WP4 - Variabilità delle dinamiche oceanografiche, impatto sugli ecosistemi marini profondi e scenari futuri

Il Work Package (WP4) “Variabilità delle dinamiche oceanografiche, impatto sugli ecosistemi marini profondi e scenari futuri” è costituito da tre tematiche focalizzate sui processi biologici determinati dalle dinamiche biologiche, sulla circolazione profonda e su quella superficiale. I principali risultati scientifici raggiunti sono:

A1- Identificazione della variabilità di processi fisici, biogeochimici e biologici della colonna d’acqua profonda

Uno dei risultati principali è stata l’individuazione dei modi dominanti di variabilità temporale in alcuni tra i principali mari italiani: Tirreno, Stretto di Sicilia e Ionio. La circolazione è stata osservata da dati sperimentali e simulata con modelli numerici a varie scale e di diversi tipi, su periodi piuttosto lunghi, dell’ordine dei venti anni. Gli studi sulla variabilità della circolazione si sono rivelati utili per affrontare alcune tematiche relative alla comprensione dei meccanismi che regolano il ciclo del Carbonio (POC – Carbonio Organico Particolato - e DOC – Carbonio Organico Disciolto). In particolare, come area di riferimento, si è scelta la regione meridionale del mar Tirreno dove sono disponibili dati storici (idrologici e bio-geochimici), si è studiato il ruolo delle strutture di mesoscala e la variabilità della concentrazione del DOC. In questo contesto, è stato messo in evidenza il ruolo delle strutture anticicloniche come aree in cui il DOC viene intrappolato e dove la sua concentrazione può assumere livelli elevati in maniera persistente.

Temperatura superficiale del Mediterraneo Centrale

Ricostruzione spaziale di un modo di variabilità della circolazione tirrenica caratterizzato da un periodo di 6 anni

 

A2 - Circolazione e mescolamento abissale e legami con la circolazione superficiale e intermedia

Questi studi sono stati focalizzati sul sistema Adriatico-Ionio e si sono sviluppati lungo due filoni: il primo è rivolto all’effetto del clima sulla sua circolazione e sulle sue caratteristiche termoaline. Questa ricerca ha considerato North Atlantic Oscillation e Mediterranean Oscillation Index, nonché la loro relazione con le caratteristiche termoaline e il livello marino, che dà un’idea del diverso funzionamento dei due bacini: l’Adriatico più influenzato dall’atmosfera e lo Ionio la cui dinamica appare più legata a meccanismi interni. Il secondo filone di ricerca riguarda l’effetto della circolazione e dell’interazione mare-atmosfera sull’attività biologica: si è notato come le caratteristiche fenologiche del fitoplancton varino in funzione della circolazione nello Ionio e degli scambi di buoyancy e di calore tra l’atmosfera ed il mare, che influenzano il rapporto tra profondità del nutriclino e profondità del mixed layer.

Coefficiente di correlazione tra 1a) la temperatura superficiale e l’indice NAO invernale (gennaio, febbraio e marzo) e 1b) tra livello del mare e l’indice NAO invernale

Medie interannuali (1998-2012) dei parametri fenologici DSfirst (data di inizio della fioritura), DSmain (data di inizio del picco principale di chlorofilla), DELTAmain (durata della fioritura) e CHLmax (massimo di chlorofilla) – prima colonna a sinistra. DELTAmain è espresso in giorni mentre CHLmax in mg m-3.  La colonna centrale mostra le anomalie della metrica rispetto alla media pluriennale per la circolazione ciclonica (colonna centrale) e per la circolazione anticiclonica (colonna a destra). Lo Ionio era interessato dal regime ciclonico tra il 1999 e il 2005 mentre da quello anticiclonico tra il 2007 e il 2010

A3 - Processi dello strato superficiale mescolato, risposta a eventi estremi atmosferici e impatto sull’ecosistema

Sono state condotte indagini sulla risposta della componente biotica dell’ecosistema ad eventi atmosferici che influenzano la turbolenza marina a scale piccolissime. Attraverso l’utilizzo di uno strumento prototipale progettato ad hoc dalla SZN è stato possibile descrivere la risposta fisiologica alla microturbolenza da parte di tre specie di diatomee centriche (Chaetoceros decipiens, Thalassiosira rotula e Skeletonema marinoi), che hanno risposto in maniera diversa allo stimolo applicato, con risultati di grande novità nel campo dell’oceanografia biologica.

Gli studi sull’effetto di eventi atmosferici anomali sulla porzione superficiale della colonna d’acqua sono stati approfonditi in termini di variabilità climatica. La turbolenza indotta da venti intensi favorisce la penetrazione di calore in profondità; mentre questo segnale in superficie scompare nel giro di poche settimane, si è visto che nello strato subsuperficiale può permanere per mesi, dunque con ricadute su scale temporali più lunghe.

Strumento prototipale progettato dalla SZN per la generazione della microturbolenza isotropica attraverso il metodo delle griglie oscillanti verticalmente

Il TLC (Tropical-like cyclone) Qendresa I sul Mediterraneo Centrale, 7 Novembre 2014