desprenderse adoptando la forma de barcanas mayores. Aproximadamente a un kilómetro de la costa, las barcanas “adolescentes” alcanzan unos cinco metros de altura. La abundante arena de Lençóis forma tantas barcanas que sus brazos terminan por unirse unos con otros, formando cadenas onduladas denominadas barcanoides, a partir de las cuales se generan los lençóis [sábanas] del parque nacional.

Los barcanoides generados en computadora, sin embargo, no presentaban el mismo formato que en Lençóis. Todavía restaba introducir en el modelo dos elementos que los investigadores sospechaban que tuvieran gran influencia sobre las dunas de la región: la vegetación y el agua de lluvia.

Las aguas del desierto
En 2011, los investigadores generaron simulaciones de dunas costeras basadas en el modelo desarrollado en la tesis doctoral del físico cubano Orencio Durán, actualmente en la Universidad de Carolina del Norte, en Chapel Hill, Estados Unidos. Durán determinó las ecuaciones matemáticas que describen la lucha entre la intensidad del viento cargado de arena y la velocidad de crecimiento de la restinga. Y descubrió que, si la vegetación crece veloz y suficientemente, puede unir los brazos de las barcanas. De este modo, solamente el cuerpo del médano sigue desplazándose y la duna acaba adoptando la forma denominada parabólica, con su curvatura interna girada en oposición al viento. Aunque existan algunas dunas parabólicas en el Parque Nacional de Lençóis Marañenses, las simulaciones dejaron en claro que la vegetación no ejercía casi ninguna influencia sobre las dunas libres.

064-067_LencoisMaranh_205Algo realmente similar a lo que sucede en Lençóis apareció en la computadora solamente cuando los investigadores incluyeron en la simulación los ciclos anuales de la napa freática y del viento. Así descubrieron que, durante la estación lluviosa, las lagunas temporales que se forman entre las cadenas de médanos son las encargadas de suavizar y extender las curvas de las barcanoides, originando la forma de los llamados lençóis. El agua también limita el crecimiento de las barcanas hasta una altura de 20 metros. Si no estuviesen las lagunas, las dunas tenderían a crecer indefinidamente a medida que avanzan hacia el interior. Las lagunas virtuales se asemejaban a las verdaderas, con la misma profundidad máxima (un metro, en promedio), cubriendo una superficie cercana a la que las lagunas, con variadas formas y tamaño, ocupan en Lençóis Maranhenses.

Los investigadores experimentaron modificando dos de los parámetros del modelo: la cantidad de precipitaciones y la duración del ciclo de creciente y sequía. Y observaron que en el modelo virtual sólo se producían las sábanas de arena intercaladas por lagunas cuando las lluvias caían con la cantidad y la periodicidad que ocurre realmente en Lençóis. Si las lagunas duraran menos tiempo y ocupasen un área menor, el paisaje sería completamente distinto, con médanos desparejos y más alto. Si, por el contrario, las lagunas fuesen mayores y más estables, en lugar de los médanos habría una llanura de arena.

Según opina Parteli, existe una explicación física para ello. Según las ecuaciones del modelo, las cadenas de dunas sólo pueden intercalarse tan regularmente con las lagunas cuando la oscilación anual de la napa freática coincide con el tiempo que transcurre para que las dunas se desplacen una distancia igual a su ancho en la dirección del viento. En Lençóis, este tiempo es precisamente del orden de un año.

Pese al éxito, Parteli cree que el modelo todavía debe perfeccionarse para aportar resultados cuantitativos más certeros. La descripción del viento entre los brazos de las dunas, por ejemplo, aún se encuentra muy simplificada y puede afectar la forma exacta de los médanos. Él espera poder incluir más detalles en las simulaciones, tales como las variaciones en el relieve del parque y la cantidad de arena disponible a lo largo de la costa. “Sólo así podremos utilizar el modelo para prever el futuro de Lençóis”, dice.

“Es un gran trabajo, pero basado fundamentalmente en la teoría”, comenta el experto en dunas Haim Tsoar, de la Universidad Ben-Gurion, en Israel, quien ya realizó estudios sobre el área de Lençóis. “Podría mejorarse con más trabajo de campo para corroborar sus conclusiones”.

Artículos científicos
LUNA, M.C.M. et al. Model for a dune field with an exposed water table. Geomorphology. v. 159-60, p. 169-77. jul. 2012.
LUNA, M.C.M. et al. Model for the genesis of coastal dune fields with vegetation. Geomorphology. v. 129, p. 215-24. jun. 2011.

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