LE ONDE INTERNE
CLASSIFICAZIONE DELLE ONDE -ONDE DI SUPERFICIE: dovute all'effetto dei venti sull'interfaccia acqua/aria -ONDE INTERNE: dovute alle variazioni verticali di densità nella colonna d'acqua -ONDE GRAVITAZIONALI: (interne o di superficie; onde con un periodo sufficientemente lungo da risentire dell'effetto Coriolis) -TSUNAMI: generati dagli eventi sismici dei fondali oceanici -ONDE PLANETARIE: onde ad ampia scala (spazio) e lungo periodo (tempo) -MAREE: generate dalle fluttuazioni delle attrazioni gravitazionali della Luna e del Sole Introductory Dynamical Oceanography, Pond & Pickard
ONDE INTERNE: onde che si formano lungo l'interfaccia tra due strati d'acqua che presentano diverse densità. La differenza di densità genera pressione gravitazionale o idrostatica. ALOCLINI PICNOCLINI TERMOCLINI H=altezza verticale da massimo a minimo h'= altezza dello strato superiore ρ'= densità dello strato superiore h= altezza dello strato inferiore ρ= densità dello strato inferiore g= accelerazione di gravità Cp=velocità di fase (o celerità) a= ampiezza λ= lunghezza d'onda T= periodo
ONDE INTERNE: Differenze rispetto alle onde di superifcie (interfaccia aria/acqua): Δρ g= g ' ρ h1 h 2 he = h1+h 2 C p = g ' he RIDUZIONE DELL'ACCELERAZIONE DI GRAVITA' (Legge di gravitazione universale: due punti materiali si attraggono con una forza di intensità direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei singoli corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza) AUMENTO DELLA PROFONDITA' RIDUZIONE DELLA VELOCITA' DI FASE (dovuta all'effetto della minore distanza dal fondo)
EFFETTI SULLA SUPERFICIE DIVERGENZA: upwelling CONVERGENZA: downwelling (Pond & Pickard, pp 222 )
ONDE INTERNE CORTE (short internal waves) - Λi / h1 e Λi / h2 < 2 - orbite circolari - dispersive (la velocità di fase dipende dalla lunghezza d'onda) - Relazione di dispersione - acque profonde 2 i ω =[ ρ 2 ρ 1 ρ 2+ ρ 1 ] gk
ONDE INTERNE LUNGHE (long internal waves) - Λi / h1 e Λi / h2 > 20 - orbite ellittiche - non dispersive (la velocità di fase rimane costante al variare della lunghezza d'onda) - Relazione di dispersione - acque superficiali gk Δ ρ h1 h2 ω =( )( ) ρ2 h1+h 2 i 2 2
ONDE GRAVITAZIONALI E/O GIROSCOPICHE Macroscala Onde di Sverdrup e Poincarè: onde con periodi (T) che si avvicinano a 1/2 del pendulum day (= giorno siderale/sinφ). Sono onde dispersive con frequenza sempre maggiore di f, quindi non rappresentano moti geostrofici. Solo quando la lunghezzza d'onda è inferiore al raggio di Rossby, allora il parametro di Coriolis è trascurabile, le onde non risentono della rotazione e non sono dispersive. Onde di Kelvin: nell'emisfero Nord, una massa d'acqua che si sposta verso nord viene deviata verso destra per effetto della forza di Coriolis. Se incontra una barriera fisica (costa) sulla destra, si genera un gradiente di pressione e la massa d'acqua si muove parallela alla costa in una corrente geostrofica (onde GUIDA). L'effetto di Coriolis verso destra viene bilanciato dal gradiente di pressione verso sinistra La loro frequenza è troppo bassa per generare onde di Poincarè-Sverdrup e troppo alte per generare le onde di Rossby. Ùn esempio di onda di Kelvin sono le forzanti mareali. Onde di Rossby o onde planetarie: dovute all'aumento del parametro di Coriolis con la latitudine, unitamente alla condizione di conservazione del momento angolare. Si presentano come oscillazioni inerziali attorno al "punto di equilibrio" dato dal perfetto bilancio geostrofico, situazione in cui le forze di pressione sono esattamente bilanciate dalla forza di Coriolis. la forza di Coriolis è una forza apparente a cui risulta soggetto un corpo quando si osserva il suo moto da un sistema di riferimento che sia in moto circolare rispetto a un sistema di riferimento inerziale.
INTERAZIONE FISICO-BIOLOGICA -Onde interne come pompa di nutrienti -Onde interne e produzione fitoplanctonica -Onde interne e concentrazione/trasporto degli organismi planctonici
Pompa di nutrienti Nelle zone di convergenza la materia organica si accumula in fasce, parallele alle creste d'onda e anteriori rispetto ad esse. I fenomeni di convergenza, di consueto, creano increspature sulla superficie del mare, che in questo caso appaiono, invece, come piccoli ripple o bande completamente piatte, dette SLICKS. Questo spianamento superficiale è causato dall'aumento di tensione superficiale provocato dalla grande abbondanza di materia organica associata alle zone di convergenza. Il fenomeno si amplifica verso costa, perchè l'ampiezza aumenta verso fondali più bassi.
Produzione fitoplanctonica Sopra al picnoclino: il fattore limitante per il fitoplancton è rappresentato dai NUTRIENTI. Alla base del picnoclino: il fattore limitante per il fitoplancton è rappresentato dalla LUCE. I picchi di clorofilla, in acque stratificate, si trovano spesso in prossimità del picnoclino. Le onde interne causano l'oscillazione del fitoplancton sopra e sotto il picnoclino, aumentando alternativamente sia l'apporto di nutrienti (sotto) che di luce (sopra). Lande and Yentsch, 1988
Concentrazione/trasporto del plancton Kingsford and Choat, nel 1986, studiano le onde interne e l'abbondanza di larve e giovanili di pesce a largo delle coste neo-zelandesi. Osservazioni: -pesci molto più abbondanti in vicinanza di accumuli algali -abbondanze maggiori sulle slicks (zone di convergenza) che sulle zone di ripple -quando onde interne e slicks non sono presenti, alghe e pesci sono distibuiti in nuclei a diverse distanze dalla costa -quando si formano, le alghe (di conseguenza i pesci) si accumulano in prossimità di fasce parallele alla costa
Strumenti e piattaforme di misura Correntometri Veicoli trainati Radar ad apertura sintetica
Testi consigliati Ocean circulation BROWN et al. (pp.140) Introductory Dynamical Oceanography S. POND and G. L. PICKARD (pp.236-251) An introduction to Ocean turbolence THORPE (pp.209) Principles of Ocean Physics J. R. APEL (pp.219) Geophysical Fluid Dynamics PEDLOSKY (pp.424) Dynamics of Marine Ecosystem K.H. MANN (pp.222-235) Principles of Physical Oceanography NEUMANN (pp.383)