17 de abril, 2023
Los ríos recuerdan y olvidan
Los ríos son estructuras dinámicas que cambian su forma a lo largo del tiempo. Cuando existe una cierta perturbación, ya sea natural o por actividad humana, los ríos cambian sus características para adaptarse a dichas perturbaciones. Uno de estos cambios corresponde a la deposición o remoción de las partículas del lecho, lo que significa que, cuando las propiedades del flujo lo permiten, el agua es capaz de movilizar granos presentes en el fondo del río y llevarlos a otro sitio. Este transporte de sedimento puede producir cambios importantes en la forma del río a lo largo del tiempo, ya sea cambiando su pendiente, ramificando el cauce principal o aumentando su sinuosidad (Figura 1). Esto último puede incluso formar los muy conocidos meandros o ríos serpenteantes. Pero ¿sabemos cómo y cuándo las rocas se mueven?
Figura 1. A la izquierda, río ramificado en Queenstown, Nueva Zelanda.
A la derecha, río serpenteante en Klamath County, Oregon, Estados Unidos.
La movilidad del sedimento se cuantifica a través de la resistencia que presenta cada partícula frente al movimiento, lo cual es representado mediante un umbral. Cuando la fuerza que ejerce el agua sobre las rocas excede este umbral, estas son transportadas. Usualmente este valor se asume constante para todas las partículas de un determinado tramo del río, aun cuando se ha demostrado que puede variar considerablemente en función de cómo se configura cada grano en específico. La Figura 2 muestra un grupo de partículas del mismo tamaño (color rojo) pero ubicadas en formas distintas, y por lo tanto, con diferente umbral de resistencia. El esquema ilustra este fenómeno desde una vista lateral.
Figura 2. Las partículas azules tienen el mismo tamaño pero distinta exposición al flujo.
Por lo tanto, ambas se oponen de manera diferente al movimiento.
También se ha encontrado que este umbral de movimiento depende del tiempo que transcurre entre cada evento de transporte. Esto se debe al reordenamiento de las partículas del lecho hacia configuraciones más estables, lo que las vuelve más difíciles de mover, tal como se muestra en la Figura 3. A medida que aumenta el tiempo transcurrido desde el último evento, aumenta también el umbral al que se inicia el movimiento.
Figura 3. Magnitud del caudal a lo largo del tiempo y su efecto en las partículas.
El tiempo entre eventos corresponde al periodo comprendido entre dos eventos de gran caudal.
Un estudio reciente sobre el Río Erlenbach, en Suiza, demostró que los ríos dependen de los caudales previos cuando la fuerza ejercida por el agua se encuentra en cierto intervalo. Esto indica que existe un punto a partir del cual el río comienza a recordar! A partir de este determinado caudal, el reacomodo de las partículas construye la memoria del río, donde se estabiliza poco a poco y las rocas son cada vez más resistentes al movimiento. Estos pequeños y sucesivos cambios en la configuración de las partículas actúan como pequeños recuerdos de flujos previos.
La dependencia histórica del río se ve interrumpida luego de eventos de caudal elevado donde es seguro que las partículas del lecho son desplazadas, removiéndolas de sus configuraciones estables y exponiéndolas a las fuerzas que ejerce el agua. Esto facilita su movimiento futuro, ya que se requiere una fuerza menor para superar este nuevo umbral de resistencia donde las partículas están sueltas. Se cree que esta pérdida de memoria está asociada a una significativa movilización de partículas gruesas, aumentando el desorden y reorganizando las partículas del lecho.
En síntesis, se ha encontrado que los pequeños y sucesivos cambios que las partículas del río presentan con el paso del tiempo actúan como recuerdos y construyen la memoria del río frente a futuros desplazamientos. Mientras mayor sea el tiempo que transcurre desde que las partículas fueron desordenadas, mayor será la fuerza necesaria para poder desplazarlas. Este proceso continúa estabilizando el río hasta que una crecida lo suficientemente grande destruya la configuración estable de las partículas y desordene el lecho. Luego de estos grandes caudales las partículas se encuentran más sueltas y existe un menor bloqueo entre ellas, volviéndose más fáciles de mover y olvidando los periodos previos de estabilización.
Referencias
Masteller, C. C., Finnegan, N. J., Turowski, J. M., Yager, E. M., & Rickenmann, D. (2019). History‐dependent threshold for motion revealed by continuous bedload transport measurements in a steep mountain stream. Geophysical Research Letters, 46, 2583–2591. https://doi.org/ 10.1029/2018GL081325.
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