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Temas de Investigación

El polvo del desierto resulta del levantamiento de material particulado de suelos secos fácilmente erosionables con poca vegetación y vientos fuertes. Juega un rol importante en el sistema climático, la composición química de la atmósfera y los ciclos biogeoquímicos oceánicos. Además, el polvo absorbe la radiación solar en el espectro de luz visible que influye en el balance energético de la atmósfera. Así también cuando se deposita en la nieve, el polvo reduce el albedo de la nieve y absorbe la radiación solar (también conocida como oscurecimiento de la nieve) y puede hacer que la capa de nieve se derrita antes.
En SANDI buscamos estudiar y conocer el ciclo del polvo en América del Sur combinando mediciones in-situ con datos satelitales y sistemas de modelación que simulan el ciclo del polvo. Mas específicamente:

1. Reconstrucciones Paleoclimáticas
de Viento

Reconstrucciones paleoclimáticas de viento y de deposición de polvo El registro geológico nos permite extender nuestro conocimiento sobre los cambios ambientales más allá del periodo de mediciones históricas, el cual abarca como máximo los últimos cientos de años. En particular, registros sedimentarios - marinos, lacustres, loéssicos o de hielo- que contengan partículas eólicas, pueden guardar información sobre los cambios pasados en la circulación del viento. El análisis de registros de sedimentos de origen eólico permite reconstruir los cambios en la intensidad del viento a lo largo de la costa del desierto de Atacama (23ºS) y a través de la Patagonia suroccidental (51ºS), así como los cambios en las tasas de deposición de polvo en la región loéssica Pampeana (33ºS), en distintos periodos y escalas temporales.

2. Transporte Eólico Superficial

Elementos base como la geología, topografía, tipos de suelo, vegetación e incluso actividades industriales o intervención antropogénica generan fuertes variaciones de uso de suelo que cambian la forma en que se emite polvo. Es por esto que herramientas como la descripción geológica, teledetección mediante imágenes satelitales, modelación de la dinámica atmosférica y análisis granulométricos y geoquímicos, permiten establecer una correcta caracterización del suelo y su potencial como fuente de polvo.

3. Caracterización de actividad de polvo

La integración de las ciencias atmosféricas, como el estudio de cambios en los patrones de circulación, con las ciencias geológicas, como la geomorfología del terreno y las características sedimentológicas del material potencialmente transportado permiten estudiar los diferentes mecanismos de emisión y transporte superficial de partículas por acción eólica, así como los factores que favorecen o limitan estos mecanismos. Uno de nuestros objetivos específicos es determinar la influencia de los cambios (estacionales e interanuales) de cobertura vegetacional en la disponibilidad de material para ser transportado por viento en el Desierto de Atacama. Otro objetivo específico es analizar la relación entre el balance hídrico superficial y la emisión de polvo a nivel continental e interanual.

4. (Simulación de) Ciclo del polvo

El análisis de productos satelitales (ej. MODIS) y observaciones de radiometría desde la superficie terrestre (AERONET) permiten identificar y caracterizar las principales fuentes de emisión de polvo mineral en Sudamérica, así como también el estudio de su variabilidad temporal, intensidad de producción y la ocurrencia de eventos de emisión Los resultados obtenidos son de importancia para el posterior estudio de la dispersión del polvo y las zonas de impacto de este viento abajo así como para la validación de modelos que simulan el ciclo del polvo.

5. Caracterización de fuente de
emisión de polvo.

La aplicación de modelos numéricos que simulan el ciclo del polvo permiten estudiar los potenciales efectos del polvo sobre paneles solares; el vínculo del polvo mineral con la calidad del aire local; y el transporte de polvo hacia la criosfera andina y el océano austral. En esta iniciativa se usa el sistema de modelación compuesto por el modelo meteorológico WRF y el modelo químico de transporte CHIMERE. También utilizamos el modelo regional HYSPLIT para simular el ciclo del polvo durante episodios de emisión. Los trabajos descritos anteriormente permiten el ajuste de este sistema de modelación a las condiciones de la zona de estudio así como su validación.

5. Caracterización de fuente de
emisión de polvo.

La aplicación de modelos numéricos que simulan el ciclo del polvo permiten estudiar los potenciales efectos del polvo sobre paneles solares; el vínculo del polvo mineral con la calidad del aire local; y el transporte de polvo hacia la criosfera andina. En esta iniciativa se usa el sistema de modelación compuesto por el modelo meteorológico WRF y el modelo químico de transporte CHIMERE. Los trabajos descritos anteriormente permiten el ajuste de este sistema de modelación a las condiciones de la zona de estudio así como su validación.

Equipamiento

Para la recolección de datos de nuestras investigaciones estamos trabajando con la siguiente instrumentación:

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Equipamiento

CARAGA / Collecteur Automatique de Retombées Atmosphériques insolubles a grande autonomie

Desarrollado por el Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA)

Oficinas de planta termosolar Cerro Dominador y observatorio ALMA.

Norte de Chile

CARAGA se instaló a comienzos del mes de octubre de 2020 y está entregando una resolución mensual y prolongación indefinida.

Este medidor de polvo es un colector automático, especialmente desarrollado para tomar muestras deposición de partículas atmosféricas insolubles, en áreas remotas.

Está diseñado para asegurar un muestreo automático robusto con una gran autonomía y una necesidad mínima de consumo de energía.

Además, es el único instrumento de estas características que está midiendo en Chile. Fue desarrollado por un consorcio de universidades francesas y se ha usado para estudiar el impacto del polvo del Sahara en sistemas de agricultura en Europa y África.

Terrenos

En esta sección podrás conocer algunos de los trabajos de campo que hemos realizado para levantar datos sobre nuestros temas de investigación.

Terreno 1

11 al 14 de enero 2021.

Equipo de terreno: Nicolás Huneeus, Valentina Flores y Charles González.

Día 1: Planta termo solar Cerro Dominador y alrededores

Día 2: Interior de Sierra Gorda

Ambos lugares se encuentran a una altura normal (1000-1500 msnm), en el desierto plano, con cerros bajos y suaves.

Día 3: Oficinas de Observatorio Alma y cordillera de Los Andes en la Región de Atacama.

La alturas es desde los 3000 a 5500 msnm, variando desde desierto a montaña, con nula vegetación a vegetación típica del altiplano (cactus, llaretas, etc.)

Día 4: Cuenca del salar de Atacama.

La alturas es de 2500 a 3000 msnm, con vegetación baja, semidesértica, con presencia de dunas.

Recolección de filtros colectores de polvo junto a exploración y muestreo de suelos como posibles fuentes de polvo en la región.

Esta campaña fue exitosa pues se sentaron las bases para futuras campañas de muestreo de suelos.

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Terreno 2

11 al 14 de enero 2021.

Equipo de terreno: Nicolás Huneeus, Rodrigo Hevia y Charles González

Día 1: Planta termo solar Cerro Dominador y alrededores

Altura normal (1000-1500 msnm), desierto plano, con cerros bajos y suaves.

Día 2: Michilla

Nivel costero (200-900 msnm), acantilado costero y costa.

Día 3: Oficinas del Observatorio ALMA y cordillera de Los Andes en atacama.

Alturas desde los 3000 a 5500 m, variando desde desierto a montaña, con nula vegetación a vegetación típica del altiplano (cactus, llaretas, etc.)

Día 4: Cuenca del salar de Atacama.

Alturas de 2500 a 3000 msnm, con vegetación baja, semidesértica, con presencia de dunas.

Recolección de filtros colectores de polvo junto a muestreo de suelos como posibles fuentes de polvo en la región.

Esta campaña logró su objetivo, pues se sigue la línea de muestreo de suelos que permitirá caracterizar de forma general la región del desierto de Atacama de la costa a la montaña.

Terreno 3

11 julio– hasta 14 de julio.

Equipo de terreno: Nicolás Huneeus, Valentina Flores, Charles González

Día 1: Planta termo solar Cerro Dominador y alrededores.

Altura normal (1000-1500 m), desierto plano, con cerros bajos y suaves.

Día 2: María Elena

Nivel costero (900-1000 m), desierto plano, con cerros bajos y suaves.

Día 3: Oficinas de Alma, y cordillera de los andes en atacama.

Alturas desde los 3000 a 5500 m, variando desde desierto a montaña, con nula vegetación a vegetación típica del altiplano (cactus, llaretas, etc.), (nevado)

Día 4: Cordillera de los andes.

Alturas de 4000 a 4800 m, con vegetación baja, semidesértica, llanuras en altura y volcanes (nevado).

Recolección de filtros colectores de polvo junto a muestreo de suelos como posibles fuentes de polvo en la región. Campaña finalexitosa pues se generó muestreo de suelos final que permitirá caracterizar de forma general la región del desierto de atacama de la costa a la montaña.

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