20.1: Procesos Eolios

Los procesos eolios son más efectivos donde el material superficial es fino, seco y suelto. La vegetación impone una fuerza de fricción al viento para reducir su efectividad. Así, lo mejor es un ambiente desprovisto de vegetación. Estas condiciones se cumplen en los desiertos que se encuentran en todos los continentes del mundo. En la mayoría de los casos, la erosión eólica predomina sobre la deposición dejando una superficie de piedras. Sólo una cuarta parte de los desiertos de la Tierra están parcial o completamente cubiertos por arena.

Figura\(\PageIndex{1}\): Parque Nacional Grandes Dunas de Arena. (Cortesía del Servicio de Parques Nacionales)

Aunque menos extensas en su área, las costas de grandes cuerpos de agua son otro ambiente eólico. Aquí, las olas y corrientes suministran material degradado susceptible a la acción del viento.

Los procesos eolios han sido potenciados por la actividad humana en los últimos siglos, especialmente en Asia y África. El uso excesivo del suelo y los recursos de pastoreo en regiones semiáridas y áridas y estacionalmente secas ha provocado una erosión eólica y desertificación extensas.

Erosión Eólica

Toda la superficie sólida de la Tierra está sujeta a la erosión eólica. Es el equilibrio entre la fuerza impulsora del viento y la resistencia de la superficie lo que finalmente determina si los materiales de la superficie se desprenden y transportan lejos.

Factores que afectan la erosión eólica

La capacidad del viento para erosionar la superficie está determinada por dos factores, la densidad del aire y la velocidad del viento. El poder erosivo del viento (E) se da como:

\[E\,=\,V^3\rho\]

donde V = velocidad del viento, y\(\rho\) = densidad del aire. La densidad tiene relativamente poco impacto en la potencia del viento. La fuerza erosiva del viento se relaciona principalmente con su velocidad. Su importancia se ve ya que el poder erosivo varía con el tercer poder de velocidad. Por ejemplo, una duplicación de la velocidad del viento aumenta la potencia erosiva en 8 veces mientras que una triplicación de la velocidad produce un aumento de 27 veces.

Figura\(\PageIndex{2}\): Erosión eólica en pastizales en Nuevo México. (Cortesía NRCS)

La longitud de rugosidad de la superficie (z ₀), un parámetro basado en el tamaño y la distancia entre los objetos de un grupo, tiene un control crítico sobre la velocidad del viento. La hierba, los arbustos y los árboles, imparten un arrastre al viento para reducir su fuerza erosiva. La vegetación también actúa para unir las partículas del suelo a la superficie. Una superficie sin cobertura de vegetación expone el suelo a la fuerza directa del viento haciendo más efectiva la erosión. Así, las regiones secas que carecen de una cubierta protectora de vegetación muestran los efectos de la erosión eólica más que los climas húmedos.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Longitudes de rugosidad (z _o) para varias superficies

Tipo de superficie	z o (cm)
Bosque de abetos	283.0
Huerto de Cítricos	198.0
Gran ciudad (Tokyo)	165
Campo de maíz	84.5
Campo de Trigo	23.0
Hierba	10.0
Cama de Lago Seco	0.003

La cohesión de los materiales superficiales afecta la resistencia de la superficie a la erosión. Las partículas de arcilla presentan un mayor grado de cohesión que la arena. Los suelos ricos en arcilla tienden a resistir la erosión por el viento más que los materiales menos cohesivos. Por lo tanto, las arcillas requieren una velocidad umbral mucho mayor para el desprendimiento de lo que cabría esperar. La cohesión también puede ser proporcionada por un agente cementante. El carbonato de calcio y otras sales comunes a las regiones desérticas depositadas en los huecos interpartículas se endurecen y unen las partículas.

Características de la erosión eólica

Los paisajes formados a partir del trabajo del viento resultan de la eliminación de partículas finas o de los efectos esculpidos del material en movimiento. La deflación levanta y elimina las partículas sueltas de la superficie. Los desiertos donde suelos de partículas mixtas han sido erosionados de finos dejan atrás una superficie similar a adoquines llamada rezago del desierto o pavimento desértico. El pavimento entrelazado de piedras protege la superficie subyacente del viento. Si se altera, la superficie queda sujeta a erosión. Tal ha sido el resultado de la degradación superficial por actividades militares en las regiones desérticas del norte de África durante la Segunda Guerra Mundial (así como posteriores conflictos librados en las regiones desérticas del Medio Oriente).

Figura\(\PageIndex{3}\): Vialidad antigua nativa americana cortada a través de pavimento, Valle de la Muerte, California. (Cortesía USGS)

La deflación también puede resultar en depresiones por explosión, cuencas que varían en tamaño desde menos de un metro hasta muchos metros de profundidad. La erosión química de los materiales de cementación afloja la cohesión de las partículas para permitir la erosión eólica. Algunas depresiones extremadamente grandes como la Depresión de Qattara en el desierto occidental de Egipto son parcialmente resultado de la deflación.

Figura\(\PageIndex{4}\): Roca esculpida por el viento, Utah. (Cortesía NRCS)

Las partículas de arena levantadas libres de la superficie pueden “chorro de arena” superficies de roca en un proceso llamado abrasión. La abrasión da forma y pule el lecho rocoso expuesto. La abrasión se restringe a una distancia de aproximadamente uno o dos metros por encima de la superficie porque los granos de arena se levantan a corta distancia. Los ventiladores son rocas facetadas lisas que a menudo tienen una superficie pulida que resulta de la abrasión. A una escala mucho mayor, se forman crestas alargadas llamadas yardangs por la abrasión y racionalización de estructuras rocosas orientadas paralelas a la dirección predominante del viento. La abrasión ocurre en el extremo de barlovento mientras que el desinflado elimina el material del extremo de sotavento. Los arqueólogos han sugerido que la Gran Esfinge de Giza, Egipto se forma parcialmente a partir de un yardang.

Transporte de arena

Gran parte de nuestro conocimiento sobre el transporte de arena se remonta a las décadas de 1930 y 1940, cuando el brigadier británico Ralph A. Bagnold realizó experimentos mientras estaba estacionado en el desierto del norte de África. La arena generalmente comienza a moverse cuando el viento alcanza una velocidad de aproximadamente 4.5 m/seg. Al principio, la arena exhibe un movimiento rodante llamado tracción o fluencia superficial. Aproximadamente del 20 al 25% del transporte total de arena durante las tormentas de arena ocurre por tracción. A medida que aumenta la velocidad del viento, los granos son levantados al aire por ráfagas de viento.

Figura\(\PageIndex{5}\): Granos de arena saladora (Cortesía USGS)

Una vez en el aire, los granos de arena viajan a favor del viento y luego vuelven a caer a la superficie a varios centímetros de su punto de origen. Las partículas de polvo más finas se levantan de la superficie y se suspenden en el aire a alturas mucho mayores que los granos de arena más pesados. Con fuertes vientos y turbulencias, los granos de arena pueden elevarse hasta 2 metros y recorrer una distancia de 10 metros o más. Cuando un grano de arena de sedimentación impacta en la superficie, envía otro grano de arena al aire para viajar en dirección a favor del viento. Ver este proceso en acción hace que la arena parezca estar rebotando a lo largo de la superficie. Llamamos a este proceso saltación que representa del 75% al 80% del transporte de arena sobre dunas de arena. Una vez que comienza la saltación, el transporte puede continuar bajo velocidades de viento algo más bajas.

Las tormentas de polvo están compuestas principalmente de material fino que reduce fácilmente las visibilidades a unos pocos metros y puede persistir durante horas. Durante un período seco prolongado, cantidades extraordinarias de valioso suelo superior fueron despojadas de las Grandes Llanuras durante el período “Dust Bowl” de la década de 1930. Las condiciones más húmedas regresaron y la aplicación de técnicas de conservación del suelo han reducido considerablemente los efectos erosivos del viento. Las tormentas de arena son sistemas enfurecidos de arena soplando y picando que viajan uno o dos metros por encima de la superficie.

Figura\(\PageIndex{6}\): Tormenta de arena que arrasa sobre el estado de Qatar en el Golfo Pérsico corriendo hacia el sur hacia el sureste de Arabia Saudita y los Emiratos Árabes Unidos. Un importante sistema de baja presión y nivel superior sobre el suroeste de Asia provocó una serie de tormentas que azotaron la región. Fotografiado por la tripulación de la Estación Espacial Internacional el 15 de febrero de 2004. (Cortesía del Centro Espacial Johnson de la NASA)

Un fenómeno extraño que ha desvirtuado a las generaciones es el sonido que la arena en movimiento puede hacer a medida que se transporta a través de la superficie. En aproximadamente 30 lugares alrededor del mundo, un zumbido sostenido resuena de estas dunas resonantes cuando las condiciones del viento son las adecuadas. Los geocientíficos se han preguntado desde hace mucho tiempo qué causa las “dunas en auge”. [Ver "Dunas en auge" de NOVA ScienceNow].