Reseña de investigación

¿Qué revela el agua sobre los paisajes tropicales?

Al estudiar la hidrología y biogeoquímica de los paisajes naturales y aquellos alterados por el hombre en las Américas, el sudeste asiático y África, contribuyo a nuevos conceptos que integran los procesos atmosféricos y terrestres, así como el papel de las personas como formadores de ecosistemas.

¿Cómo afectan los fenómenos extraordinarios —desde grandes tormentas o incendios forestales hasta erupciones volcánicas— la composición y el flujo de los ríos?

Cualquier proceso que altere la mayor parte de un paisaje, desde construcciones hasta la agricultura o el fuego, altera la forma en que el paisaje procesa el agua de la lluvia o el deshielo. Estos procesos suelen aumentar la vulnerabilidad a la erosión, y una tormenta grande podría generar más escorrentía y movilizar cantidades masivas de sedimentos mayores a las que se habrían movilizado bajo su anterior cubierta terrestre. Las tormentas más grandes pueden incluso atravesar la protección natural proporcionada por la cubierta intacta de la tierra, y provocar una gran erosión. Los volcanes son otro tema. Ellos crean sus propios paisajes, proporcionando grandes cantidades de material nuevo, abiótico y suelto, derritiendo las cumbres nevadas y los glaciares para provocar fuertes torrentes, y creando su propio clima. Los ríos se convierten en caudales de escombros y lahares; valles y ciudades quedan enterradas. Con las grandes erupciones, los antiguos paisajes desaparecen y deben iniciarse nuevos ciclos de desarrollo de la cubierta terrestre, desgaste y erosión. Krakatoa es un ejemplo famoso.

¿Existen reglas de oro para evaluar confiablemente los procesos en las cuencas?

Un hidrólogo o biogeoquímico experimentado piensa con reglas de oro. ¿Cómo se asemeja una nueva cuenca a las que ya se han observado y medido en detalle? ¿Se trata de una llanura o de una ladera? ¿Es turbia el agua? ¿Qué nos revelan mediciones rápidas, como el pH y la conductividad, sobre el desgaste? Hoy en día, la teledetección es una herramienta fantástica que permite al hidrólogo o biogeoquímico desarrollar una visión tridimensional del paisaje y de la cubierta terrestre río arriba, para poner una cuenca en contexto. Mediciones químicas complicadas y el modelado hidrológico pueden utilizarse para refinar el análisis, pero consumen mucho tiempo y recursos. Los mejores hidrólogos y biogeoquímicos de campo son a menudo los que han estudiado la mayor cantidad de paisajes en el campo.

¿Podemos proporcionar datos de bajo costo para evaluar la conservación del paisaje y la mitigación del impacto humano?

Hoy en día, los datos menos costosos de acceder y utilizar son a menudo de teledetección: imágenes de satélite y modelos digitales de elevación. Estos pueden ser utilizados ​​para poner un paisaje en contexto. El monitoreo hidrológico básico (lluvia, descarga del arroyo y datos meteorológicos básicos) es esencial, y el monitoreo de la calidad del agua (temperatura, conductividad, pH y sedimento suspendido) aporta a la comprensión del impacto humano y el trabajo de mitigación. Una comprensión profunda (¿qué, dónde, cuándo, por qué y quién?), obtenida a través de análisis químicos de sedimentos, componentes principales, nutrientes, oligoelementos y pesticidas puede ser relativamente económica —unas cuantas muestras estratégicas— o costosa, a través de estudios forenses exhaustivos.

¿Puede la comprensión de la erosión y su acoplamiento con el ciclo del agua informarnos sobre la historia del planeta?

Sí, y esto ha sido un interés de por vida para mí. La historia de la Tierra está registrada en rocas sedimentarias, rocas que se han depositado en el ambiente superficial de la Tierra, ya sea bajo agua líquida, aire o hielo. Hay tres divisiones principales: clásticas (depositadas como partículas), químicas (por precipitación química o biológica de un material en solución) y orgánicas (la acumulación de los restos blandos de las plantas). Cada una de estas clases de sedimentos registra información sobre su historia de erosión, transporte (dispersión) y deposición. Los fósiles contenidos dentro de estos sedimentos proporcionan información adicional considerable. Estoy especialmente interesado en los sedimentos clásticos porque el primer paso en su formación es la erosión, que a su vez es controlada en gran parte por la composición del lecho rocoso, el relieve topográfico (plano o empinado), la temperatura (fría, caliente), el nivel de humedad (limitado, lluvia, nieve, hielo) y la cubierta terrestre. Clasificar estos factores de control es uno de los temas permanentes de mi investigación.

Educación

1970-1974, Massachusetts Institute of Technology, B.S. Earth and Planetary Sciences, emphasis in Planetary Physics and Chemistry.

1975-1980, Massachusetts Institute of Technology - Woods Hole Oceanographic Institution Joint Program in Oceanography, Ph.D., emphasis in Chemical Oceanography, with a thesis entitled "Major Element Geochemistry of the Amazon River System."

1980-1981, USGS-GD-Office of Marine Geology, Woods Hole, MA, National Research Council Post Doctoral Fellowship, research project on clay mineralogy.

Publicaciones destacadas

Stallard, R.F., and Murphy, S.F., 2013, A unified assessment of hydrological and biogeochemical responses in research watersheds in eastern Puerto Rico using runoff-concentration relations: Aquatic Chemistry, in press. 

Ogden, F.L., and Stallard, R.F., 2013, Land use effects on ecosystem service provisioning in tropical watersheds, still an important unsolved problem. Proceedings of the National Academy of Sciences, Digital Comment, in press.

Ogden, F.L., Crouch, T.D., Stallard, R.F., and Hall, J.S., 2013, Effect of land cover and use on dry-season river runoff, runoff efficiency and peak storm runoff in the seasonal tropics of central Panama: Water Resources Research, in press.

Coates, A.G., and Stallard R.F., 2013, How old is the Isthmus of Panama? Bulletin of Marine Science, v. 89, n. 3 p.000-000. http://dx.doi.org/10.5343/bms.2012.1076.

Stallard, R.F., 2012, Geology, hydrology, and soils, in Pitman, N., Ruelas I., E., Alvira, D., Vriesendorp, C., Moskovits, D.K., del Campo, Á., Wachter, T., Stotz, D.F., Noningo S., S., Tuesta C., and Smith, R.C., Perú: Cerros de Kampankis: Chicago, Illinois, The Field Museum, Rapid Biological and Social Inventories Report 24, p. 233-242, 318-319, 452 p. [also in Spanish: Geología, hidrología y suelos, p. 76-86, 318-319].

Stallard, R.F., and Murphy, S.F., 2012, Water quality and mass transport in four watersheds in eastern Puerto Rico—Chapter E, in Murphy, S.F., and Stallard, R.F., Editors, Water quality and landscape processes of four watersheds in eastern Puerto Rico: Reston, VA, U. S. Geological Survey, USGS Professional Paper 1789–E, p. 113-152, 292 p. http://pubs.usgs.gov/pp/1789/pdfs/ChapterE.pdf.

Stallard, R.F., 2012, Weathering, landscape equilibrium, and carbon in four watersheds in eastern Puerto Rico—Chapter H, in Murphy, S.F., and Stallard, R.F. , Editors, Water quality and landscape processes of four watersheds in eastern Puerto Rico: Reston, VA, U. S. Geological Survey, USGS Professional Paper 1789–H, p. 199-248, 292 p. http://pubs.usgs.gov/pp/1789/pdfs/ChapterH.pdf.

Stallard, R.F., 2012, Atmospheric inputs to watersheds of the Luquillo Mountains in eastern Puerto Rico—Chapter D, in Murphy, S.F., and Stallard, R.F., Editors, Water quality and landscape processes of four watersheds in eastern Puerto Rico: Reston, VA, U. S. Geological Survey, USGS Professional Paper 1789–D, p. 85-112, 292 p. http://pubs.usgs.gov/pp/1789/pdfs/ChapterD.pdf.

Stallard, R.F., 2011, Landscape processes: geology, hydrology, and soils, in Pitman, N., Vriesendorp, C., Moskovits, D.K., von May, R., Alvira, D., Wachter, T., Stotz, D.F., and del Campo, Á., editors, Perú: Yaguas-Cotuhé: Chicago, Illinois, The Field Museum, Rapid Biological and Social Inventories Report 23, p. 199-210, 272-275, 376 pages. [also in Spanish: Procesos paisajísticos: geología, hidrología y suelos, p. 72-86, 272-275].

Stallard, R.F., Ogden, F.L., Elsenbeer, H., and Hall, J., 2010, Panama Canal Watershed Experiment: Agua Salud Project: Water Resources Impact, v. 12, no. 4, p. 17-20.

Ogden, F.L., Stallard, R.F., Elsenbeer, H., and Hall, J., 2010, Panama Canal Watershed Experiment - Agua Salud Project, in Tarté, A., Soto, E.R., and Messina, E.A., editors, Second International Symposium on Building Knowledge Bridges for a Sustainable Water Future: Panama, Republic of Panama, Panama Canal Authority and UNESCO, p. 168-172.

Stallard, R. F., 1998, Terrestrial sedimentation and the carbon cycle: Coupling weathering and erosion to carbon burial: Global Biogeochemical Cycles, v. 12, no. 2, p. 231-252. 

Stallard, R. F., 1995, Relating chemical and physical erosion: in White, A.F., and Brantley, S.L. eds., Chemical Weathering Rates of Silicate Minerals: Reviews in Mineralogy, v. 31, p.543-564.

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