LA EROSIÓN EÓLICA * Por César M. Rostagno, Héctor F. del Valle

LA EROSIÓN EÓLICA *
Por César M. Rostagno, Héctor F. del Valle y Daniel Buschiazzo
Introducción
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¿Qué es la erosión eólica?
La erosión eólica es el proceso por el cual el material superficial de los suelos es removido y
transportado por el viento. Algunos investigadores consideran la abrasión producida por el impacto
de las partículas removidas por el viento, como parte del proceso de erosión eólica. La acumulación
del material removido puede ocurrir a distancias variables de la fuente de origen, dependiendo
principalmente de la erosividad del viento y del tamaño de las partículas removidas.
La erosión eólica es un problema ambiental serio en muchas regiones del mundo. La presencia de
extensos depósitos eólicos de distintas edades geológicas indicaría que no se trata de un fenómeno
reciente. La erosión eólica ocurre en una gran variedad de ambientes que tienen en común la
presencia de material fino, suelto y seco, extensas áreas con una superficie poco rugosa,
desprovista de cobertura vegetal, donde predominan fuertes vientos (FAO, 1979). Estas
características ambientales son particularmente frecuentes en las zonas áridas.
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¿ Cuales son los mecanismos de transporte por el viento ?
La erosión eólica, al igual que la erosión hídrica, involucra tres procesos: desprendimiento,
transporte y depósito. El flujo de aire produce parte del desprendimiento de partículas pequeñas.
Cuando el flujo de aire incorpora partículas de suelo, su capacidad erosiva se incrementa
significativamente. El impacto de esas partículas produce el desmoronamiento de los agregados del
suelo, aumentando la disponibilidad de partículas pequeñas, factibles de ser removidas por el
viento.
Las partículas removidas por el viento pueden ser luego transportadas mediante tres mecanismos
diferentes: saltación, reptación y suspensión (Fig. 1). El modo en que son transportadas las
partículas dependerá de sus propiedades aerodinámicas (tamaño, forma y densidad) y de la
capacidad de transporte del viento según su turbulencia, viscosidad y densidad.
suspensión
saltación
viento
reptación
Fig. 1. Representación esquemática de los tres modos de transporte de partículas por el viento.
* Cap. 2.2. en: M.A. González y N.J. Bejerman (Eds.) Peligrosidad geológica en Argentina.
Buenos Aires, ASAGAI, 2004. CD-Rom, ISBN 987-21766-0-4
Saltación. Es el modo de transporte mas importante. Las partículas que se mueven por saltación
permanecen relativamente cerca de la superficie del suelo, generalmente a menos de 30 cm. El
tamaño de partículas que se mueve por saltación varía de 0,05 a 0,50 mm (arenas muy finas a arenas
medias). La velocidad crítica del viento necesaria para el desprendimiento de partículas varía con el
tamaño de las mismas, siendo mínima (0,15 m s-1) para las partículas de 0,10 a 0,15 mm y aumenta
tanto para las de mayor como para las de menor tamaño (Savat 1982). La resistencia de las
partículas de mayor tamaño resulta de su mayor peso; las de menor tamaño deriva de su mayor
cohesión y por la protección brindada por las partículas mas grande que las rodean. Según las
condiciones de viento y el tipo de suelo, este proceso puede explicar entre el 50% y el 90% del
transporte de sedimentos.
Reptación. El proceso de reptación, descrito como el rolado y deslizamiento de las partículas de
mayor tamaño sobre la superficie del suelo, es favorecido por el impacto de las partículas que se
desplazan por saltación, y puede representar entre el 5% y el 25% de los sedimentos removidos de
un área determinada. El tamaño de partículas arrastrado mediante este proceso se encuentra entre
los 0,5 y los 2 mm. En muchos casos, las partículas de 1 a 2 mm de diámetro que pudieran haberse
movido cortas distancias por reptación forman, junto a las gravas de mayor tamaño, el remanente de
suelo que cubre las áreas severamente erosionadas.
Suspensión. Es el proceso de transporte mas visible y describe el movimiento de las partículas mas
pequeñas, generalmente <0,2 mm de diámetro, a gran altura y a distancias muy largas. Las
partículas mas finas pueden permanecer suspendidas en el aire durante largos períodos. La mayor
expresión del proceso de suspensión son las tormentas de polvo, las cuales pueden representar
grandes pérdidas de suelo, aunque generalmente no superan el 15% de las perdidas totales de suelo
por erosión eólica.
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¿Cuales son los principales factores que controlan la intensidad de la EE?
La intensidad de la erosión eólica depende de la erodabilidad de los suelos (la susceptibilidad o
facilidad de desprendimiento y transporte de las partículas por el viento) y de la erosividad del
viento.
La erodabilidad de un suelo hace referencia a su resistencia tanto al desprendimiento como al
transporte y ha sido definida como la facilidad con que un suelo es erosionado en función de sus
propiedades intrínsecas. Si bien la resistencia a la erosión depende en parte de la cobertura del
suelo y los niveles de disturbio creado por distintos tipos de manejo, las propiedades del suelo son
las determinantes mas importantes. La erodabilidad varía en gran medida con la textura y la
estabilidad de los agregados. La facilidad con que los granos individuales son desprendidos o
transportados depende de su diámetro, densidad y forma. Las partículas individuales de gran
tamaño y peso, como los granos de arena gruesa y muy gruesa y las gravas, son resistentes al
transporte debido a la mayor fuerza requerida para ponerlas en movimiento; las partículas muy finas
(arcillas) son muy resistentes al desprendimiento debido a su alta cohesión. Las partículas menos
resistentes son las de limo (0,002 a 0,05 mm) y arena muy fina (0,05 a 0,10 mm).
En la mayoría de los suelos, las partículas individuales forman terrones o agregados cementadas
por distintas sustancias. La estabilidad de esas unidades estructurales o agregados determina en gran
medida la erodabilidad de los suelos. Si un suelo tiene una buena estructura y los agregados son
estables, el número de partículas lo suficientemente pequeñas para ser removidas es muy baja y la
abrasión resultante puede ser mínima debido al limitado aporte partículas abrasivas y a la resistencia
mecánica de los agregados. Como resultado de ello, la erosión eólica es baja. Por el contrario, los
suelos con una débil estructura y una provisión inicial de material erodible alta pueden erosionarse
rápidamente (Chepil and Woddruff 1963).
El estado de agregación y la estabilidad de las unidades estructurales están determinados
principalmente por el contenido de humedad y de materia orgánica y por la textura del suelo.
La susceptibilidad de un suelo a la erosión eólica está estrechamente relacionada con el su
contenido de humedad. Los suelos húmedos no se erosionan debido a la fuerza de atracción entre el
agua y las partículas de suelo (adhesión). En el caso de arenas, la capacidad de retención de agua es
muy baja; a su vez el agua es fácilmente removida por la demanda atmosférica y la cohesión entre
partículas desaparece fácilmente. Este fenómeno puede apreciarse en las playas cuando baja la
marea y la capa superficial se seca. En esas condiciones, si los vientos son los suficientemente
fuertes, se inicia el transporte de arena. Según Chepil (1953), la erodabilidad de los suelos
disminuye en función del aumento de la humedad al cuadrado hasta un potencial de 1,5 MPa, a
partir del cual la erosión se detendría.
La influencia de la textura en la erosión de los suelos está relacionada en gran medida a la
retención de humedad. En general, a mayores contenidos de limo y arcilla en el suelo, mayores son
los contenidos de agregados estables y menor es la erodabilidad del suelo. Por el contrario, una alto
contenido de arena limita la formación de agregados y los suelos son altamente erodibles. La arcilla
favorece la formación de agregados más resistentes a la abrasión que el limo.
La rugosidad del suelo es un factor importante en el control de la erosión eólica. La rugosidad del
suelo puede aumentarse mediante el empleo de herramientas de labranza especiales. En el sudoeste
de la provincia de Chubut, Castro (1981) implementó una serie de prácticas de corrugado
(formación de surcos y bordes perpendiculares a la dirección del viento dominante) para controlar el
avance de los frentes de médanos de las lenguas de erosión. La rugosidad generada por el material
extraído de los surcos, dispuesto en bordes de distintas alturas, actúa disminuyendo la velocidad del
viento, mientras que los surcos sirven para capturar las partículas movidas por reptación y saltación.
En aquellos suelos en los que el contenido de fragmentos gruesos es elevado, el aumento de a
cobertura de los mismos sobre la superficie, como resultado de la remoción selectiva de las
partículas finas, aumenta la rugosidad del suelo y disminuye la tasa de erosión eólica.
La longitud del campo en la dirección del viento tiene una gran influencia en la remoción de
partículas. El flujo de partículas aumenta con la distancia viento abajo. Si el área es lo
suficientemente extensa, el flujo de partículas alcanza el nivel máximo para ese viento.
La velocidad del viento, especialmente las ráfagas con velocidades muy por encima de la
velocidad media del viento, tienen una influencia determinante en la remoción de partículas.
Algunos estudios (Wilson and Cooke, 1980; Fryrear and Saleh, 1993) señalan que para iniciar el
movimiento de partículas de suelos de textura gruesa (arenosa a franco arenosa) y baja rugosidad,
se requieren velocidades de entre 5 y 7 m s-1 (18 y 25 km h-1). Las arenas finas y sueltas, sin
protección alguna, pueden ser puestas en movimientos por vientos de menos de 1 m s-1.
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¿Cuáles son las principales causas ?
Cualquier disturbio que produzca una disminución de la cobertura vegetal o de restos de materia
orgánica sobre la superficie del suelo puede potencialmente acelerar la erosión eólica.
En las áreas de pastizales naturales el pastoreo del ganado doméstico puede reducir la cubierta
vegetal por debajo de niveles a partir de los cuales la tasa de erosión se acelera significativamente
(Castro 1983). Si bien la cubierta vegetal, aún con valores inferiores al 20%, es un factor efectivo de
protección del suelo, en muchos ambientes el pastoreo ha reducido la cobertura vegetal a valores
inferiores al 5%.
Los incendios de pastizales naturales pueden dejar el suelo totalmente desprotegido, acelerando de
esa manera la erosión eólica a niveles muy elevados. Por ejemplo, en un pastizal del noreste de
Chubut, accidentalmente quemado en enero de 1994, la cantidad de sedimentos removidos durante
un año alcanzó los 130 Mg ha-1 de sedimentos; mas del 50% del material fue removido durante una
tormenta de viento que duró 17 horas, ocurrida una semana después del incendio.
En las zonas semiáridas, con cultivos de ciclo primavero-estival, el suelo puede permanecer
descubierto a finales de invierno y comienzo de primavera, período en que el viento sopla con gran
intensidad.
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¿Con qué otros procesos geológicos pueden estar asociados?
La erosión eólica puede estar asociada a la erosión hídrica. En muchos casos el material
depositado por el agua, como es el caso de los sedimento depositados en las lagunas temporarias
que constituyen las áreas mas bajas de las cuencas endorreicas, es luego retransportado por el
viento. Muchas lenguas de erosión formadas viento abajo de lagunas temporarias en el sudoeste de
la provincia de Chubut tienen este origen.
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¿Cuáles son los daños y pérdidas más comunes que provocan?
Los problemas generados por la erosión de los suelos pueden verse desde dos perspectiva: in situ y
ex situ. Desde el punto de vista de la producción agropecuaria los efectos adversos producidos in
situ pueden ser directos y están relacionados con la disminución de los rendimientos de los cultivos
por los efectos abrasivos de la arena sobre las plántulas (sand blasting); de manera mas general, la
erosión eólica produce una disminución del potencial productivo de los suelos relacionado a la
remoción de nutrientes para las plantas y materia orgánica, aumento en la compactación y
disminución de la infiltración, y aumento en el escurrimiento superficial. Desde una perspectiva
ambiental, la erosión eólica genera problema mas allá del lugar de origen de los sedimentos, tales
como tormentas de polvo que pueden afectar la circulación vehicular terrestre y el tráfico aéreo, ser
causas de enfermedades respiratorias, dañar equipos electrónicos, aumentar los costos de
mantenimiento de vehículos, equipos o locales. La acumulación de sedimentos eólicos en forma de
grandes frentes de médanos, es la forma mas espectacular que muestra este proceso. Los médanos
en su avance pueden ocasionar cortes de caminos, obstrucción de canales de riego, cubrimiento de
cultivos, alambrados y otras mejoras, y en casos extremos sepultar viviendas (ej. de P. Valdés).
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¿Cuales son los indicadores de erosión eólica que se pueden emplear para evaluar el estado de
erosión de los suelos?
Superficie cubierta por montículos, rizaduras (ripple marks), estriaciones en rocas, plantas
descalzas (raíces expuestas), pérdida de espesor del suelo sobre la capa de inhibición de las raíces,
arena gruesa y grava superficial (cantidad y porcentaje de la superficie cubierta), superficie cubierta
por médanos.
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¿Qué variables y métodos se utilizan para evaluar el riesgo de EE?
Las variables climáticas mas frecuentemente utilizadas para evaluar el riesgo de erosión eólica son
la velocidad del viento y la relación entre las precipitaciones y la evapotranspiración potencial. Las
variables del suelo mas empleadas son la composición textural, el tamaño y la estabilidad de los
agregados. La rugosidad del suelo y la cobertura vegetal (o de mantillo), ambas relacionadas a la
intervención humana, son las características de superficie consideradas en muchos modelos de
evaluación del riesgo de erosión eólica.
La fracción >0,84 mm, considerada no erodible, determinada por tamizado en seco, ha sido
empleada como un indicador de la erodabilidad de los suelos. En ensayos con túneles de viento,
Chepil (1950) determinó la erodabilidad relativa de distintos suelos en función de las proporciones
de agregados de distinto tamaños. Los agregados >0,84 mm de diámetro fueron considerados no
erodibles en el rango de velocidades de viento empleados en los distintos ensayos.
Los principales métodos para evaluar la erosión eólica son:
1. Observación y medición directa.
2. Técnicas de Geo-información: Sensores Remotos y Sistemas de Información Geográfica (SIG).
3. Modelos matemáticos.
1a. La observación directa puede representar la única información disponible y es una importante
fuente de información para verificar los resultados obtenidos mediante el uso de modelos o de
relevamientos realizados con sensores remotos. Los resultados obtenidos mediante la observación
directa pueden ser representados como mapas, tablas, etc. La observación directa brinda una idea
del estado de la erosión del suelo en comparación con condiciones anteriores o comparado con
áreas de referencia no erosionadas. Es una visión estática del proceso y no da cuenta de la tasa de
ocurrencia del mismo.
1b. La medición directa nos brinda la posibilidad de conocer la dinámica del proceso. Las técnicas
mas empleada para medir las pérdidas de suelo por erosión eólica son el uso de estacas (Fig. 2) u
otros mecanismos que permitan evaluar los cambios en la altura relativa de la superficie del suelo
en un período determinado y de trampas o colectores eólicos (Fryrear, 1986; Aimar et al. 1998).
Fig. 2. Montículo con restos de plantas (arbustos) quemadas en un pastizal afectado por un fuego
accidental en el NE de Chubut. El empleo de estacas permite evaluar la remoción y la acumulación
de sedimentos y cuantificar las pérdidas de suelo por erosión. Nótese la concentración de gravas en
superficie (parte derecha de la foto) en la zona mas intensamente erosionada y la acumulación de
sedimentos en tránsito que incluyen restos orgánicos parcialmente quemados (parte inferior
izquierda de la foto) a sotavento del montículo. Los vientos predominantes provienen del sector
oeste (derecha de la foto) (Rostagno 1999).
2. Los sensores remotos representan una tecnología valiosa para el mapeo y la evaluación de la
erosión de los suelos. De las diversos productos disponibles, las imágenes obtenidas mediante
satélites han sido las mas empleadas. La disponibilidad de imágenes multiespectrales, obtenidas
con cierta periodicidad, permite monitorear los cambios en el proceso de erosión eólica. En el
Cuadro II se presentan los resultados de un análisis del avance de los frentes de médanos del sur de
Península Valdés (Chubut) mediante el empleo de imágenes satelitales de distintas fechas.
El rasgo destacado del SIG consiste en su capacidad de elaborar modelos espaciales, proceso por
el cual, a partir de la combinación de informaciones disponibles es posible inferir características
nuevas acerca de un área.
3. Entre los modelos empíricos, la ecuación de pérdida de suelo por erosión eólica, desarrollada
por Woodruff and Siddoway (1965), ha sido el mas empleado durante los últimos años. Este
modelo fue desarrollado como resultado de una serie de estudios llevados a cabo para entender los
mecanismos del proceso de erosión eólica, identificar los factores de mayor influencia en el
proceso, y desarrollar técnicas de control de la erosión. La relación funcional entre la variable
dependiente (la pérdida potencial de suelo) y las variables independientes toma la siguiente forma:
E = f (I K C L V)
Donde I es la erodabilidad del suelo, K es el factor de rugosidad, C es el factor climático, L la
extensión del terreno sin protección (distancia entre dos barreras o cortinas eólicas), y V es la
cobertura vegetal.
Los modelos basados en los distintos procesos describen matemáticamente cada proceso físico
involucrado y luego combina sus efectos. El “Sistema de Predicción de la Erosión Eólica” (SPEE)
es un modelo desarrollado para predecir la erosión del suelo mediante la simulación de los procesos
fundamentales que controlan la erosión eólica (Wagner, 2004 ). Este modelo, desarrollado por la
Unidad de Investigación en Erosión Eólica del Departamento de Agricultura de EEUU, está
diseñado para calcular movimiento de partículas, daños ocasionado a los cultivos, y predecir la
emisión de partículas <10mμm (PM-10) cuando la velocidad del viento supera el umbral de erosión.
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¿Que variables se toman en cuenta y cuáles son las clases de erosión consideradas en los
estudios de riesgos de erosión eólica?
El riesgo de erosión eólica depende tanto de la vulnerabilidad intrínseca de la región (clima, suelo,
vegetación) como de las presiones humanas sobre los recursos suelo o vegetación (tipo de labranza,
carga animal, etc.)
Las clases de erosión normalmente consideradas en los estudios de riesgo de erosión eólica o
hídrica, son las siguientes (FAO, 1979):
Clases
Pérdida
__________________________________________________________
Mg ha-1 año-1
mm año-1
Erosión ausente o leve
< 10
0,6 *
Moderada
10 - 50
0,6 – 3,3
Alta
50 – 200
3,3 – 13,3
Muy alta
>200
>13,3
___________________________________________________________
* Considera una densidad aparente del suelo de 1,5 Mg M-3
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¿Cuál es la distribución regional en la Argentina?
La erosión eólica afecta principalmente la región árida y semiárida de la Argentina. Ambas zonas
representan aproximadamente el 75% del territorio nacional (gran parte del territorio ubicado al
oeste del meridiano de 64°). La zona árida, dedicada principalmente al pastoreo extensivo,
representa el 60% del territorio de la R. Argentina y recibe una precipitación media anual inferior a
los 400mm. La zona semiárida, dedicada principalmente al pastoreo extensivo y a la agricultura de
secano, ocupa el 15% del territorio nacional. En esta zona las precipitaciones medias anuales varían
de 400 a 600 mm.
La región mas afectada por la erosión eólica, en cuanto a extensión y severidad, es la patagónica,
principalmente las provincias de Chubut y Santa Cruz (Fig. 3; Figs. 4, 5, y 6). Otras provincias con
áreas severamente afectadas por erosión eólica son Buenos Aires, Córdoba, Catamarca, San Juan
(Fig. 7) y San Luis (PROSA-FECIC, 1988).
En la R.A el área afectada por erosión eólica ligera/moderada y severa/grave ascendería al 9% del
territorio nacional (Fig. 3). Se entiende por grado moderado de erosión a una pérdida del 25 al 50%
de la capa superficial del suelo y por grado severo a una remoción superior al 50% de la capa
superficial (Prego, 1988). Muy probablemente la superficie de la R. Argentina afectada por erosión
eólica se encuentre por encima del 9%. En los suelos cultivados (tierras agrícolas) no existen
indicadores de pérdidas de suelo por erosión eólica muy visibles y la evaluación de la severidad o
estado (la lámina de suelo erosionada comparada con una situación bien conservada) del proceso
resulta difícil de establecer. Por el contrario, en las área de pastizales naturales, donde algunos
signos de erosión eólica han modificado profundamente las características superficiales de los
suelos y de la vegetación, la severidad del proceso es mas fácil de evaluar. De todas maneras, en
estos ambientes resulta difícil discriminar entre erosión natural y antrópica.
BIBLIOGRAFÍA
Aimar, S.B., D. Buschiazzo and T. Zobeck. 1998. Wind erosion in loess soils of the semiarid
Argentinean pampas. CD-ROM, 16 World Congress of Soil Science, Montpellier, France.
Castro, J.M. 1983. Manual para la recuperación de áreas erosionadas en la Patagonia. INTA, EEA
Trelew, 101 pp.
Chepil, W.S. 1950. Properties of soil which influence wind erosion: Dry aggregate structure as an
index of erodibility. Soil Science 69: 403-414
Chepil, W.S. and N.P. Woddruff. 1963. The physics of wind erosion and its control. Advences in
Agronomy 15: 211-302.
Fryrear, D.W. and A.Saleh. 1993. Field wind erosion:vertical distribution. Soil Science 155:294300.
Rostagno, 1999. La erosión eólica en un área quemada del nordeste de Chubut. Libro de Resúmenes
de la Reunión Argentina de Ecología, S.M. de Tucuman
Savat, J. 1982. Common and uncommon selectivity in the process of fluid transportation: field
observations and laboratory experiments on bare surfaces. Catena Supplement 1: 139-160.
Wagner, L.E. 2004. An overview of the wind erosion prediction system. Contribution No. 96-205A, USDA-ARS (http://weru.ksu.edu/weps).
Wilson, S.J. and R.U. Cooke, 1980. Wind erosion. In Kirby, M.J. and R.P. Morgan (Eds.) Soil
Erosion, Chapter 7, pp.217-251. J. Wiley & Sons, N.York.
REPUBLICA ARGENTINA
REFERENCIAS
Ligera - moderada
Erosión eólica
Severa - grave
En Tierra del Fuego e Islas Malvinas se carece
de la localización de los datos disponibles
E: 1:10.000.000
Fuente: Fundación para la Educación, la Ciencia y la
Cultura (FECIC)
Centro para la Promoción de la Conservación del
Suelo y del Agua (PROSA). Compilación: R. Mon
Fig. 3. Áreas afectadas por erosión eólica en la R. Argentina.
Fig. 4. Recorte de una imagen satelital Landsat ETM (banda pancromática) del sector sudeste de la
provincia de Río Negro en el que pueden apreciarse distintos frentes de médanos originados en la
costa norte del golfo San Matías, expuesta a los vientos dominantes del sector oeste-sudoeste.
Fig. 5. Recorte de un mosaico satelital ortorectificado del Landsat ETM (banda pancromática), del
área norte de la Meseta de Somuncurá en el sur de la provincia de Río Negro. Las bandas de color
claro corresponden a lenguas de erosión. La mayoría de estas lenguas nacen en las escarpas de
erosión expuestas a los vientos dominantes del oeste, en los cañadones que disectan la vertiente
norte de la meseta. En la parte inferior izquierda pueden apreciarse un conjunto de lenguas de
dimensiones menores, originadas en pequeñas lagunas temporarias.
Fig. 6. Recortes de dos imágenes satelitales Landsat ETM (banda pancromática), correspondientes
al sector suroeste de la provincia de Chubut, en el departamente Río Senguerr. Esta área ha sido
señalada como una de las mas afectada por la erosión eólica en Patagonia (Monteith et al. 1970;
Castro et al. 1980). La forma mas visible de erosión eólica son las lenguas de erosión (bandas de
color claro, alargadas en el sentido de los vientos dominantes del sector oeste). La lengua originada
en la Laguna del Coite (mosaico superior, 1) tiene una longitud de aproximadamente 60 km y un
ancho promedio de 600 m. La velocidad media de avance del frente de médanos, que en su
desplazamiento da origen a la lengua por eliminación de la cubierta vegetal y activación de la
erosión del suelo, es de aproximadamente 600 m año-1, habiéndose registrado avances de hasta
2.000 m en un año (Castro et al. 1980).
kkkmm
Fig. 7. Recorte de un mosaico satelital ortorectificado del Landsat TM (banda 4), del sector sudeste
de la provincia de San Juan (Departamento 25 de Mayo) donde puede apreciarse un extenso campo
de dunas.