L’importanza dell’Oceano Meridionale nel sistema climatico terrestre
L'Oceano Meridionale o Antartico e l'Antartide hanno un ruolo centrale per il clima terrestre e gli ecosistemi marini. Trattandosi di una delle aree più sensibili della Terra, individuare i mutamenti in questa zona così remota ci aiuta a comprendere come il nostro Pianeta sta reagendo ai cambiamenti climatici.
Lungo i margini del continente antartico si producono acque fredde e dense che, sprofondando, avviano quello schema di circolazione oceanica raffigurato come un nastro trasportatore (Conveyor Belt), che si snoda lungo il nostro Pianeta convogliando le acque profonde dai poli verso l’equatore e le acque superficiali dall’equatore verso i poli. Grazie a questo nastro trasportatore avvengono trasporti di massa e di gas negli oceani e ridistribuzione di calore sulla Terra. Poiché i gas sono più solubili a basse temperature, lo sprofondamento delle acque dense nelle regioni polari è un meccanismo molto efficiente della loro rimozione dall'atmosfera, al punto che tali aree si definiscono pozzi.
Il Mare di Ross, posto a sud della Nuova Zelanda, è una delle regioni più importanti dell'Oceano Meridionale. Le motivazioni principali di un così grande interesse sono riconducibili sostanzialmente a tre sue peculiarità:
- È uno dei siti di formazioni di acque profonde oceaniche che alimentano il Conveyor Belt;
- È una delle principali zone pozzo per il diossido di carbonio (CO2) atmosferico e altri gas serra;
- Le acque della sua piattaforma continentale sono caratterizzate da un’elevata produzione primaria (dove per produzione primaria si intende la produzione di sostanza organica a partire da CO2 principalmente mediante processi fotosintetici, costituendo un altro sistema di sottrazione naturale di CO2 dall’atmosfera).
Credits: NASA
L’acquisizione di dati oceanografici
L'Italia nel 1985 ha istituito il Programma di Ricerche in Antartide (PNRA) che a oggi ha coordinato le attività in 37 spedizioni in Antartide. Le campagne oceanografiche si svolgono a bordo di navi da ricerca e, nel 2020, la campagna si è svolta per la prima volta a bordo della rompighiaccio Laura Bassi, acquisita dalI’Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (OGS) di Trieste grazie a un finanziamento del MUR.
La nave ospita laboratori scientifici attrezzati con diverse strumentazioni che consentono di scandagliare i fondali, raccogliere campioni di acqua di mare o di sedimenti, su cui effettuare le analisi una volta rientrati in Italia. Negli ultimi anni un notevole miglioramento delle conoscenze è derivato dall'affiancare alle misure puntuali dati satellitari, misure ottenute da sensori, mooring o glider (tipologia di autonomous under water vehicle).
La variabilità delle proprietà chimiche delle acque del Mare di Ross oggi e in futuro
Il mio contributo come oceanografa chimica si è incentrato sugli effetti del cambiamento climatico sulle caratteristiche chimiche delle acque antartiche (ossigeno, nutrienti, pH, alcuni metalli), le cui concentrazioni sono il risultato delle caratteristiche fisiche e della dinamica delle acque, oltre che delle attività biologiche. Le misure raccolte nel corso degli anni nelle acque del Mare di Ross hanno mostrato una significativa variabilità.
Ad esempio si è riscontrata la tendenza al rallentamento dei tempi di ventilazione delle acque profonde (ovvero del loro tempo di rinnovo grazie allo sprofondamento di acque superficiali), associata a una maggiore variabilità della quantità di ossigeno e di CO2 trasportati. Come accennato in precedenza, il Mare di Ross è una zona pozzo per CO2 atmosferico e altri gas serra: in conseguenza della dissoluzione di CO2 in acqua di mare e delle reazioni chimiche che si stabiliscono, aumenta la concentrazione degli ioni idrogeno (H+) e il pH diminuisce, un fenomeno noto come "acidificazione oceanica". L’aumento dell’acidificazione potrebbe avere importanti effetti sull’ecosistema marino antartico, soprattutto sugli organismi che hanno gusci calcarei, di carbonato di calcio, che sono particolarmente vulnerabili all’alterazione del pH.
La dinamica del ghiaccio marino e continentale sarà la variabile primaria che dominerà la densità delle acque superficiali in futuro, controllando indirettamente anche le proprietà delle acque profonde. Un maggiore apporto di acqua dolce, derivante dalla fusione dei ghiacci in aggiunta a temperature più elevate diminuirà la densità delle acque superficiali, creando una colonna d’acqua fortemente stratificata: le acque superficiali meno dense “galleggeranno” su quelle più profonde. Ripercussioni di una maggiore stratificazione sono quindi attese sulla capacità di scambio di gas tra atmosfera e acque superficiali e di trasporto in profondità di CO2 e del ruolo pozzo della regione.
