Estudio de los efectos de los incendios forestales en los ecosistemas marinos

En los últimos años se ha evidenciado en Chile un aumento en el número de eventos de incendios forestales, incluyendo áreas quemadas, donde se ha evidenciado un incremento en la intensidad y tiempo de duración de estos sucesos. Estos fenómenos han alertado a  la comunidad científica, debido al impacto en la calidad de aire y efectos en salud de las personas.

La ocurrencia excesiva de incendios se ha evidenciado no sólo en nuestro país, sino además en diversas partes del planeta como en Australia, Estados Unidos, Brasil y Rusia, entre otros. En ese sentido, el transporte de contaminantes atmosféricos generados ha jugado un rol importante, ya que pueden permanecer durante varios días en el aire y ser trasladados a grandes distancias. En esa trayectoria, puede existir un efecto en la formación y/o destrucción de nubes, así como deposición en tierras continentales y en el mar. En este último ecosistema, los contaminantes atmosféricos depositados, pueden acumularse e impactar en el crecimiento de microorganismos como el fitoplancton, los cuales son generados a partir de gases como el DMS y especies halogenadas; éstos han sido relacionados con el cambio climático.

El profesor de la Escuela de Ingeniería Química, Dr. Ernesto Pino, a partir del recién adjudicado Proyecto Interno DIE PUCV COVID-19 “Efecto de la deposición de contaminantes atmosféricos generados por incendios forestales en ecosistemas marinos”, busca evaluar el efecto de las deposiciones atmosféricas en las dinámicas del fitoplancton marino, mediante la simulación de la dispersión fotoquímica de contaminantes atmosféricos generadas por los mega incendios forestales en Chile durante el año 2017. En este proyecto de investigación se empleará el sistema de modelación compuesto por WRF-SMOKE-CMAQ para simular el transporte hacia el océano de contaminantes atmosféricos generados durante los incendios forestales. De este modo, se utilizarán bases de datos de Chile con registros de incendios forestales, así como de emisiones antropogénicas. Al mismo tiempo, se evaluarán las emisiones registradas en la base de datos CAMS, lo cual permitirá validar la metodología de estimación del inventario de emisiones. Los resultados de simulación de calidad de aire obtenidos en CMAQ servirán para evaluar la deposición de contaminantes atmosféricos en el ecosistema marino, por medio de la caracterización del fitoplancton. En este contexto, se utilizarán datos de clorofila monitoreados por imágenes de satélite MODIS, Aqua y Terra para estimar los cambios generados en el fitoplancton y, por ende, las emisiones de DMS y especies halogenadas.

Cabe señalar, que el estudio de las emisiones desde los incendios forestales, involucra dos grandes aristas de impacto. Por un lado, a corto plazo, se requiere conocer el efecto de los contaminantes atmosféricos generados desde esta fuente, en la salud y calidad de vida de las personas. Por otro lado, a largo plazo, se desea conocer el impacto en ecosistemas marinos y terrestres, generando diversos escenarios asociados a cambio climático, como por ejemplo, en la formación de nubes y en el efecto Albedo en la nieve de los glaciares.

Esta investigación, que será financiada con fondos internos de la PUCV, a través del concurso DI COVID- 19 que busca apoyar la investigación en los tiempos complejos de pandemia que nos afecta, se inició el 1 de septiembre pasado, y finalizará en marzo de 2022 con una charla donde se difundirán los resultados.

Esta línea de investigación multidisciplinaria, desarrollada por el Dr.Pino, involucra el estudio y desarrollo de los inventarios de emisiones de incendios forestales, la simulación del transporte de contaminantes atmosféricos mediante el sistema de modelación numérica integrado por el antes mencionado WRF-SMOKE-CMAQ, la validación estadística mediante técnicas avanzadas en series de tiempo, así como el análisis mediante datos satelitales del comportamiento del fitoplancton en el océano y la generación de gases como el DMS y compuestos halogenados, que están relacionados con temáticas de cambio climático. A su vez, existen interrogantes asociadas a química atmosférica y deposición de contaminantes como el carbón negro en el océano y en glaciares continentales de Chile.

En el proyecto se encuentra trabajando como co-investigador el Dr. Juan Höfer, académico de la Escuela de Ciencias del Mar, quien colabora con el análisis del fitoplancton en el océano.

Se espera que el proyecto de origen a múltiples estudios interdisciplinarios, involucrando a más expertos, tanto nacionales como internacionales, sirviendo de apoyo para la colaboración y organización de futuros proyectos de investigación, con énfasis en obtener financiamiento externo desde ANID e instituciones extranjeras similares.

 

Publicaciones científicas relacionadas a la investigación

• https://www.nature.com/articles/s41586-021-03805-8, recientemente publicada por investigadores internacionales en la Revista Nature, y donde se analiza el efecto de los incendios en Australia durante 2019 y 2020 en el fitoplancton del Océano Pacífico. Esta publicación da cuenta de lo relevante del proyecto en estudio, ya que los posibles resultados podrían ser de gran interés internacional, reafirmando a la vez, la multidisciplinariedad y vigencia del actual estudio.

 

• https://doi.org/10.3390/atmos12030344, estudio publicado en la revista Atmosphere y que se relaciona con la deposición de carbón negro y ácido sulfúrico en el océano, durante 15 días de mega incendios de 2017. En esta publicación se informa que no se reportaron los principales efectos en el ecosistema marino relacionados con las tasas de deposición de contaminantes atmosféricos. De este modo, la investigación del Dr. Pino surge de la necesidad de estudiar en mayor profundidad los incendios, sobre todo las consecuencias generadas por los contaminantes atmosféricos liberados durante estos fenómenos de combustión.

 

• Proyecto Emergente DI PUCV 2020 “Análisis de sensibilidad de contaminantes atmosféricos en la zona saturada de Quintero-Puchuncaví—Concón”.

 

• Proyecto FONDEQUIP-SouthTRAC “The Southern Ocean as a natural laboratory to study Ocean-Atmosphere interactions: improving modeling outputs using SouthTrac data”, financiado por ANID.

 

Publicaciones científicas previas

• 2021 Pino-Cortés et al. “The black carbon dispersion in the Southern Hemisphere and its transport and fate to Antarctica, an Anthropocene evidence for climate change policies”. Revista Science of the Total Environment doi:1016/j.scitotenv.2021.146242.

 

• 2021 Pino-Cortés “Processing methodology of global anthropogenic emissions for air quality modeling”. Revista MethodsX doi:10.1016/j. mex.2021.101505.

 

• 2020 Pino-Cortés et al. “Black and organic carbon fractions in fine particulate matter by sectors in the South Hemisphere emissions for decision-making on climate change and health effects”. Revista Environmental Science and Pollution Research. doi:10.1007/s11356-020-10164-w .