Idrosfera Marina. Geografia fisica - A.A. 2015/2016

Transcript

1 Idrosfera Marina Geografia fisica - A.A. 2015/2016

2 Introduzione n L idrosfera marina (oceano globale) è una componente caratteristica del nostro pianeta, di enorme importanza geografica e ambientale. n Oceani e mari contribuiscono a soddisfare i bisogni dell umanità come riserva alimentare, come giacimento di materie prime, minerarie, come riserva e risorsa d acqua, come fonte di energia. n L idrosfera marina copre circa il 71% della superficie terrestre e comprende il 96% dell acqua disponibile sulla Terra. n Le caratteristiche delle acque marine sono oggetto di studio dell Oceanografia.

3 Introduzione n Conformazione dei bacini oceanici n Composizione chimica e le proprietà fisiche delle acque del mare (ecosistema marino) n movimenti delle acque marine (onde, maree, correnti) n Inquinamento delle acque marine

4 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino Oceani e mari differiscono sia per aspetti geografici che per caratteristiche geologiche. Gli oceani sono i bacini principali di maggiori dimensioni (Oceano Atlantico, Oceano Pacifico e Oceano Indiano) e hanno fondali movimentati da rilievi imponenti. I mari sono bacini secondari (mari mediterranei, mari adiacenti) e spesso giacciono su un basamento di tipo continentale.

5 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino

6 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino n Il fondo del mare presenta aspetti molto vari da luogo in luogo. È allo stesso tempo possibile definire alcuni caratteri comuni riscontrabili sia nei tre grandi oceani, sia nei mari dipendenti. n La profondità media dei fondali si aggira intorno ai 3800m. Questo dato si ricava dalla curva ipsografica dell intera superficie terrestre, ovvero una linea ondulata, costruita in un sistema di coordinate cartesiane, che mette in evidenzia l estensione delle terre emerse e quella dei fondali marini alle varie quote. In ascissa sono riportate le aree, tanto in valori assoluti (in basso) che in percentuale rispetto all estensione totale della superficie terrestre (in alto); in ordinata le altezze e le profondità, dalla vetta più elevata del rilievo emerso (a sinistra) alla massima depressione abissale finora conosciuta (a destra).

7 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino n Questa curva è in realtà una curva cumulativa in cui ad ogni suo punto, il valore dell ascissa indica l estensione di tutta la porzione di superficie che è compresa fra la corrispondente quota dell ordinata e l altitudine massima del rilievo terrestre. Dalla curva si può notare che le terre emerse hanno il loro sviluppo ad altezze inferiori ai 1000 m, mentre le zone molto elevate sono complessivamente poco estese. n Per quel che concerne i fondi marini hanno invece in massima parte profondità che vanno dai 2000 ai 6000 m sotto il livello del mare, ma anche in questo caso i valori massimi sono limitati ad una ristretta estensione.

8 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino Gli oceani, e in parte anche i mari, hanno un fondo molto movimentato. La curva ipsografica della superficie terrestre indica che partendo dalle terre emerse e procedendo verso il mare aperto, si susseguono tratti con andamenti diversi: la piattaforma continentale, con pendenza media del 2, con modesta profondità (fino a -200m); la sua estensione è variabile ed è maggiore in corrispondenza delle aree continentali piatte, mentre è ridotta in prossimità delle grandi catene montuose. La piattaforma continentale presenta una superficie corrispondente a 7% dei fondali.

9 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino la scarpata continentale, più ripida e meno estesa, e raggiunge mediamente i 2000 m di profondità, ma è leggermente più estesa della piattaforma continentale coprendo il 9% del fondo marino. il rialzo continentale, costituisce il bordo inferiore della scarpata e segna il passaggio al dominio oceanico vero e proprio; i fondi oceanici veri e propri che raggiungono una profondità di 6000 m e occupano un area pari all 83% della superficie sottomarina; le fosse (o abissi), coprono circa 1% della superficie e comprendono le depressioni oltre i 6000m. Le ritroviamo vicino al margine dei rilievi sia emersi che sottomarini.

10 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino Nei fondali oceanici sono presenti anche forme particolari - canyon, attribuibili all azione di ammassi di sedimenti costieri (argille, sabbie e ghiaie) già situati su pendii troppo ripidi per rimanere in quiete e che sono quindi discesi lungo la linea di massima pendenza e, a causa della loro grande forza di abrasione, hanno inciso ampi solchi nella scarpata continentale. - edifici vulcanici, attivi o estinti con altezze che possono raggiungere i m e emergere con le proprie cime (Azzorre, Canarie, Hawaii, i gruppi insulari della Melanesia). Sugli orli di questi ultimi possono svilupparsi scogliere organogene dovute all impianto di colonie di coralli che formano atolli e barriere coralline ***

11

12

13 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino I sedimenti dei fondi marini hanno caratteristiche che variano procedendo dalla costa verso il mare aperto. Nella piattaforma continentale ritroviamo: nella zona litorale, contigua alla costa, si depositano i materiali grossolani. Tale deposizione di sedimenti è influenzata da numerosi fattori, tra i quali la vicinanza alle terre emerse e l azione delle onde e delle maree; nella zona sublitorale prevalgono i silt e le argille, questi materiali più leggeri permangono infatti in sospensione e vengono trasportati dal moto ondoso in questa parte più lontana dalla costa;

14 Le caratteristiche morfologiche e geologiche del fondo marino nella zona batiale, in corrispondenza della scarpata e del rialzo continentali, abbondano alternanze di sabbie, silt e argille, con fanghi grigio-azzurri. sui fondi oceanici sono presenti i fanghi a globigerine (microscopici gusci calcarei) intorno ai 3000 m, i fanghi silicei invece sotto i 4000, i fanghi abissali li ritroviamo oltre i m di altezza e si formano con estrema lentezza e sono formati da materiali argillosi.

15 Le caratteristiche chimico-fisiche delle acque e la vita nel mare L acqua del mare contiene in soluzione quasi tutti gli elementi noti in natura: n Sali di notevole quantità detti costituenti principali n Sali di quantità modesta detti costituenti minori n Molti elementi in tracce, ovvero in bassissima concentrazione. Tra le caratteristiche chimiche è molto importante la salinità, cioè il contenuto di sali (g/l). La salinità media delle acque di oceani e mari è intorno a 35 grammi per litro (35 ). Il valore della salinità varia soprattutto in funzione della temperatura e, quindi, della latitudine e della stagione > Vi sono infatti mari caldi, e perciò soggetti ad evaporazione che hanno salinità più elevate (fino anche al 68 ).

16 Le caratteristiche chimico-fisiche delle acque e la vita nel mare n Si pensi al Mar Rosso con una salinità pari al 40. Allo stesso modo esistono mari molto freddi che presentano concentrazioni di sali ben più basse come per il golfo della Finlandia. n I rapporti tra i costituenti principali (NaCl, MgCl2, MgSO4, CaSO4, CaCO3, MgBr2) restano invariati anche al variare della salinità. n I costituenti minori e gli elementi in tracce sono presenti in proporzioni variabili perché sono spesso influenzati da fenomeni biologici, come avviene per il fosforo, l azoto e il silicio. Questi ultimi elementi, indispensabili per la vita, vengono detti nutrienti. n Nell acqua di mare sono presenti anche gas disciolti, che in genere provengono dall atmosfera. Il contenuto è maggiore nelle acque fredde e poco salate, mentre le acque calde e salate ne contengono di meno.

17 Le caratteristiche fisiche in rapporto con l insolazione Tra le caratteristiche fisiche delle acque marine tutte più o meno interdipendenti e connesse con le caratteristiche chimiche le più importanti sono: la densità, la quale aumenta all aumentare della salinità e della profondità; la temperatura, (mediamente pari ai 3,8), pur variando con la latitudine, la stagione, la profondità, è più costante rispetto a quella delle terre emerse, da qui deriva la funzione mitigatrice del mare. n Se consideriamo gli oceani, e i mari aperti e temperati, la temperatura in profondità non è mai troppo alta a causa della presenza di correnti fredde provenienti dalle zone polari che, scorrendo verso l Equatore, rimescolano le acque con una temperatura media intorno ai 0. n Sul fondo atlantico possiamo ritrovare temperature pari ai 2-3, mentre nel mare mediterraneo le temperature in profondità si aggirano intorno ai 13.

18 Le caratteristiche fisiche in rapporto con l insolazione n Alle basse temperature delle acque profonde si giunge attraverso gradienti che variano al variare di numerosi fattori. Il profilo termico verticale delle zone calde e temperate rivela che fino a profondità comprese tra i 150 e i 200 m si hanno scarse variazioni, a profondità maggiori esiste uno strato con un forte gradiente verticale della temperatura detto termoclino, che ha uno spessore tra gli 800 e i 1000 m. n All aumentare della latitudine la profondità del termoclino aumenta, mentre manca del tutto alle altre latitudini poiché le acque superficiali, scarsamente riscaldate, hanno già una temperatura bassa, che si mantiene inalterata anche in profondità. n Al di sotto del termoclino le temperature diminuiscono con un gradiente minore, fino a raggiungere i valori più bassi intorno ai 4000 m.

19 Le caratteristiche fisiche in rapporto con l insolazione

20 Le caratteristiche chimico-fisiche delle acque e la vita nel mare L ecosistema marino comprende: 1. il benthos, insieme di organismi che vivono a contatto con il fondale; 2. il necton, formato dagli organismi dotati di movimento proprio; 3. il plancton, rappresentato dagli organismi animali o vegetali che si lasciano trasportare dalle acque.

21 Le caratteristiche chimico-fisiche delle acque e la vita nel mare L ecosistema marino è minacciato sempre più dall inquinamento delle acque, non meno grave di quello dell aria. Definizione: «immissione da parte dell uomo nel mezzo marino, direttamente o indirettamente, di sostanze o di energia che provocano effetti deleteri, quali danni alle risorse biologiche, pericoli alla salute dell uomo, ostacoli alle attività marittime (compresa la pesca), diminuzione della qualità dell acqua dal punto di vista della sua utilizzazione e riduzione delle possibilità offerte nel settore del tempo libero». - Inquinamento Organico; - Inquinamento Chimico; - Inquinamento Termico; - Inquinamento da sostanze radioattive; - Inquinamento Acustico.

22 I movimenti del mare I principali movimenti del mare sono le onde, le maree, le correnti. 1) Il moto ondoso è un movimento irregolare, dovuto principalmente allo spirare dei venti. 2)Le maree sono movimenti periodici, ossia oscillazioni ritmiche con innalzamenti (flussi) e abbassamenti (riflussi) del livello marino. 3) Le correnti sono movimenti costanti.

23 I movimenti del mare. Il moto ondoso Le onde del mare sono generate dal vento che colpisce le particelle superficiali dell acqua e le mette in movimento > onde forzate. Le onde che continuano ad agitare il mare anche dopo che è cessato il vento per propagazione sono le onde libere. In un onda si distinguono diversi elementi: la cresta e il ventre, ossia la parte più rilevata e la parte più depressa; l altezza, la distanza verticale tra la cresta e il ventre; la lunghezza, la distanza orizzontale tra due creste o due ventri successivi. Altri parametri che caratterizzano le onde sono: la velocità di propagazione, ossia lo spazio percorso nell unità di tempo da una cresta (o da un ventre) Km/h; il periodo, cioè l intervallo di tempo compreso tra due passaggi consecutivi di una cresta per lo stesso punto fisso; la direzione dell orizzonte da cui l onda sembra provenire.

24 I movimenti del mare. Il moto ondoso*** Il comportamento e le caratteristiche del moto ondoso variano in funzione del vento e della distanza dalla costa: n In mare aperto le onde non provocano il moto degli oggetti, ma trasportano soltanto energia. Queste onde sono chiamate onde di oscillazione, in cui le particelle di acqua sono soggette a soli movimenti circolari e quindi non si hanno spostamenti orizzontali. n In prossimità della costa, quando lo spessore dell acque diventa inferiore alla metà della lunghezza dell onda, le onde di oscillazione sono sostituite dalle onde di traslazione che, oltre all energia, trasportano anche la materia (l acqua e ciò che essa contiene). Pertanto in prossimità della costa l onda si rovescerà in avanti, precipitando sotto forma di frangente di spiaggia; mentre il flutto di ritorno, che quasi sempre si muove sotto l onda in arrivo, prende il nome di risacca.

25 I movimenti del mare. Il moto ondoso In prossimità della costa, a seconda della profondità del fondale si verifica: la riflessione delle onde, che si verifica quando queste battono contro una costa alta con fondali profondi; l onda riflessa può conservare buona parte dell energia che aveva in arrivo e a questo punto si compone con la successiva onda incidente dando luogo all onda stazionaria, che consiste in una oscillazione verticale del livello marino. È quello ad esempio che accade alle barche ormeggiate nei moli. Queste non vengono spinte avanti e indietro dal moto dell onda di riflessione, ma su e giù dall onda stazionaria. In acque basse invece è molto importante la rifrazione delle onde***, che proprio a causa dell andamento del fondale produce uno spostamento orizzontale dell acqua, ma soprattutto fa incurvare le onde e le rende quasi parallele alla linea di riva. Tale fenomeno è molto importante per l accumulo di materiali sabbiosi e ciottolosi lungo le spiagge ed è particolarmente evidente ai piedi dei promontori.

26 I movimenti del mare. Le maree n Accanto al movimento ondoso, il secondo movimento da considerare è quello delle maree. n A differenza del moto ondoso, che si manifesta in maniera irregolare e imprevedibile, il fenomeno delle maree presenta i caratteri di un movimento periodico ed è pertanto prevedibile. Le maree sono innalzamenti (flussi) e abbassamenti (riflussi) ritmici del livello del mare. Questi flussi e riflussi si verificano due volte al giorno (giorno lunare:24 ore e 50 minuti) e sono provocate dall attrazione gravitazionale che la Luna e, in misura minore, il Sole esercitano sulla Terra. n La fase di massimo sollevamento delle acque si chiama alta marea, quella di massimo abbassamento prende il nome di bassa marea. La differenza si chiama ampiezza della marea.

27 I movimenti del mare. Le maree Le maree sono dovute all attrazione gravitazionale esercitata soprattutto dalla Luna e dal Sole sulle masse marine e oceaniche. Nel fenomeno interviene anche la forza centrifuga dovuta alla rivoluzione del sistema Terra-Luna intorno al baricentro comune.

28 I movimenti del mare. Le maree n Le maree sono essenzialmente legate al ritmo dei movimenti lunari. Ma non è questa la sola causa del fenomeno > quando in un punto si ha l alta marea, essa si presenta anche al suo antipodo: ciò è dovuto al fatto che, oltre all attrazione lunare, nel fenomeno interviene anche la forza centrifuga dovuta al moto di rivoluzione del sistema Terra-Luna. n Nelle zone situate a longitudini di 90 da quelle in cui si verifica l alta marea lo spessore dell acqua diminuisce perché l acqua è richiamata verso le zone di alta marea. In questi luoghi si ha la bassa marea. Il «ritmo» delle maree riflette le variazioni delle posizioni della Terra, della Luna e del Sole. n Quando Sole, Terra e Luna sono allineati (Luna piena o Luna nuova) le due forze attrattive si sommano e l ampiezza di marea raggiunge i valori massimi (maree vive).

29 I movimenti del mare. Le maree*** n Quando invece le congiungenti Sole-Terra e Terra-Luna formano un angolo retto (Luna al primo o all ultimo quarto), gli effetti attrattivi dei due corpi sulle acque in parte si annullano e le oscillazioni di marea sono minori (maree morte). n In genere si hanno due alte e due basse maree in poco più di un giorno. Le ampiezze delle maree mutano durante un mese, a causa delle variazioni delle posizioni reciproche di Terra, Luna e Sole. n A seconda della zona della Terra in cui ci si trova, in un giorno lunare, cioè in 24 ore e 50 minuti, possono verificarsi: due flussi e due riflussi di uguale ampiezza (maree semidiurne); due flussi e due riflussi di ampiezza diversa (maree miste); un solo flusso e un solo riflusso (maree diurne). LP1Un13

30 I movimenti del mare. Le correnti Mentre i moti ondosi e le maree sono movimenti del mare che avvengono senza trasporto di acque, le correnti consistono in spostamenti orizzontali di masse d acqua. Hanno velocità propria e si distinguono dalle acque circostanti per salinità e temperatura. Sono proprio queste differenze che permettono all acqua della corrente di non mescolarsi a quella nella quale scorre. A seconda che la loro temperatura sia maggiore o minore di quella delle acque circostanti, le correnti superficiali sono distinte in: correnti calde, che si spostano dalle zone equatoriali ai poli; correnti fredde, che chiudono il ciclo muovendosi dalle alte latitudini verso l Equatore. Le correnti marine superficiali influenzano il clima delle aree costiere. Le correnti calde favoriscono l evaporazione e sono apportatrici di umidità; quelle fredde determinano condizioni di aridità.

31

32 I movimenti del mare. Le correnti n n n n Una circolazione completa delle masse d acqua è riscontrabile soltanto nell Oceano Pacifico e Atlantico, dove le correnti equatoriali, provenienti dalle aree orientali dei bacini oceanici, si scindono in due rami che danno origine alla circolazione oceanica nei due emisferi. Mentre nell Oceano Pacifico, che ha una forma regolare, la circolazione si sviluppa secondo due circuiti ben distinti, nell Oceano Atlantico, per la sua forma più allungata, abbiamo una circolazione irregolare in particolare nell emisfero settentrionale, con dei rami che si spingono fino alle zone polari. L oceano indiano presenta solo un circuito completo e regolare. La circolazione oceanica è data dalla rotazione terrestre (forza di Coriolis) che devia le correnti dal loro percorso originario che porta le correnti a formare dei circuiti chiusi e distinti non solo nei singoli oceani, ma anche nei due emisferi: in quello boreale la circolazione si svolge in senso orario, in quello australe in senso antiorario. È fondamentale l azione dei venti costanti (come gli alisei e i venti occidentali) o periodici come i monsoni > possono portare un accelerazione della corrente di superficie, rallentarla o addirittura invertirne la rotta.

33 I movimenti del mare. Le correnti n Le correnti profonde sono costituite da acque fredde che scorrono rasenti al fondo dalle alte latitudini verso l Equatore. Esiste uno scambio globale di acqua e di calore (in superficie e in profondità) tra le zone equatoriali e le zone polari. Un circuito completo tra i vari bacini oceanici si compie in secoli o millenni.

34 Energia Marina - Energia del moto ondoso - Energia delle Maree