MUTAMENTI CLIMATICI: Il ruolo dell oceano

Transcript

1 MUTAMENTI CLIMATICI: Il ruolo dell oceano VINCENZO ARTALE ENEA CASACCIA

2 L oceano è una componente essenziale del sistema climatico L oceano è responsabile di circa il 50% del trasporto di calore tra le basse e le alte latitudini, necessario per compensare lo sbilancio radiativo tra il polo e l equatore L oceano agisce come un formidabile buffer che può contenere una quantità enorme di calore e di componenti chimici come la CO 2 La rappresentazione della variabilità dell oceano avviene attraverso l uso di modelli numerici

3 A scala globale la circolazione oceanica è controllata dal vento e dai flussi di calore e acqua dolce

4 Circolazione Termoalina Per circolazione termoalina si intende la circolazione globale oceanica causata dalla variazione di densità delle masse d'acqua. La densità è determinata dalla temperatura (termo-) e dalla salinità (-alina) delle acque.

5 Visualizzazione della salinità e della temperatura

6 Formazione di acque profonde Indotta dalla instabilità verticale della densità Le aree di formazione si trovano alle alte latitudini ed in particolare nel mare della Groenlandia e nel mare di Labrador nel mare di Weddell (penisola Antartica) Mar Mediterraneo (Golfo del Leone) Mar Rosso

7 deep mixing is not occuring by simple overturning of surface mixing layer, but rather through a complex hierarchy of mixing scales and dynamical processes (Gascard, 1983)

8

9 I TRASPORTI OCEANICI Dai tropici le acque calde superficiali salgono verso nord. Alle alte latitudini l acqua si raffredda rilasciando calore all atmosfera e moderando il clima invernale nella regione nordatlantica. Qui le acque più fredde (e più dense) si inabissano e fluiscono verso sud alimentando il trasporto sul fondo dell oceano. (Illustrazione di Jack Cook, WHOI)

10 Stabilità della circolazione oceanica Variazioni della circolazione oceanica avrebbero effetti drammatici sul clima perché produrrebbero forti modifiche al trasporto di calore verso il Polo. Si hanno evidenze di rapide transizioni tra periodi caldi e freddi avvenute nel passato. È essenziale capire i processi che possono determinare cambiamenti della circolazione oceanica globale. È importante studiare la sensibilità della circolazione oceanica attuale alle perturbazioni. È necessario individuare le aree chiave (i talloni di Achille) che possono rispondere più rapidamente a tali perturbazioni esterne.

11 Le Soglie: Risposte fortemente discontinue alle variazioni climatiche Esempi di processi a soglia: estinzioni di specie, epidemie, ecc. Risposte: Processo a soglia Processo graduale Time

12 La circolazione atlantica attuale ha struttura ad una cella con flusso caldo superficiale verso nord e flusso freddo profondo verso sud.

13 Moti liberi di oscillazione del sistema oceano-atmosfera: Nao

14 Circolazione del Mediterraneo

15

16

17

18 Tendenze lineari di SST annuali ( C/anno) relative al periodo ( ) C/year

19 Anomalie delle SST ( C) rispetto alla media del periodo years moving average Da Marullo et al.,enea-cnr-isac, 2007, work in progress

20 Sintesi

21 In conclusione abbiamo che : L oceano si sta riscaldando in modo non uniforme con notevole variabilità temporale e spaziale ~0.3 W/m2 dal 1955, ~0.8 W/m2 dal 1993 la salinità sta cambiando Si abbassa alle alte latitudini, si alza nelle aree sub-tropicali biogeochimica oceanica sta cambiando il carbonio aumenta,118±19 PgC dal 1750 il ph e l ossigeno nel termoclino diminuiscono il livello medio del mare sta aumentando in modo non uniforme con notevole variabilità temporale e spaziale 1.8±0.3 mm/anno dal 1950 (25% sterico) 3.1±0.4 mm/anno dal 1993 (50% sterico)

22 SCENARI!!!! Per sua natura il sistema climatico è un sistema complesso non riproducibile in laboratorio, quindi, sebbene con tutti i suoi limiti nel simulare tutte le scale spaziali e temporali coinvolte, il modello numerico (inteso come laboratorio virtuale) è l unico strumento per riprodurre il clima attuale e per tentare di rappresentare le sue tendenze future

23 Distinguere Tendenza da Variabilità. La relazione è lineare? L unico modo per ottenere risultati verosimili è di ragionare su medie di insieme

24 Che succede nel Mediterraneo?

25 L area Mediterranea è molto vulnerabile e particolarmente esposta a fenomeni di desertificazione nelle regioni meridionali Aumento della temperaura superficiale del Mediterraneo dal 1880 ad oggi ( > 1 C) 1 Media delle precipitazioni negli ultimi 50 anni Aree di massima vulnerabilità climatica Come risulta anche dai recenti scenari IPCC

26 Ciclo del carbonio Il Mediterraneo è un pozzo o una fonte di C? Analisi della variabilità della produttività da dati satellitari e modelli biogeochimici. Export di carbonio organico dalla superficie verso il fondo

27 Sistema biologico marino costiero e ciclo del C Organismi biocostruttori come riserva e accumulo nel budget di C Produzione carbonatica: kg CaCO 3 m -2 a -1 Analisi della variabilità della produzione carbonatica in specie attuali e fossili LB 95 NLS TaST

28 Sistema biologico marino costiero: la biodiversità Specie, popolazioni e comunità come biondicatori del cambiamento climatico 21,0 5,0 20,5 4,5 Temperature ( C) 20,0 19,5 19,0 18,5 18,0 17,5 17,0 16,5 16,0 15,5 15,0 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2,0 Mean Growth Rates (mm y -1 ) 14,5-2,5 14, Year Air Temperature Cladocora caespitosa Mean growth rates -3,0 Es.: crescita del corallo Cladocora caespitosa (verde) e andamento della temperatura media annuale dell aria (rosso) in Liguria