Investigadores del BIFI-Unizar identifican las leyes de organización que explican el crecimiento de los deltas fluviales

 Los deltas de los ríos son algunos de los paisajes más vitales y, a la vez, más amenazados del planeta. Un equipo internacional de investigadores, entre los que figura Alejandro Tejedor, del Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) y del Dpt. de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza, ha publicado en la revista Science un estudio que revela las leyes estadísticas subyacentes a la estructura de estas redes de canales y su capacidad para construir territorio (10.1126/science.ady6805 ).

Hacia una teoría unificada del paisaje fluvial
Durante décadas, la geomorfología ha utilizado la "Ley de Hack" para describir la organización de las cuencas de drenaje en las montañas, donde los ríos convergen. Sin embargo, se consideraba que esta norma no era aplicable a los deltas, sistemas donde el flujo se ramifica en múltiples canales distributarios para transportar y depositar sedimentos en el mar.

El estudio, titulado "Apparent Hack’s Law in River Deltas", cambia este paradigma al demostrar, mediante un exhaustivo análisis de datos globales, que los deltas siguen relaciones de escala casi idénticas a las de las cuencas de montaña. El equipo de investigación ha identificado una conexión directa entre la longitud de los canales y el denominado "área de alimentación sedimentaria" (nourishment area): el terreno que cada ramal es capaz de sustentar mediante el aporte de sedimentos. Sin embargo, el trabajo va más allá y revela una sorprendente dualidad: aunque a nivel global todos los deltas parecen seguir esta ley de forma unificada, a nivel local coexisten dos formas muy distintas de crecimiento (redes uniformes y compuestas), demostrando que la simplicidad global y la variabilidad local coexisten en la naturaleza.

Predecir el futuro en un clima cambiante
"Los deltas son paisajes extremadamente dinámicos, hogar para millones de personas globalmente, y esenciales para la biodiversidad y la seguridad alimentaria global, pero están bajo una presión sin precedentes debido al aumento del nivel del mar y otros factores de presión antropogénicos", explica Alejandro Tejedor, coautor del estudio e investigador en el BIFI. "Este descubrimiento nos da una herramienta fundamental: si conocemos la estructura de la red de canales, podemos entender mejor cómo se distribuye el sedimento y qué zonas del delta tienen más probabilidades de sobrevivir o desaparecer bajo el océano".

El trabajo revela que la organización espacial de estas redes no es aleatoria, sino que responde a una eficiencia geométrica que permite al delta expandirse de manera predecible. Esta autoorganización estructural puede servir como una regla práctica para científicos y gestores ambientales en su labor de modelar la vulnerabilidad de regiones densamente pobladas, como los deltas del Ganges, el Mississippi o el Mekong.

El papel de la Física de Sistemas Complejos
La investigación ha sido liderada por la Universidad de Texas Rio Grande Valley y cuenta con la colaboración de expertos de la Universidad de Illinois y la Universidad de California Irvine, y la Universidad de Texas en Austin.

La participación de Alejandro Tejedor subraya la importancia de la física de sistemas complejos para resolver problemas geológicos y ambientales. El uso de herramientas de análisis de redes y modelos matemáticos avanzados ha sido clave para realizar este estudio global donde emergen leyes estadísticas universales. Estos hallazgos abren una nueva vía para profundizar en nuestro entendimiento de sistemas tan críticos y vulnerables como los deltas fluviales.

El BIFI (Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos) es un centro de investigación de la Universidad de Zaragoza que destaca por su carácter multidisciplinar, aplicando métodos de la física y la computación a campos que van desde la biología a la geología, buscando soluciones a desafíos globales mediante el estudio de sistemas complejos.

Se adjuntan fotos de Alejandro Tejedor así como de varias figuras sobre el estudio.

Figura. Gran variabilidad en la morfología de los deltas y en la arquitectura de sus redes de canales. El mosaico muestra vistas satelitales de los deltas del Ebro, Paraná, Ganges-Brahmaputra-Meghna (GBM), Wax Lake, Selenga y Amazonas. A pesar de estas enormes diferencias visuales y geográficas, la investigación demuestra que el crecimiento de todos ellos se rige por leyes matemáticas universales

Figura Resumen. La geometría universal de los deltas fluviales. A pesar de la enorme diversidad visual y geográfica de los deltas en el mundo (A), la investigación ha demostrado que todos parecen seguir una misma ley matemática de crecimiento (B). Esta "regla de oro", que relaciona la longitud de los canales con la cantidad de tierra que sustentan, es sorprendentemente casi idéntica a la Ley de Hack (C), utilizada durante décadas para describir cómo se organizan los ríos en las montañas. No obstante, el estudio desvela que esta aparente universalidad global esconde, a nivel local, dos patrones de crecimiento muy distintos.

Figura. Imagen satelital del delta del río Yukón muestran los sedimentos fluyendo hacia el norte a través del río antes de dispersarse en Norton Sound (estrecho de Norton). Esta imagen en color verdadero fue capturada a partir de datos del satélite Copernicus Sentinel-2 L2A el 23 de julio de 2024.

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