Download transporte regional de polen en la provincia de buenos aires

TRANSPORTE REGIONAL DE POLEN EN LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES,
ARGENTINA

María Isabel Gassmann(1) y Claudio Fabián Pérez(2)
(1) Dpto. de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos, FCEN, Universidad de Buenos Aires
(2) Laboratorio de Palinología, FCEN, Universidad de Mar del Plata
RESUMEN
Los estudios de transporte regional de polen aerobiológico en América del Sur se encuentran, en
general, circunscriptos a los realizados en el área de muestreo. En la literatura no es común
encontrar estudios de transporte regional o extraregional de taxones polínicos no locales
muestreados en puntos fijos. En este trabajo se presenta un estudio de transporte de una especie
arbórea no local para el área de la ciudad de Mar del Plata (Argentina), donde se realizaron
observaciones continuas de concentración de polen durante octubre a diciembre de 1995. La especie
Celtis observada dentro del espectro polínico del área de Mar del Plata, se caracteriza por ser de tipo
alergénico para la población sensible. Se utilizó el modelo regional HYSPLIT para estudiar las
trayectorias retrógradas de transporte de polen desde el punto de muestreo. Para correr el modelo se
utilizaron los campos horarios (cada 6 hs) reanalizados del NCEP (NOAA). Se pudo obsevar que en
general la ubicación de un anticiclón al este de la costa argentina produciría un transporte desde la
región nativa de esta especie (al norte de la provincia de Buenos Aires) hacia el área de la ciudad de
Mar del Plata.
Palabras clave: polen, trayectorias, modelo regional.
ABSTRACT
Studies of regional aerobiological pollen transport in South America are, in general, circumscribed
to those made in the sampling area. In references it is not common to find studies of nonlocal
regional or extraregional pollen taxa transport observed at fixed points. In this work it is shown a
study of transports of a nonlocal arboreal species for the area of Mar del Plata City (Argentina),
where continuous pollen concentrations observations were made during October to December of
1995. The Celtis species observed within the pollination spectra in the area of Mar del Plata, shows
an allergological importance for sensitized population. The regional model HYSPLIT was used to
study backward trajectories of pollen transport from the sampling point. In order to run the model 6
Autor de Correspondencia: Dpto. de Cs. de la Atmósfera y los Océanos, Piso 2 Pabellón 2, Cdad. Universitaria C1428EHA - Buenos Aires, Argentina. E-mail: [email protected].
hourly NCEP's reanalysed fields were used. It was observed that in general the location of a high
pressure system East from the Argentine coast would produce a transport from the native region of
this species (in the North of the Buenos Aires province) towards the area of the Mar del Plata City.
Key words: pollen, trajectory, regional model.
1. Introducción
En el área de la aerobiología numerosos autores estudiaron el transporte de gran escala de
distintas especies polínicas en Europa, Estados Unidos y Japón (Johansen and Hafsten, 1988;
Johansen, 1991; Hjelmroos, 1991; Cabezudo et al, 1997) a partir de muestras de concentración en
aire o a través del modelado de procesos de dispersión de mesoescala (Kawashima and Takahashi,
1995).
Una vez emitidas las partículas se encuentran sujetas a procesos de difusión de la microescala,
mesoescala y escala sinóptica. Durante las horas diurnas y bajo condiciones de vientos débiles los
movimientos verticales inducidos por la turbulencia térmica aumentan en intensidad, especialmente
durante los períodos cálidos del año. Las partículas emitidas son difundidas dentro de la capa límite
atmosférica mezclada ya sea por procesos de la turbulencia de la capa límite o por algún sistema de
mesoescala que pudiese estar presente, pudiendo llegar el caso de ser transportados hacia la
atmósfera libre a través de procesos de convección profunda que permite el intercambio de aire
entre la capa límite atmosférica y la atmósfera libre. Este tipo de procesos suele encontrarse
particularmente durante el desarrollo diurno de la capa límite, o con turbulencia asociada a sistemas
convectivos. Entonces las plumas o puffs definidos que comúnmente se estudian en la microescala,
pierden identidad y terminan suspendidos en una masa de aire contaminada, movida por los
sistemas sinópticos.
No existen trabajos del tipo anteriormente nombrados en el área de Sudamérica. En este
trabajo se realiza un estudio del transporte de polen suspendido en el aire a través de largas
distancias dentro de Argentina. Para ello se estudiaron las trayectorias retrógradas de partículas
muestreadas en la ciudad de Mar del Plata y de este modo analizar la coincidencia con las zonas
emisoras de una especie polínica seleccionada, que en este caso es Celtis. De acuerdo con Pérez
(2000) las concentraciones de esta especie en el espectro polínico arbóreo observado en la ciudad de
Mar del Plata se ubica entre las más importantes. Y la información disponible muestra que tiene una
importancia alergénica, ya que causa reacciones positivas en la población sensibilizada (Latorre,
1997). Se presenta una descripción del área de estudio y de las regiones típicas de desarrollo de la
especie arbórea elegida, la información meteorológica y la metodología utilizada. Luego se
presentan los resultados obtenidos y la discusión de los mismos.
2. Descripción del área de estudio
El área de la ciudad de Mar del Plata (37.59 S, 57.33 W) ya fue descripta en Gassmann et al
(2002). Se trata de una ciudad costera en la Provincia de Buenos Aires (Argentina) con una
población aproximada de 700.000 habitantes. Al oeste de la ciudad se encuentra el sistema serrano
de Tandilia, que posee elevaciones de algunas decenas de metros. Durante el invierno, la circulación
predominante del viento está regida por los oestes, con pasajes frontales provenientes de la zona
subpolar, mientras que en verano, la penetración del anticiclón permanente del Atlántico Sur puede
llegar hasta esas latitudes. Prohaska (1970) describe los resultados de un estudio realizado con datos
horarios de un año de la brisa de mar-tierra y su contraparte nocturna de brisa de tierra-mar en el
área de la ciudad de Mar del Plata. Estos indicaban que la brisa de mar-tierra en esa zona estaba
relacionada con la ocurrencia de direcciones de viento del sector NE-SE, mientras que la brisa
nocturna la relacionó con las direcciones de viento provenientes del sector W-N.
Diferentes especies de Celtis pueden ser encontradas tanto en zonas rurales como urbanas del
norte de la provincia de Buenos Aires. Además se trata de una de las pocas especies arbóreas nativas
de la región (Nitiu, 2003), pero que no se encuentra presente en los censos realizados en la ciudad
de Mar del Plata y sus alrededores.
3. Información Utilizada
Para este estudio se estudiaron las trayectorias seguidas por granos de polen de Celtis, ya que
se trata de una especie no nativa para la región de Mar del Plata y fue uno de los taxones arbóreos
muestreados. El período de muestreo abarcó desde octubre de 1995 a febrero de 1996, y fue
realizado por el Laboratorio de Palinología de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la
Universidad de Mar del Plata.
Los datos meteorológicos utilizados para el modelo de trayectorias fueron los datos de
reanálisis del NCEP para los meses de octubre, noviembre y diciembre de 1995 (NCEP Reanalysis
data provided by the NOAA-CIRES Climate Diagnostics Center, Boulder, Colorado, USA, from
their Web site at http://www.cdc.noaa.gov/). Son datos globales en puntos de grilla con una
resolución espacial de 2.5 cada 6 h (00, 06, 12, 18 UTC). En la vertical los datos se encuentran
distribuidos en 17 niveles de presión (1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100,
70, 50, 30, 20, 10 hPa). Las trayectorias retrógradas fueron calculadas partiendo desde la ciudad de
Mar del Plata (37 56’ S, 57 35’ W).
Estos mismos datos fueron utilizados para graficar los campos sinópticos diarios de presión en
superficie reducida a nivel del mar.
4. Metodologías
Modelo de trayectorias
Para el modelar las trayectorias de las nubes polínicas se utilizó el modelo regional HYSPLIT
(http//:www.arl.noaa.gov/ready.html). The Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)
model (Draxler and Hess, 1997, 1998) es un modelo que computa simulaciones de trayectorias tanto
hacia adelante como retrógradas, utilizando la información meteorológica surgida de las salidas de
los modelos de pronóstico meteorológicos, e interpolando esta información a una grilla interna en
3D. El tope del modelo está en 10000 m.
El método de cálculo del modelo es un híbrido entre las aproximaciones Eulerianas y
Lagrangianas. Tanto la advección como la difusión se calculan en entorno Lagrangiano, mientras
que las concentraciones se calculan en puntos de grilla fijos (euleriano). Los datos de viento en
todas sus componentes son los provistos por el modelo meteorológico utilizado.
El método de integración es el utilizado en el análisis de trayectorias realizado por Draxler
(1996). El tiempo de integración varía a lo largo de la simulación, debido a que el modelo requiere
que la distancia de advección por paso de tiempo debe ser menor al espaciamiento entre puntos de
grilla, dependiendo directamente de la velocidad de transporte máxima. Esta velocidad de transporte
se obtiene como la velocidad de transporte máxima de la partícula o puff durante la hora previa.
Los cálculos se realizan utilizando información meteorológica en punto de grilla con
variaciones temporales utilizando campos archivados. La trayectoria de una partícula o puff, o el

cambio del vector posición  p con el tiempo se expresa como:
 
 
 


p( t  t )  p( t )  0.5 V ( p , t )  V ( p( t )  V ( p , t )t , t  t ) t
 
donde V ( p , t ) es el promedio del vector velocidad tridimensional.


Muestreo polínico
El muestreo de polen se realizó sobre el techo de la estación meteorológica Mar del Plata Aero
(MdPA) ubicada aproximadamente unos 8 km al norte de la ciudad de Mar del Plata. Para el
muestreo se utilizaron captadores aerobiológicos tipo Burkard de recambio semanal. El período de
observaciones considerado abarcó desde mediados de octubre de 1995 al febrero de 1996. La
elaboración y el recuento de las muestras se realizó de acuerdo a técnicas standard (Pérez y Paez,
1998) contándose las horas pares (Gassmann et al, 2002).
5. Resultados
En la Figura 1 se presentan las concentraciones de granos de polen Celtis colectados en el área
suburbana a rural de la ciudad de Mar del Plata durante el período de muestreo. Se puede observar
que durante determinados días la cantidad de polen muestreado fue de gran magnitud, teniendo en
cuenta que las fuentes no se ubican en las inmediaciones del sensor. Entre los días con captura de
polen Celtis se estudiaron particularmente el 31 de octubre, y los días de noviembre 1, 2, 14, 20, 23
y 29. En la Figura 2 ha sido graficada la intensidad de la componente meridional del viento en la
ciudad de Mar del Plata. A partir de la misma se puede observar que durante los días estudiados el
viento tuvo preponderantemente componente norte, y por lo tanto facilitó el transporte de polen
desde el área de emisión hasta el área de muestreo.
80
Celtis
70
CANTIDAD DE GRANOS
60
50
40
30
20
10
29-Dec
22-Dec
15-Dec
11-Dec
5-Dec
30-Nov
26-Nov
22-Nov
18-Nov
13-Nov
8-Nov
30-Oct
24-Oct
20-Oct
-10
3-Nov
0
FECHA
Figura 1: Concentración (gr/día) de polen Celtis observado en Mar del Plata
En la Figura 3 (-a, -b, -c) se observan las trayectorias retrógradas calculadas utilizando el
modelo HYSPLIT durante los días estudiados separados en patrones típicos. De la modelización del
transporte de polen se desprende que los granos fueron liberados por las anteras de las flores entre 6
a 18 hs antes de la captura por el muestreador.
15
12
Com ponente Sur
9
6
u (m/s)
3
0
-3
-6
-9
-12
Com ponente Norte
-15
20 24 28
1
5
OCT UBRE
9
13 17 21 25 29
NOV IEM BRE
3
7
11 15 19 23 27
DICIEM BRE
Figura 2:Componente meridional del viento en Mar del Plata durante el período de monitoreo.
La Figura 3-a corresponde al transporte de polen de los días 31, 1, 2 y 29. Las trayectorias
muestran que el área de donde provienen los granos de polen coincide con la ubicación de las
fuentes, ubicadas al norte de la ciudad de Mar del Plata. En la Figura 4 se observan los campos
sinópticos de superficie medios diarios para los días que fueron estudiados. Estos campos fueron
obtenidos a partir de los reanálisis del NCEP. Durante los días 31, 1, 2 y 29 un anticiclón localizado
al este del país produjo viento con componente N-NW en el noreste de la provincia de Buenos Aires
(Fig. 4 a, b, c y g). En los días 31, 1 y 2 hubo una vaguada en el centro oeste del país. En el caso del
día 29, el anticiclón fue más débil y estaba localizado en el S de Brasil, mientras que la vaguada se
ubicó más al este que en los casos anteriores. Debido a esto las trayectorias retrógradas muestran
inicialmente provenir desde la región S de la provincia para ese día. Las concentraciones observadas
en esos días fue de aproximadamente entre 28 a 33 granos por día (Figura 1). En el día 29 a
diferencia de los anteriores, las fuentes de polen se encontrarían más cerca de la ciudad de Mar del
Plata, debido al cambio de dirección observado en las trayectorias. Este hecho estaría corroborado
por una mayor concentración de polen muestreado en la trampa (52 granos/día), respecto de las
observadas los días 31, 1 y 2.
a
b
c
Figura 3: Trayectorias retrógradas de polen Celtis. Las trayectorias comienzan en 37 56’ S, 57
35’ W.
Los días 14 y 20 de Noviembre el anticiclón que produjo transporte desde el N hacia Mar del
Plata (Figura 4 d y e), se ubicó levemente más al S que en los casos anteriormente descriptos,
produciendo viento con componente N y NE sobre el E de la provincia de Buenos Aires. Ello
indicaría que, ya que las trayectorias son mayormente de tipo marítimo, para que se observaran estas
concentraciones de Celtis en la trampa en las afueras de la ciudad, las fuentes tuvieron que estar
mucho más cerca que en los casos anteriores. Los valores de las concentraciones observadas el 14 y
el 20 apoyarían esta hipótesis, ya que los valores de concentración observados en esos días fue de 59
y 71 granos/día.
Date: 10/31/1995
a
Date: 11/14//1995
d
Date: 11/29/1995
g
Date: 11/01/1995
Date: 11/20/1995
b
e
Date: 11/02/1995
Date: 11/23/1995
c
f
Figura 4: Campos medios diarios de presión a nivel del mar (hPa) en días selectos durante el
período: 31/10/95 to 29/11/95.
Durante el día 23 pudo observarse en la zona de Mar del Plata la presencia de un débil
anticiclón ubicado sobre la región, con gradientes de presión débiles (Figura 4 f. Esto permitió la
formación de una brisa de mar durante las horas diurnas que transportaron el polen desde zonas
rurales al norte de la ciudad hacia el mar, para luego retornarlo a ella. Debido a la trayectoria de la
nube polínica, la distancia recorrida y la dispersión que tuvo la nube de polen durante su recorrido,
las fuentes de Celtis deberían haber sido cercanas, ya que la concentración observada fue similar a
las observadas en los días 31, 1 y 2.
A lo largo de todas las simulaciones los granos de Celtis permanecieron a una altura que
oscilaba entre los 50 y 250 m por sobre el nivel del terreno. En todo momento el transporte se
realizó dentro de la capa límite atmosférica. Es de esperar que algunas simulaciones a mayor altura
también demuestren el transporte de granos hacia la ciudad de Mar del Plata. Sin embargo, en
alguno de los casos en los cuales la altura sugerida para los granos de polen fue muy elevada, la
dirección de las trayectorias no indicaba un transporte hacia esa ciudad (no se muestra en las
figuras). Por lo tanto, es de esperar que los granos capturados en Mar del Plata hayan permanecido a
lo largo de todo su transporte dentro de la capa límite atmosférica.
6. Conclusiones
El monitoreo del espectro polínico realizado en la ciudad de Mar del Plata durante octubre de
1995 a febrero de 1996, permitió determinar la presencia dentro de ese espectro de especies
polínicas regionales. A través de los campos meteorológicos diarios de se pudo observar como los
sistemas meteorológicos transcientes de latitudes medias en el hemisferio sur contribuyeron a este
transporte regional de la especie polínica en cuestión.
En el caso de polen Celtis, el transporte estuvo en todos los casos relacionado con la ubicación
de un sistema anticiclónico en el este del continente. El período de transporte fue inferior a 24 hs y
los granos de polen no fueron transportados por fuera de la capa límite atmosférica, permitiendo la
llegada de una especie alergénica no local a la ciudad de Mar del Plata.
Agradecimientos: El presente trabajo se realizó con el apoyo del subsidio de la Universidad
de Buenos Aires IX-106/01. Los datos meteorológicos de superficie fueron cedidos por el Servicio
Meteorológico Nacional de Argentina y Universidad de Mar del Plata.
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