Un gruppo di 326 drifter è stato inizialmente lasciato cadere nel febbraio 2016 in uno schema a griglia nel Golfo del Messico. I puntini bianchi nel video si disperdono, ma i puntini rossi si raggruppano in un'area delle dimensioni di un campo da calcio. Credito:Andrey Shcherbina/Università di Washington
Un esperimento con la più grande flottiglia di sensori mai dispiegata in una singola area fornisce nuove informazioni su come i detriti marini, o relitti, si muove sulla superficie dell'oceano.
L'esperimento condotto nel Golfo del Messico vicino al sito della fuoriuscita di petrolio della Deepwater Horizon ha posizionato centinaia di sensori alla deriva per osservare come il materiale si muove sulla superficie dell'oceano. Piuttosto che sparpagliarsi, come prevedrebbero i calcoli attuali, molti di loro si ammassarono insieme in uno stretto grappolo.
I risultati sono promettenti per la pulizia dell'inquinamento marino e hanno implicazioni più ampie per la scienza degli oceani. Il documento ad accesso libero è stato pubblicato la settimana del 16 gennaio nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
"Osservare oggetti galleggianti sparsi su una regione delle dimensioni di una città concentrati in una regione più piccola di uno stadio di calcio è stato semplicemente fantastico, " ha detto il primo autore Eric D'Asaro, un professore di oceanografia UW. "Sapevamo che ci sarebbe stata una certa concentrazione, ma la grandezza vista è stata piuttosto sorprendente."
La scienza dei libri di testo prevederebbe che il materiale nell'oceano si sarebbe semplicemente diffuso, cioè, allontanarsi o fluire con le correnti. Ma la ricerca recente ha iniziato a esplorare il ruolo dei fronti oceanici e dei vortici, e uno studio del 2015 ha mostrato che i vortici su piccola scala spingono il fitoplancton fino a centinaia di piedi sotto la superficie dell'acqua.
Il progetto ha utilizzato centinaia di drifter di plastica bianca biodegradabile in diversi esperimenti per imitare il modo in cui i relitti, o detriti galleggianti, viaggia nell'oceano. Credito:CARTHE/Guillaume Novelli
Il nuovo studio mostra che tali vortici possono attirare relitti da una vasta area. Se gli scienziati potessero in qualche modo osservare o prevedere questo comportamento di canalizzazione, potrebbe aiutare a ripulire le fuoriuscite di petrolio o recuperare la plastica marina e altri detriti galleggianti.
"La speranza è di applicarla ai progetti di pulizia degli oceani, ma prima dobbiamo capire come osservare o prevedere dove si verificheranno queste concentrazioni, "D'Asaro ha detto.
La ricerca è stata finanziata dalla Gulf of Mexico Research Initiative, sostenuta dall'industria.
Per la campagna sul campo 2016, il co-autore Tamay Özgökmen e il suo team presso l'Università di Miami hanno progettato sensori di deriva economici costruiti con plastica biodegradabile in modo che possano essere implementati a centinaia alla volta. Durante una crociera invernale, il team ha posizionato gli strumenti a circa 75 chilometri dalla foce del fiume Mississippi, in una zona dove fresco, l'acqua fredda del fiume incontra quella salata, acqua più calda e densa del Golfo del Messico. La crociera ha schierato più di 1, 000 vagabondi, rendendolo il più grande dispiegamento mai realizzato di drifter oceanici tracciabili individualmente in un'unica posizione per vedere come si comportano come gruppo.
I ricercatori lasciano cadere gli strumenti biodegradabili dal lato di una nave nel Golfo del Messico all'inizio del 2016. Credito:CARTHE/Guillaume Novelli
L'esperimento che è al centro di questo studio ha fatto cadere 326 drifter in una griglia con una distanza di 1 chilometro nel corso di circa 16 ore. Otto giorni dopo, circa la metà dei vagabondi era contenuta in un cerchio delle dimensioni di 60 metri (200 piedi), un'area 400 volte più piccola di quando iniziarono. Le osservazioni subacquee mostrano un rigonfiamento di acqua di mare che si tuffa simultaneamente in questa posizione.
"È molto simile al vortice rotante che si forma in una vasca da bagno:l'acqua affonda in una piccola regione, ma l'acqua da una regione molto più ampia si muove verso il vortice, "D'Asaro ha detto.
I drifter sono galleggianti e sono rimasti a galleggiare in superficie. Rimasero ammassati insieme per circa 10 giorni e poi si dispersero lentamente nelle settimane successive. Nel frattempo l'altra metà dei vagabondi si è semplicemente sparsa su un'area di 100 chilometri, come prevedevano i calcoli tradizionali.
"Probabilmente è così che funziona lo scambio verticale nell'oceano, " ha detto il secondo autore Andrey Shcherbina, un oceanografo presso il Laboratorio di Fisica Applicata dell'UW. "Anche se pensiamo alla miscelazione degli oceani come a un processo su larga scala, una volta che iniziamo a guardare più da vicino, iniziamo a renderci conto che potrebbe effettivamente accadere in modo episodico, su scale molto piccole, in hotspot selezionati che lampeggiano qua e là."
I risultati hanno anche implicazioni più ampie sul comportamento dell'oceano. Se la miscelazione avviene su scale più piccole, e il materiale meno galleggiante viene risucchiato nel vortice, quindi modelli a grana più fine potrebbero catturare meglio processi come fioriture di piante marine, trasporto del carbonio e circolazione dell'acqua.
"Ci sono state crescenti ragioni teoriche per credere che qualcosa del genere dovrebbe accadere, e alcune misurazioni precedenti che supportavano quelle idee, "D'Asaro ha detto. "Ma penso che questo sarà un esperimento fondamentale, perché è così drammatico e facile da capire."
