Una foca di elefante etichettata si crogiola sull'isola di Kerguelen, un territorio francese nell'Antartico. Gli elefanti marini sono etichettati come parte di un programma di ricerca francese chiamato SO-MEMO (Observing System - Mammals as Samplers of the Ocean Environment), gestito dal Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS). I tag - in realtà, sensori con antenne - vengono incollati alle teste delle foche secondo gli standard etici stabiliti quando gli animali scendono a terra per riprodursi o per la muta. I ricercatori rimuovono i tag per recuperare i loro dati quando le foche tornano a terra. Se mancano un tag, cade con la pelle morta nella prossima stagione di muta. Credito:Università della Sorbona/Etienne Pauthenet
La corrente circumpolare antartica scorre in un anello intorno all'Antartide, che collega l'Atlantico, Oceano Pacifico e Indiano. È una delle correnti oceaniche più significative nel nostro sistema climatico perché facilita lo scambio di calore e altre proprietà tra gli oceani che collega.
Ma come la corrente trasferisce il calore, particolarmente verticalmente dallo strato superiore dell'oceano agli strati inferiori e viceversa, non è ancora del tutto compreso. Questa corrente è molto turbolenta, producendo vortici - vortici vorticosi d'acqua simili a tempeste nell'atmosfera - tra 30 e 125 miglia (da 50 a 200 chilometri) di diametro. Si estende anche su circa 13, 000 miglia (21, 000 chilometri) attraverso una parte del mondo particolarmente remota e inospitale, rendendola una delle correnti più difficili da osservare e misurare per gli scienziati, almeno per quelli della varietà umana.
Fortunatamente per Lia Siegelman, uno scienziato in visita presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, il mare agitato non ha rappresentato una sfida per il suo compagno scientifico:un elefante marino del sud etichettato.
Dotato di un sensore specializzato che ricorda un piccolo cappello, la foca nuotava più di 3, 000 miglia (4, 800 chilometri) in un viaggio di tre mesi, gran parte attraverso il turbolento, acque ricche di vortici della corrente circumpolare antartica. La foca ha effettuato circa 80 immersioni a profondità comprese tra 550 e 1, 090 iarde (500 a 1, 000 metri) al giorno durante questo periodo. Nel frattempo, ha raccolto un flusso continuo di dati che ha fornito nuove informazioni su come il calore si muove verticalmente tra gli strati oceanici in questa regione volatile, intuizione che ci avvicina di un passo alla comprensione della quantità di calore del Sole che l'oceano è in grado di assorbire.
Per un nuovo articolo pubblicato di recente in Geoscienze naturali , Siegelman e i suoi coautori hanno combinato i dati del sigillo con i dati dell'altimetria satellitare. I dati satellitari della superficie dell'oceano hanno mostrato dove si trovavano i vortici vorticosi all'interno della corrente e in quali vortici stava nuotando la foca. Analizzando il set di dati combinato, gli scienziati hanno prestato particolare attenzione al ruolo svolto dalle caratteristiche oceaniche più piccole nel trasporto verticale del calore. Siegelman è rimasto sorpreso dai risultati.
"Questi vortici di medie dimensioni sono noti per guidare la produzione di fronti su piccola scala:improvvisi cambiamenti nella densità dell'acqua simili ai fronti freddi e caldi nell'atmosfera, " ha detto. "Abbiamo scoperto che questi fronti erano evidenti a circa 500 metri [550 iarde] nell'interno dell'oceano, non solo nello strato superficiale come suggeriscono molti studi, e che hanno svolto un ruolo attivo nel trasporto di calore verticale."
Secondo Siegelman, la loro analisi ha mostrato che questi fronti agiscono come condotti che trasportano molto calore dall'interno dell'oceano alla superficie. "La maggior parte degli studi di modellizzazione attuali indicano che in questi casi il calore si sposterebbe dalla superficie all'interno dell'oceano, ma con i nuovi dati osservativi forniti dal sigillo, abbiamo scoperto che non è così, " lei disse.
Questo schema 3D mostra come un elefante marino etichettato raccoglie dati nuotando per lunghe distanze e immergendosi a grandi profondità attraverso acque turbolente vicino all'Antartide. I dati satellitari vengono utilizzati per identificare le caratteristiche delle acque in cui nuotano le foche. Il blu rappresenta il freddo, acqua densa; le aree rosse sono meno dense e tipicamente più calde. Credito:NASA
Perchè importa
Lo strato superficiale dell'oceano può assorbire solo una quantità finita di calore prima dei processi naturali, come evaporazione e precipitazione, dare un calcio per raffreddarlo. Quando i fronti oceanici profondi inviano calore alla superficie, quel calore riscalda lo strato superficiale e lo spinge più vicino alla sua soglia di calore. Quindi in sostanza, nelle aree in cui questa dinamica è presente, l'oceano non è in grado di assorbire tanto calore dal Sole quanto potrebbe altrimenti.
Gli attuali modelli climatici e quelli utilizzati per stimare il bilancio termico della Terra non tengono conto degli effetti di questi fronti oceanici su piccola scala, ma gli autori dell'articolo sostengono che dovrebbero.
"Una rappresentazione imprecisa di questi fronti su piccola scala potrebbe sottovalutare considerevolmente la quantità di calore trasferita dall'interno dell'oceano alla superficie e, come conseguenza, potenzialmente sovrastimare la quantità di calore che l'oceano può assorbire, "Siegelman ha detto. "Questa potrebbe essere un'importante implicazione per il nostro clima e il ruolo dell'oceano nel compensare gli effetti del riscaldamento globale assorbendo la maggior parte del calore".
Gli scienziati affermano che questo fenomeno è probabilmente presente anche in altre aree turbolente dell'oceano dove i vortici sono comuni, compresa la Corrente del Golfo nell'Oceano Atlantico e l'estensione Kuroshio nell'Oceano Pacifico settentrionale.
Sebbene i loro risultati siano significativi, Siegelman afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere e quantificare appieno gli effetti a lungo termine che questi fronti possono avere sull'oceano globale e sul nostro sistema climatico. Per esempio, lo studio si basa su osservazioni nella tarda primavera e all'inizio dell'estate. I risultati possono essere più pronunciati durante i mesi invernali, quando questi fronti su piccola scala tendono ad essere più forti. Questo corpo di ricerca beneficerà anche di ulteriori studi in altre località.
