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El carbono negro, comúnmente conocido como hollín, es una partícula que absorbe la luz y que procede de fuentes de combustión como la quema de biomasa (por ejemplo, los incendios forestales) y, más recientemente, la combustión de combustibles fósiles. En colaboración con un equipo internacional de científicos del Reino Unido, Austria, Noruega, Alemania, Australia, Argentina y Estados Unidos, McConnell, Chellman y Mulvaney se propusieron descubrir el origen del inesperado aumento del carbono negro captado en el hielo antártico.
Los hallazgos del equipo, que se publican esta semana en Nature, apuntan a una fuente improbable: las antiguas prácticas de quema de tierras de los maoríes en Nueva Zelanda, realizadas a una escala que impactó en la atmósfera de gran parte del hemisferio sur y empequeñeció otras emisiones preindustriales en la región durante los últimos 2.000 años.
"La idea de que los seres humanos, en este momento de la historia, hayan provocado un cambio tan significativo en el carbono negro atmosférico a través de sus actividades de desmonte es bastante sorprendente", dijo McConnell, profesor de investigación de hidrología en el DRI que diseñó y dirigió el estudio. "Solíamos pensar que si retrocedíamos unos cientos de años estaríamos ante un mundo prístino y preindustrial, pero de este estudio se desprende que los humanos han estado impactando en el medio ambiente sobre el Océano Antártico y la Península Antártica durante al menos los últimos 700 años."
Rastrear el carbono negro hasta su origen
Para identificar el origen del carbono negro, el equipo del estudio analizó una serie de seis núcleos de hielo recogidos en la isla James Ross y en la Antártida continental utilizando el exclusivo sistema de análisis continuo de núcleos de hielo del DRI. El método utilizado para analizar el carbono negro en el hielo se desarrolló por primera vez en el laboratorio de McConnell en 2007.
Mientras que el núcleo de hielo de la isla James Ross mostró un notable aumento del carbono negro a partir del año 1300, triplicando los niveles durante los 700 años siguientes y alcanzando un máximo durante los siglos XVI y XVII, los niveles de carbono negro en los lugares de la Antártida continental durante el mismo período de tiempo se mantuvieron relativamente estables.
El doctor Andreas Stohl, de la Universidad de Viena, dirigió las simulaciones de modelos atmosféricos sobre el transporte y la deposición de carbono negro en el hemisferio sur que respaldaron los resultados.
"A partir de nuestros modelos y del patrón de deposición sobre la Antártida observado en el hielo, está claro que la Patagonia, Tasmania y Nueva Zelanda fueron los puntos de origen más probables del aumento de las emisiones de carbono negro a partir del año 1300 aproximadamente", afirmó Stohl.
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| La deposición de carbono negro durante los últimos 2.000 años medida en núcleos de hielo de Dronning Maud Land, en la Antártida continental, y de la isla James Ross, en el extremo norte de la Península Antártica. La modelización atmosférica y los registros de quemas locales indican que el pronunciado aumento de la deposición en el norte de la Península Antártica a partir de finales del siglo XIII estuvo relacionado con el asentamiento de los maoríes en Nueva Zelanda, a casi 4.000 millas de distancia, y su uso del fuego para la limpieza y gestión de la tierra. El recuadro muestra la ubicación de Nueva Zelanda y de los lugares de perforación de núcleos de hielo en la Antártida. Crédito: DRI |
Tras consultar los registros de paleofuego de cada una de las tres regiones, solo quedaba una posibilidad viable: Nueva Zelanda, donde los registros de carbón vegetal mostraban un importante aumento de la actividad de los incendios a partir del año 1300 aproximadamente. Esta fecha también coincidió con la llegada, la colonización y la posterior quema de gran parte de las zonas boscosas de Nueva Zelanda por parte del pueblo maorí.
Se trata de una conclusión sorprendente, dada la superficie relativamente pequeña de Nueva Zelanda y la distancia (casi 4.500 millas) que habría recorrido el humo para llegar al emplazamiento del núcleo de hielo en la isla James Ross.
"En comparación con las quemas naturales en lugares como el Amazonas, el sur de África o Australia, no se esperaría que las quemas maoríes en Nueva Zelanda tuvieran un gran impacto, pero sí lo tienen sobre el Océano Antártico y la Península Antártica", dijo Chellman, becario postdoctoral en el DRI. "Poder utilizar los registros de los núcleos de hielo para mostrar los impactos en la química atmosférica que llegaron a todo el Océano Austral, y poder atribuirlo a la llegada de los maoríes y al asentamiento de Nueva Zelanda hace 700 años fue realmente sorprendente".
Repercusiones de la investigación
Los resultados del estudio son importantes por varias razones. En primer lugar, los resultados tienen importantes implicaciones para nuestra comprensión de la atmósfera y el clima de la Tierra. Los modelos climáticos modernos se basan en información precisa sobre el clima del pasado para hacer proyecciones para el futuro, especialmente sobre las emisiones y concentraciones de carbono negro que absorbe la luz y que están relacionadas con el equilibrio radiativo de la Tierra. Aunque a menudo se supone que el impacto humano durante la época preindustrial fue insignificante en comparación con la combustión de fondo o natural, este estudio aporta nuevas pruebas de que las emisiones de la combustión relacionada con el hombre han impactado en la atmósfera de la Tierra y posiblemente en su clima mucho antes, y a escalas mucho mayores, de lo que se imaginaba.
En segundo lugar, la lluvia radioactiva de la quema de biomasa es rica en micronutrientes, como el hierro. El crecimiento del fitoplancton en gran parte del Océano Austral está limitado por los nutrientes, por lo que el aumento de la lluvia radioactiva de la quema de los maoríes probablemente dio lugar a siglos de mayor crecimiento del fitoplancton en amplias zonas del Hemisferio Sur.
En tercer lugar, los resultados perfeccionan lo que se sabe sobre el momento de la llegada de los maoríes a Nueva Zelanda, uno de los últimos lugares habitables de la Tierra en ser colonizados por los humanos. Las fechas de llegada de los maoríes basadas en el radiocarbono varían entre los siglos XIII y XIV, pero la datación más precisa que permiten los registros de los núcleos de hielo sitúa el inicio de las quemas a gran escala de los primeros maoríes en Nueva Zelanda en 1297, con una incertidumbre de 30 años.
"A partir de este estudio y de otros trabajos anteriores de nuestro equipo, como el de la contaminación por plomo en el Ártico de hace 2.000 años de la antigua Roma, está claro que los registros de núcleos de hielo son muy valiosos para conocer el impacto humano en el medio ambiente en el pasado", dijo McConnell. "Incluso las zonas más remotas de la Tierra no eran necesariamente prístinas en la época preindustrial".
Fuentes, créditos y referencias:
Hemispheric black carbon increase after the 13th-century Māori arrival in New Zealand, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03858-9
Imagen: En la Antártida Oriental se perforaron cuatro testigos de hielo de la Antártida continental, dos de ellos como parte de la travesía científica antártica del Año Polar Internacional Noruego-Americano. Crédito: Stein Tronstad