El polvo mineral desértico es un contribuyente importante a la materia particulada atmosférica total en Europa. Los brotes de polvo desértico degradan la calidad del aire y pueden provocar efectos adversos para la salud, incluyendo exacerbación del asma, aumento de la mortalidad y complicaciones obstétricas como partos prematuros, según la investigación publicada en Nature.

Aunque estudios previos habían documentado aumentos en la intensidad y frecuencia de brotes de polvo transportado en ubicaciones europeas específicas durante las últimas décadas, permanecía sin claridad si este incremento era consistente en todo el continente y cuáles eran los principales impulsores: la desertificación y aridez del norte de África o los cambios en los patrones de circulación atmosférica.

Para responder estas preguntas, investigadores compilaron una base de datos única de concentraciones diarias de metales en polvo de 103 sitios rurales y urbanos en toda Europa, totalizando aproximadamente 18.500 mediciones diarias. Utilizando esta información, desarrollaron un modelo de aprendizaje automático (bosque aleatorio) para estimar las concentraciones diarias de PM10 (materia particulada menor a 10 micrómetros) entre 2012 y 2021.

Los resultados muestran diferencias geográficas pronunciadas. En el norte y centro de Europa, las concentraciones promedio de polvo desértico fueron de 2,09 ± 1,05 microgramos por metro cúbico, mientras que en el sur alcanzaron 5,28 ± 2,65 microgramos por metro cúbico, una diferencia de 2,5 veces. Durante eventos de intrusión de polvo transportado, los residentes del sur de Europa están expuestos a concentraciones promedio de 9,68 ± 4,85 microgramos por metro cúbico.

La exposición a estos eventos de polvo en el sur de Europa está vinculada a un aumento del 0,67 ± 0,02% en la mortalidad diaria, según el estudio. Esto representa un riesgo significativo para la salud pública, particularmente en poblaciones vulnerables como personas con enfermedades respiratorias preexistentes.

El análisis de tendencias revela que para la mayoría de Europa, las concentraciones de polvo aumentan en 0,055 ± 0,022 microgramos por metro cúbico por año entre 2012 y 2021. Los mayores incrementos se observan sobre Italia y los mares Adriático y Egeo, con aumentos de 0,074 ± 0,030 microgramos por metro cúbico por año. Notablemente, en el norte de Europa, incluyendo Escandinavia, la magnitud de los aumentos es idéntica a la del sur, sugiriendo que el polvo transportado podría convertirse en una preocupación creciente para estas regiones en el futuro.

El patrón estacional del polvo difiere entre las regiones mediterráneas oriental y occidental. En el este, las concentraciones de polvo alcanzan su máximo entre marzo y mayo, persistiendo hasta octubre u noviembre. En el oeste, como en España, las concentraciones permanecen relativamente bajas durante la primavera, pero alcanzan su máximo en julio y agosto, indicando una estacionalidad espacialmente dependiente.

Los investigadores identificaron que los cambios en los patrones de circulación atmosférica son el principal impulsor de las intrusiones de polvo intensificadas durante la última década. Estos patrones incluyen la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) y las intrusiones estratosféricas, que modulan la frecuencia de intrusiones de polvo sobre Europa.

Los datos de un núcleo de hielo alpino proporcionan perspectiva histórica adicional: muestran un aumento del 110% en las concentraciones de polvo desde tiempos preindustriales, principalmente asociado con la desertificación del norte de África. Este aumento a largo plazo subraya cómo el cambio climático está acelerando la degradación de tierras y afectando los patrones climáticos, lo que potencialmente empeorará la contaminación por polvo.

El modelo de aprendizaje automático desarrollado integró múltiples fuentes de datos, incluyendo profundidad óptica de polvo derivada de satélites, información de uso de tierra, un modelo físico de polvo de última generación (DREAM) y parámetros meteorológicos como velocidad del viento, temperatura, dirección del viento y precipitación total. El modelo fue entrenado con la base de datos de elementos más extensa disponible en Europa.

Los investigadores utilizaron aluminio como indicador de polvo transportado, ya que muestra una fuerte correlación con silicio y titanio, elementos claramente asociados con polvo desértico. Mediante regresiones lineales de cero intercepto aplicadas a datos con altas concentraciones de aluminio, establecieron ratios elementales característicos del polvo transportado: Si:Al de 2,610 ± 0,033, Ti:Al de 0,068 ± 0,003, Ca:Al de 1,580 ± 0,099 y Fe:Al de 0,850 ± 0,052.

El modelo de aprendizaje automático superó significativamente al modelo físico DREAM en la captura de variaciones espaciotemporales en cargas de polvo en Europa. Mientras que DREAM mostró un sesgo negativo fuerte en concentraciones por debajo de 20 microgramos por metro cúbico y un sesgo positivo de diez veces en concentraciones por encima de 50 microgramos por metro cúbico, el modelo de aprendizaje automático capturó con precisión tanto eventos de polvo altos como moderados y bajos.

El sur de Europa, incluyendo España, Italia y el Mediterráneo oriental, experimenta alrededor de 46 ± 7,82 días de intrusión de polvo por año. Sin embargo, las concentraciones de polvo durante estas intrusiones muestran un gradiente norte-sur claro, con los niveles más altos observados en el sur, promediando 11,00 ± 5,51 microgramos por metro cúbico, disminuyendo gradualmente hacia el norte a un valor promedio de 3,30 ± 1,65 microgramos por metro cúbico.

Aproximadamente el 27,7% del polvo desértico está presente como PM2.5 (materia particulada menor a 2,5 microgramos), según estimaciones basadas en ratios elementales observados. Aunque la mayoría del polvo está presente en el modo grueso, esta fracción más fina es particularmente preocupante para la salud porque puede penetrar más profundamente en el sistema respiratorio.

Los investigadores señalan que el cambio climático está acelerando la degradación de tierras y afectando los patrones climáticos, lo que probablemente empeorará la contaminación por polvo en el futuro. Este fenómeno plantea riesgos crecientes para la salud pública y los objetivos de calidad del aire en Europa, particularmente en el sur del continente donde la exposición es más intensa.

El estudio también destaca la necesidad de mediciones de larga duración adicionales en el noreste de Europa, los Balcanes y Escandinavia, regiones con cobertura de datos limitada pero que podrían enfrentar aumentos crecientes de polvo transportado en el futuro debido a los cambios climáticos en curso.