Anastassia Makarieva habla sobre el ecosistema [*]

Ugo Bardi

Desde Florencia, Italia

De los descubridores de la bomba biótica que hace posible la vida en el interior.

Registro de la presentación de Anastassia Makarieva en la Escuela de Gestión de Ciudades y Medio Ambiente, organizada por el Colegio de Arquitectos de Cagliari, bajo la dirección de Barbara Moralis. Es una presentación larga, de casi dos horas, pero vale la pena verla porque Anastassia posee un profundo conocimiento del funcionamiento del ecosistema que nadie más en el mundo posee. Si dispone de dos horas, vea esta presentación; podría cambiar su forma de ver el mundo.

A continuación, Blog de Anastassia en Substack:

Evaluación de los cambios en la circulación atmosférica debido a la restauración eco hidrológica: ¿Cómo pueden ayudar los modelos climáticos globales?

Primer artículo de investigación del recién creado Instituto de Ecologización de Bombas Bióticas

El nexo entre la vegetación y el agua ha sido el núcleo de la difícil situación humana desde tiempos remotos. En la Epopeya de Gilgamesh, quizás el relato más antiguo de colapso eco hidrológico, que data de alrededor del año 2000 a. C., el héroe destruye deliberadamente un antiguo bosque de cedros en Mesopotamia y presencia una terrible sequía y un pronunciado descenso del nivel del río Éufrates como consecuencia de la deforestación (Balogh, 2022). Varios miles de años después, pero aún mucho antes del inicio de la modelización climática, Friedrich Engels señaló en 1876 que «quienes, en Mesopotamia, Grecia, Asia Menor y otros lugares, destruyeron los bosques para obtener tierras cultivables, jamás imaginaron que, al eliminar junto con los bosques los centros de recolección y los depósitos de humedad, estaban sentando las bases del actual estado desolador de esos países» (Engels, 2010)investigación arqueológica confirma el importante papel de las perturbaciones de la vegetación en las condiciones climáticas extremas que llevaron al colapso de las sociedades antiguas (Beresford-Jones et al., 2009; Oglesby et al., 2010). Actualmente, presenciamos niveles de agua en la cuenca del río Amazonas, que ha sufrido una deforestación masiva en las últimas décadas, en mínimos históricos (Maciel et al., 2024; Espinoza et al., 2024).
La reducción de la escorrentía implica una reducción en la disponibilidad de agua dulce, energía hidroeléctrica, riego y navegación. Al implementar proyectos de eco restablecimiento a gran escala, es fundamental comprender los posibles cambios en la escorrentía. Si la degradación de la vegetación reduce la escorrentía, la restauración de la vegetación funcional debería aumentarla. Sin embargo, la literatura científica presenta considerable controversia, con opiniones contrapuestas sobre si añadir o eliminar vegetación aumenta o disminuye la escorrentía (p. ej., Ellison et al., 2012; Sheil et al., 2019; Makarieva et al., 2023a; Ma et al., 2024, y sus referencias).

Así comienza nuestro artículo, coescrito por Andrei Nefiodov, Luz Adriana Cuartas, Antonio Donato Nobre, Felipe Pasini, Dayana Andrade and Paulo Nobre. Se trata de un artículo de Perspectiva publicado en Frontiers in Environmental Science como parte del tema de investigación «Rehidratación del Planeta Tierra». Los invitamos a leer el artículo completo de forma gratuita aquí. En la publicación de hoy, destacaré algunas de sus ideas en un lenguaje sencillo. En otra ocasión, presentaré el Instituto Biotic Pump Greening Group, una nueva organización brasileña sin fines de lucro creada gracias a los titánicos esfuerzos de Antonio Donato.

Vegetación y circulación del aire

El artículo presenta tres líneas argumentales principales. En primer lugar, destacamos la conexión entre los cambios en el caudal fluvial y la circulación del aire. Cuando aumenta la evapotranspiración, el caudal fluvial solo aumentará si la circulación del aire se intensifica. Esta intensificación significa que se incorpora más vapor de agua, se transporta menos (debido al aumento del ascenso y la precipitación), o ambas cosas. Sin una mejora en la circulación, el aumento de la evapotranspiración simplemente devuelve más agua de lluvia a la atmósfera, dejando menos en forma líquida para sostener el caudal. Abordamos algunos de estos temas durante el seminario web de Didi Pershouse’s (véase «Bomba Biótica, Eco restablecimiento y Escorrentía Fluvial») (See “Biotic Pump, Ecorestoration and River Runoff”) y también abordé este tema en mi reciente charla, mencionada por el profesor Ugo Bardi en su conferencia recent talk Living Earth.

Ignorar los cambios en la circulación del aire conduce a opiniones contradictorias sobre lo que la vegetación añadida hace con la escorrentía.

Conclusión: el hecho de que el eco restablecimiento aumente la escorrentía depende, en última instancia, de si la vegetación añadida puede intensificar la circulación del aire.

Calor latente y sumidero de masa de precipitación

La segunda línea argumental de nuestro artículo ofrece un breve resumen de investigaciones previas sobre cómo la vegetación puede influir en la circulación atmosférica a través de la evapotranspiración y los mecanismos físicos que podrían subyacer a este efecto. Un mecanismo propuesto sugiere que el aumento de la evapotranspiración provoca una mayor liberación de calor latente durante la condensación en el aire ascendente, lo que favorece la convergencia del aire en niveles bajos. Esto contrasta con el mecanismo de bombeo biótico, que atribuye la principal fuerza impulsora de la convergencia en niveles bajos a la caída de presión causada por la eliminación del vapor de agua de la fase gaseosa, es decir, la aparición de «una especie de espacio libre», en palabras de Jean-André Deluc.

Permítanme explicar el motivo de esta discusión. El aire tiende a desplazarse de zonas de alta presión a zonas de baja presión. La presión del aire, a su vez, depende de dos factores: la temperatura y el número de moléculas por unidad de volumen.

Observen la figura animada a continuación:

El compartimento izquierdo contiene más moléculas y se mueven más rápido, lo que corresponde a una temperatura más alta. Como resultado, chocan con la pared divisoria con mayor frecuencia y fuerza que las moléculas de gas del compartimento derecho, que son menos numerosas y menos energéticas. En consecuencia, la presión del gas en el compartimento izquierdo es mayor que en el derecho.

Por lo tanto, si retiramos la pared, el gas fluirá de izquierda a derecha. La flecha verde representa la fuerza del gradiente de presión que actúa sobre el gas. Esta fuerza es proporcional a la diferencia en el número de moléculas entre los lados izquierdo y derecho del recipiente. A medida que esta diferencia disminuye, el gradiente de presión y el flujo de aire resultante también desaparecen. Cabe destacar que esto ocurre antes de que las moléculas azules y rojas se mezclen por completo, ya que el flujo de aire en masa es mucho más rápido que la difusión molecular.

Para aplicar este conocimiento a la atmósfera, debemos considerar un detalle esencial: el aire atmosférico no está confinado por paredes sólidas, sino que se mantiene en su lugar gracias a la gravedad terrestre. Debido a esto, la presión del aire superficial es igual al peso de la columna de aire sobre una unidad de área de la superficie terrestre. Por lo tanto, si el número de moléculas en esa columna de aire permanece constante, independientemente de cuánto calentemos el aire, la presión superficial se mantendrá igual. El aire se expandirá hacia arriba, compensando la mayor temperatura con una menor densidad.

Por el contrario, si eliminamos gas de la columna de aire, la presión del aire superficial disminuirá independientemente de la temperatura del aire.

Por lo tanto, cuando el aire húmedo asciende y el vapor de agua se condensa y precipita, ocurren dos cosas. Primero, la eliminación del vapor de agua de la columna de aire puede reducir la presión superficial, promoviendo la convergencia del aire en niveles bajos. Segundo, la liberación de calor latente durante la condensación puede calentar el aire en relación con su entorno, aumentando la presión en altura (recuerde – la presión es proporcional a la temperatura) y genera un flujo de salida de alto nivel desde la columna.

Fig. 1 de Makarieva et al. (2022): En el panel derecho, el sumidero de masa inducido por la precipitación reduce la presión del aire superficial, lo que provoca que el aire de niveles bajos fluya de derecha a izquierda. Simultáneamente, la liberación de calor latente aumenta la presión del aire en la atmósfera superior, lo que facilita el flujo de aire de niveles superiores de izquierda a derecha.

Dado que tanto la salida de los niveles superiores como la entrada de los niveles inferiores son esenciales para la circulación que transporta la humedad tierra adentro, el sumidero de masa proveniente de la precipitación y la fuente de calor proveniente de la liberación de calor latente pueden actuar conjuntamente para sostener esta circulación. Quienes no deseen profundizar en la mecánica detallada pueden considerar esto como una explicación cualitativa suficiente del funcionamiento de la bomba biótica.

Descifrando la dinámica

La tercera línea de argumentación de nuestro artículo aborda cómo determinar cuál de los dos efectos desempeña el papel dominante. No se trata de una cuestión puramente teórica. Si logramos identificar los procesos responsables de la generación de energía eólica en la atmósfera terrestre, podremos cuantificar dicha energía —relacionándola, por ejemplo, con la tasa de precipitación— y predecir qué podría ocurrir cuando se altera la cubierta vegetal.

Por ejemplo, aunque la condensación y la precipitación suelen ocurrir juntas, hay situaciones en las que la condensación se produce, pero las gotas resultantes no caen en forma de lluvia. En tales casos, se libera calor latente. Pero ¿puede ese calor por sí solo impulsar la circulación del aire a gran escala sin precipitación? En un aire muy contaminado, donde las gotas son demasiado pequeñas para fusionarse y caer, ¿podría la liberación de calor latente por sí sola producir suficiente circulación para expulsar la contaminación de la región?

En un modelo numérico, podemos desactivar la precipitación mientras mantenemos todo el condensado suspendido en forma de agua de nube. Estos diminutos hidrometeoros caen a lo que se conoce como su velocidad terminal, la velocidad a la que la fuerza descendente de la gravedad se equilibra con la resistencia del aire. En este estado, ejercen una fuerza descendente sobre el aire circundante equivalente a la presión que ejercía el vapor de agua antes de la condensación. Dado que la masa total de la columna de aire permanece invariable, no se produce una caída de presión superficial debido a un hundimiento de masa.

En otras palabras, al evitar que el condensado se desprenda, retenemos la liberación de calor latente (que se produce durante la condensación) y minimizamos el efecto de la condensación sobre la presión del aire superficial (ya que no se elimina masa de la columna de aire).

Al comparar la circulación del aire en simulaciones de modelos con y sin precipitación, podemos evaluar si la liberación de calor latente por sí sola es suficiente para impulsar los vientos observados. Cabe destacar que el movimiento del aire cerca de la superficie se ve fuertemente afectado por la fricción, mientras que la fricción en la atmósfera superior es relativamente menor. Como resultado, podría requerirse una mayor diferencia de presión en la superficie para producir el mismo flujo horizontal que en las capas atmosféricas superiores.

Si la interrupción de la precipitación no produce cambios significativos en la circulación del aire, esto sugiere que la liberación de calor latente es el factor principal. Por el contrario, si la circulación se debilita notablemente o se suprime por completo, indicaría que el sumidero de masa inducido por la precipitación desempeña el papel principal.

En estos experimentos, realizados con modelos de tormentas tropicales (que suelen cubrir un área limitada de unos pocos millones de kilómetros cuadrados), los huracanes a menudo no se desarrollan cuando se interrumpe la precipitación. Cuando se ven obligados a desarrollarse por cambios en las condiciones iniciales (como se muestra en la figura siguiente), se intensifican mucho más lentamente y alcanzan una intensidad significativamente menor.

Fig. 2 de nuestro artículo. Evolución temporal de la velocidad máxima (curvas sólidas) y del déficit de presión central (curvas discontinuas) en tormentas modeladas con precipitación activa (rojo) y desactivada (verde), utilizando los datos de Wang and Lin (2020). (Para una discusión relacionada, véase “Science Insider #1: El papel ignorado de la precipitación en los huracanes”) (See “Science Insider #1: The Overlooked Role of Precipitation in Hurricanes”). Cabe destacar que, para iniciar una tormenta en el escenario sin precipitación, se requirió una diferencia inicial de temperatura aire-mar mucho mayor.

En nuestro artículo, proponemos realizar comparaciones similares utilizando modelos climáticos globales. Este enfoque ayudaría a visualizar la influencia a gran escala de los gradientes de presión vinculados al sumidero de masa de condensación y su papel en el transporte de humedad de la tierra al océano. Dicho análisis complementaría la evidencia observacional existente que respalda el importante papel del sumidero de masa de precipitación en la generación de energía eólica.

Perspectiva

Además, podría tener importantes implicaciones para la comprensión de los procesos climáticos más amplios. Nuestro artículo concluye lo siguiente:

Las causas de este extraordinario calentamiento [en 2023 — AM] siguen sin estar claras, pero es probable que esté relacionado con correlaciones a larga distancia en la circulación atmosférica y oceánica (Schmidt, 2024).Mientras este artículo se revisaba, un nuevo estudio reveló que la anomalía de calentamiento observada en 2023 puede atribuirse a una disminución abrupta del albedo planetario debido a una reducción de las nubes bajas (Goessling et al., 2024), con puntos críticos de reducción de nubes pronunciados en las selvas tropicales del Amazonas y el Congo (Makarieva et al., 2025)Esta reducción estuvo acompañada de una anomalía negativa significativa en la precipitación anual terrestre (Adler and Gu, 2024) (Figure 3).
Si el calentamiento anómalo se debe efectivamente a cambios en la circulación oceánica y atmosférica, y existe una retroalimentación positiva entre la evapotranspiración y la convergencia de la humedad atmosférica, la disfunción ecológica de importancia global, manifestada como el colapso del sumidero de carbono biótico, podría contribuir al calentamiento anómalo a través de su retroalimentación sobre la circulación atmosférica. Se han identificado previamente efectos a largo plazo sobre la circulación oceánica derivados de los cambios en la cobertura vegetal (p. ej., Nobre et al., 2009; Bauer et al., 2025).
Ampliando esta perspectiva, una proporción mayor del calentamiento global de lo que se supone actualmente podría haber sido impulsada por alteraciones a gran escala en la circulación atmosférica vinculadas a la degradación generalizada de la vegetación primaria por la actividad humana durante la era industrial. La reducción relativa observada de aproximadamente el 1 % en la intensidad del ciclo hidrológico global, en comparación con las predicciones del modelo (Figure 3c), podría haber contribuido a un calentamiento adicional significativo (Makarieva et al., 2023b).
Existe una necesidad urgente de dilucidar la naturaleza de la retroalimentación positiva entre la precipitación y el movimiento del aire, comenzando a nivel conceptual y abordando posteriormente su integración en modelos numéricos. Existe un creciente reconocimiento entre los científicos del clima, en particular aquellos centrados en los procesos terrestres, de que la comprensión teórica no ha seguido el ritmo del avance tanto de los modelos numéricos como de los conjuntos de datos empíricos (Byrne et al., 2024). El marco de la dinámica atmosférica inducida por la condensación, con sus formulaciones analíticas verificables, representa una dirección prometedora para avanzar en este tema.
La mitigación del cambio climático y la restauración hidrológica son desafíos inherentemente multidisciplinares. Como equipo compuesto por teóricos, modeladores y eco restablecedores que trabajan sobre el terreno, presentamos estos análisis propuestos a la comunidad científica en general para su debate y posible colaboración. Creemos que estas investigaciones podrían, en última instancia, contribuir al desarrollo de estrategias eficaces para la re estabilización de la biosfera terrestre y su ciclo hidrológico.