Las tormentas de arena y polvo suelen ocurrir cuando fuertes vientos arrastran grandes cantidades de arena y polvo de suelos desnudos y secos a la atmósfera. En la última década, los científicos se han dado cuenta de los impactos de estas tormentas en el clima, la salud humana, el medioambiente y muchos sectores socioeconómicos.
Los Miembros de la OMM están a la vanguardia en cuanto a la evaluación de estos impactos y el desarrollo de productos para orientar las políticas de preparación, adaptación y mitigación.
La tormentas de arena y polvo constituyen peligros meteorológicos comunes en las regiones áridas y semiáridas. En general, están causadas por tormentas —o fuertes gradientes de presión asociados a ciclones— que incrementan la velocidad del viento en una amplia zona. Estos fuertes vientos arrastran grandes cantidades de arena y polvo de suelos desnudos y secos a la atmósfera y los transportan a miles de kilómetros de distancia. Un 40% de los aerosoles de la troposfera (la capa inferior de la atmósfera de la Tierra) son partículas de polvo provenientes de la erosión eólica. Las principales fuentes de estos polvos minerales son las regiones áridas de África septentrional, la península arábiga, Asia central y la China. En comparación con estas regiones, Australia, los Estados Unidos de América y Sudáfrica son fuentes menores, pero aún importantes. Las estimaciones mundiales de emisiones de polvo, derivadas principalmente de modelos de simulación, varían entre una y tres gigatoneladas por año.
Las partículas de polvo, una vez liberadas de la superficie, se elevan a niveles más altos de la troposfera por mezcla turbulenta y corrientes convectivas. El viento puede transportarlas por distintos períodos de tiempo, dependiendo de su tamaño y de las condiciones meteorológicas, antes de depositarlas otra vez en la superficie. Como las partículas de mayor tamaño se sedimentan más rápido que las pequeñas, durante el transporte, las partículas se van haciendo cada vez más pequeñas. La precipitación también hace que el polvo baje de la atmósfera a la superficie. La vida media de las partículas de polvo en la atmósfera varía desde unas pocas horas para las partículas con un diámetro superior a 10 μm hasta más de 10 días para las partículas submicrométricas.
Interacción con el tiempo y el clima
Los aerosoles, en particular los polvos minerales, influencian el tiempo y el clima mundial y regional. Las partículas de polvo, sobre todo si están cubiertas de polución, actúan como núcleos de condensación en la formación de nubes calientes y como núcleos de hielo en la formación de nubes frías. La capacidad de estas partículas de actuar como agentes formadores de nubes depende de su tamaño, forma y composición, los que dependen, a su vez, de los tipos de suelo de donde provienen, las emisiones y los procesos de transporte. La modificación de la composición microfísica de las nubes cambia su capacidad de absorber la radiación solar, lo que indirectamente afecta la energía que llega a la superficie de la Tierra. Las partículas de polvo también influyen en el crecimiento de las gotitas de agua y los cristales de hielo de las nubes, lo que afecta la cantidad y la ubicación de las precipitaciones.
El polvo en suspensión en el aire funciona de forma similar al efecto invernadero: absorbe y dispersa la radiación solar que entra a la atmósfera de la Tierra, reduce la cantidad de radiación que llega a la superficie, absorbe la radiación de onda larga que rebota desde la superficie y la reemite en todas direcciones. La capacidad de las partículas de polvo de absorber la radiación solar también depende de su tamaño, forma y composición química y mineralógica. La distribución vertical del polvo en la atmósfera (perfil vertical) y las características de la superficie subyacente son necesarias para cuantificar este tipo de impacto.
Efectos en la salud humana
El polvo en suspensión en el aire constituye un grave riesgo para la salud humana. El tamaño de las partículas de polvo es clave al determinar el potencial peligro para la salud. Las partículas de un tamaño superior a 10 μm no se pueden respirar y dañan solo los órganos externos (causan principalmente irritación en la piel y los ojos, conjuntivitis y mayor susceptibilidad a las infecciones oculares). Las partículas que se pueden inhalar, aquellas con un tamaño inferior a 10 μm, en general quedan atrapadas en la nariz, boca y la parte superior del tracto respiratorio y se pueden asociar a trastornos respiratorios como el asma, la traqueítis, la neumonía, la rinitis alérgica y la silicosis. Sin embargo, partículas más pequeñas pueden penetrar hacia la parte inferior del tracto respiratorio e ingresar al torrente sanguíneo, desde donde pueden afectar todos los órganos internos y causar trastornos cardiovasculares. En 2014, un modelo de evaluación mundial calculó que la exposición a las partículas de polvo causó alrededor de 400 000 muertes prematuras por enfermedad cardiopulmonar en la población de más de 30 años de edad.
En función del tiempo y el clima, el polvo puede quedar suspendido en el aire durante días y producir brotes de alergia lejos de las fuentes de alergia.
Map of meningitis belt (in red) and regions of high risk of epidemics (brown) all other regions may have lower incidence of outbreaks and sporadic cases (source: World Health Organization)
Cinturón de la meningitis (rojo), regiones de alto riesgo (marrón), el resto de las regiones pueden tener menos incidencia de brotes y casos esporádicos (Fuente: OMS)
Algunas enfermedades infecciosas pueden transmitirse a través del polvo. La meningitis meningocócica, infección bacteriana de la fina membrana que rodea el cerebro y la médula espinal, puede producir daños cerebrales y, si no se trata, la muerte en el 50% de los casos. Existen brotes de esta infección en todo el mundo, pero la mayor incidencia se encuentra en el “cinturón de la meningitis”, una parte de África Subsahariana con una población estimada de 300 millones de personas. Estos brotes tienen un patrón fuertemente estacional: numerosos estudios han vinculado las condiciones medioambientales, como la baja humedad y la presencia de polvo, al tiempo y al lugar de las infecciones. Los investigadores consideran que la inhalación de partículas de polvo cuando el tiempo es cálido y seco puede dañar las mucosas de la nariz y la garganta, proporcionando condiciones favorables para una infección bacteriana. Además, el óxido de hierro que contienen las partículas de polvo puede incrementar el riesgo de infección.
El polvo también tiene un papel importante en la transmisión de la fiebre del valle (enfermedad que puede ser mortal) en el suroeste de los Estados Unidos y el norte de México al transportar las esporas del hongo Coccidioides.
Efectos en el medioambiente y en la sociedad
Los depósitos de polvo en la superficie son una fuente de micronutrientes tanto para el ecosistema continental como marino. Se cree que el polvo del Sáhara fertiliza el bosque lluvioso del Amazonas y es sabido que el hierro y el fósforo que el polvo transporta benefician la producción de biomasa marina en partes de los océanos en las que hay escasez de estos elementos. Sin embargo, el polvo tiene muchos efectos negativos en la agricultura, como la reducción del rendimiento de los cultivos al enterrar los plantones, la pérdida de tejido vegetal, la reducción de la actividad fotosintética y el incremento de la erosión del suelo.
Entre los efectos indirectos del depósito de polvo se incluyen la obturación de los canales de riego, el cubrimiento de las rutas de transporte y la disminución de la calidad del agua en ríos y arroyos. La reducción de la visibilidad debido al polvo en suspensión en el aire también afecta el transporte aéreo y terrestre. La mala visibilidad constituye un peligro para el despegue y aterrizaje de aeronaves, aunque los aterrizajes pueden desviarse y los despegues postergarse. El polvo también puede erosionar las superficies de las aeronaves y daña los motores.
El polvo puede afectar la producción de las plantas de energía solar, en particular de aquellas que dependen de la radiación solar directa. Los depósitos de polvo en los paneles solares son una principal preocupación de los operadores de plantas. Mantener los colectores solares sin polvo para que las partículas no bloqueen la radiación entrante requiere tiempo y trabajo.