En nuestro mundo en calentamiento, los incendios forestales son cada vez más grandes y más calientes. Pero es difícil hacer comparaciones directas entre los incendios modernos e históricos. Ahora, los investigadores han descubierto que los indicios sobre la intensidad de los incendios históricos pueden estar convertidos en granos de arena.
“Realmente no tenemos una buena manera de pensar en el pasado qué tan calientes habrían sido los incendios forestales o qué ocurriría en las diferentes capas de la columna del suelo”.
“Realmente no tenemos una buena manera de pensar en el pasado qué tan calientes habrían sido los incendios forestales o qué habría ocurrido en diferentes capas de la columna de suelo”, dijo Shannon Mahan, geóloga del Servicio Geológico de EE. UU. que no formó parte del trabajo. Aunque los anillos de los árboles pueden registrar incendios, no pueden revelar las temperaturas que experimentaron los suelos, y este indicador no funciona para áreas sin árboles, como los pastizales. Pero hay arena por todas partes. “Tener una grabación de eso en un grano de sedimento es bastante nuevo y útil”.
“Estamos dando un giro a una técnica previamente conocida, propiedades conocidas del mineral de cuarzo (granos de arena) y usándolas para registrar la exposición al fuego”, dijo Tammy Rittenour, geocientífica de la Universidad Estatal de Utah. Estudios anteriores han aprovechado la luminiscencia del cuarzo, o su producción de luz en determinadas condiciones, para datar materiales arqueológicos. Sabiendo que la intensidad de esta producción de luz está relacionada con la exposición previa del cuarzo a la luz y al calor, Rittenour sospechó que el mineral también podría proporcionar pistas sobre la gravedad de los incendios forestales.
Para probar la corazonada, la geocientífica April Phinney recolectó muestras de sitios dentro del perímetro del incendio Mangum de 2020 en Arizona que ardió cerca del Gran Cañón. Sus núcleos de suelo procedían de lugares donde el equipo midió distintos niveles de gravedad de las quemaduras del suelo en función de la cantidad de vegetación eliminada por el fuego. Los investigadores recolectaron y limpiaron los trozos de cuarzo de los 3 centímetros superiores de arena y utilizaron una técnica de laboratorio llamada luminiscencia ópticamente estimulada (la misma técnica utilizada en la datación arqueológica) para hacer que las muestras de cuarzo brillaran. Cuanto más gravemente se había quemado un área, más brillaba su cuarzo. Esto fue “realmente emocionante”, dijo Phinney, quien formó parte del trabajo mientras estudiaba en la Universidad Estatal de Utah. Nadie había investigado realmente antes la relación entre la intensidad del fuego y la luminiscencia del cuarzo, dijo.
Pequeños registros de incendios por todas partes
La nueva técnica se basa en cómo el cuarzo interactúa con el calor de un incendio forestal. El cuarzo tiene fallas (la falta ocasional de oxígeno, por ejemplo) en su patrón repetitivo de átomos. Debido a su carga positiva, estos puntos atrapan electrones. Con el tiempo, la colección de defectos del cuarzo acumula electrones de forma natural. Pero la exposición al calor intenso puede hacer que los electrones se suelten. El cuarzo que ha estado expuesto al fuego tiene más de estas trampas vacías y, como resultado, brilla más en respuesta a la luminiscencia estimulada ópticamente.
Este cambio en la luminiscencia del cuarzo preserva sólo los efectos del incendio forestal más reciente de un área. Pero “una vez que esa señal está ahí, no es muy fácil borrarla”, dijo Mahan. Sin embargo, aunque el cuarzo está en todas partes, no todos son iguales, afirmó. Las variaciones en las muestras de cuarzo pueden traducirse en diferencias en sus señales luminosas, por lo que la aplicación de la técnica generalmente puede requerir una calibración rigurosa.
“Tenemos más opciones para comprender la historia de los incendios pasados de las que quizás pensábamos”.
Con esta nueva aplicación de luminiscencia, los investigadores podrían tener una idea de qué tan calientes han sido los incendios pasados, dijo Phinney. “Tenemos más opciones para comprender la historia de los incendios pasados de las que quizás pensábamos”. Comprender cómo la creciente aridez y el aumento de las temperaturas han alterado los incendios forestales podría ayudar a informar las prácticas de gestión, como la frecuencia con la que se deben realizar quemas prescritas, dijo. Rittenour y Phinney presentaron su trabajo en octubre en la reunión de la Sociedad Geológica de América en Pittsburgh.
Y el método podría proporcionar información sobre los impactos de los incendios a mayor profundidad bajo la superficie. A menos que los investigadores tengan acceso a un área donde puedan colocar sensores de temperatura antes de una quema controlada, es difícil estudiar cómo se calientan los diferentes niveles de suelo durante un incendio, dijo Luke McGuire, geomorfólogo de la Universidad de Arizona que no formó parte de El estudio. Pero con esta técnica, los científicos podrían examinar cómo el calentamiento cambia con la profundidad del suelo y cómo estas variaciones influyen en los fenómenos comunes después de los incendios, como los deslizamientos de tierra y los flujos de escombros.
Pero, dijo McGuire, no está exactamente claro cómo las diferentes condiciones de los incendios forestales, como la temperatura, la duración y la carga de combustible, se relacionan con la gravedad de las quemaduras del suelo. Los experimentos controlados en una quema prescrita podrían ayudar a desarrollar algunas de esas conexiones. Estos experimentos son parte de los próximos pasos de los científicos. También planean perfeccionar su técnica probándola en otros lugares y ecosistemas.
Debido a la marca que el fuego deja en el cuarzo, es posible que puedan retroceder cientos o incluso miles de años para vislumbrar cuán calientes y antiguos ardieron los incendios.
“Todo eso está registrado en un grano de arena”, dijo Rittenour.
—Carolyn Wilke (@CarolynMWilke), escritor científico
Citación: Wilke, C. (2023), Las historias de incendios pueden escribirse en granos de arena, Éos, 104, https://doi.org/10.1029/2023EO230446. Publicado el 21 de noviembre de 2023.
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