I fiumi svolgono un ruolo significativo nella circolazione e nella dinamica oceanica? Abbiamo bisogno di una buona rappresentazione del rilascio dei fiumi nei modelli oceanici regionali?

È noto che i fiumi influenzano la circolazione e le dinamiche oceaniche sia costiere che a livello di bacino, ma rappresentare il flusso netto di acqua dolce alle foci dei fiumi è ancora difficile per la modellazione oceanica su scala globale e regionale. Diversi studi hanno dimostrato che lo scarico di acqua dolce domina la dinamica delle aree di piattaforma adiacenti agli estuari producendo un tipico "pennacchio fluviale galleggiante, " che consiste in un rigonfiamento offshore e una corrente litoranea costiera. Altri studi hanno evidenziato il ruolo svolto dalle acque salate oceaniche che si intromettono negli estuari, dimostrando che questa intrusione guida lo scambio di acqua di estuario influenzando così il deflusso netto di estuario e i valori di salinità.

I modelli oceanici regionali e globali non possono risolvere le dinamiche degli estuari, e parametrizzano il rilascio del fiume in modo troppo semplificato, con deflusso climatologico e valori di salinità nulli o costanti.

Un nuovo studio appena pubblicato su Modellazione oceanica ha cercato di risolvere questo problema fornendo una rappresentazione più realistica degli input idrici di estuario e sviluppando adeguate interfacce tra i modelli di risoluzione dei vortici e gli estuari su mesoscala al fine di simulare le dinamiche ROFI (cioè Regions Of Freshwater Influence). Lo studio, guidato dalla scienziata Giorgia Verri, modellatore oceanico presso la Divisione previsioni e applicazioni oceaniche del CMCC, e co-autore degli scienziati del CMCC Nadia Pinardi, Giovanni Coppini ed Emanuela Clementi, testato e confrontato tre diversi approcci (i tre modelli seguenti:relazione di Knudsen, il modello di scatola dell'estuario UCONN-NCAR e il modello di scatola dell'estuario CMCC, denominato CMCC-EBM, sviluppato dal ricercatore G. Verri) per rappresentare i valori di trasporto di volume del fiume e salinità alle foci e ricostruire la dinamica di estuario.

"Lo studio, " spiega Giorgia Verri, "si colloca nel quadro dello sviluppo di un approccio di modellazione concettuale e numerica per simulare gli effetti del rilascio dei fiumi sulla circolazione e la dinamica della costa e del mare aperto. La risoluzione di pochi km dei modelli oceanici su mesoscala non può risolvere esplicitamente la dinamica dell'estuario; quindi, l'idea di un "modello di estuary box" che dia valori ragionevoli di flusso volumetrico d'acqua e salinità alla foce del fiume, che a sua volta influenza la dinamica dell'oceano.

Perciò, CMCC EBM è stato concepito per rappresentare i processi di estuario accoppiati a un modello oceanico regionale risolutivo dei vortici (basato sul codice NEMO).

Per mostrare l'impatto del flusso di volume dell'EBM e dei valori di salinità sulla qualità di una simulazione oceanica, i ricercatori hanno applicato i risultati degli EBM a un modello oceanico regionale nel Mar Mediterraneo centrale e in particolare a due estuari in quest'area:l'estuario altamente stratificato del fiume Ofanto, che attraversa la Puglia nel sud Italia e termina nel mare Adriatico meridionale, e il delta parzialmente misto del Po, uno dei principali fiumi d'Europa che sfocia nell'Adriatico settentrionale.

Lo studio ha evidenziato che i sistemi accoppiati sono in grado di ricostruire pennacchi fluviali ben definiti e di superare l'approccio climatologico che trascura lo scambio idrico degli estuari migliorando le prestazioni dei modelli oceanici. Inoltre, l'accoppiamento del modello oceanico risolutivo dei vortici all'EBM CMCC si trova a sovraperformare quello con l'EBM UCONN-NCAR nella regione di influenza dell'acqua dolce sulle aree di piattaforma.

"La ricerca non è solo interessante da un punto di vista accademico, " evidenzia la prof.ssa Nadia Pinardi, oceanografo presso la Fondazione CMCC, "ma anche per la sua applicazione pratica:introdurre un'informazione sul rilascio dei fiumi nei modelli oceanici, dalla scala regionale a quella globale, possono migliorare le loro prestazioni e produrre previsioni operative o scenari climatici più realistici. Il modello EBM-CMCC sarà prima accoppiato ai modelli attualmente utilizzati per produrre previsioni operative nel Mediterraneo o nel Mar Nero, ovvero ai Copernicus Mediterranean and Black Sea Forecasting Systems (CMEMS Med MFC e CMEMS BS MFC), per migliorare i propri risultati".

"Il Copernicus Marine Service (CMEMS) è stato progettato per rispondere alle problematiche emergenti in ambito ambientale, settore commerciale e scientifico. Utilizzando le informazioni provenienti sia da osservazioni satellitari che in situ, fornisce quotidianamente analisi e previsioni all'avanguardia, che offrono una capacità di osservazione senza precedenti, comprendere e anticipare gli eventi dell'ambiente marino. Questo studio aggiunge un'informazione chiave ai modelli oceanografici utilizzati da questo servizio, " commenta Giovanni Coppini, Direttore della Divisione Applicazioni Ocean and Predictions del CMCC. "Il modello di estuario CMCC aggiunge infatti un maggiore realismo ai modelli oceanici fornendo simulazioni e previsioni più accurate".

I ricercatori del CMCC stanno già lavorando per aggiornare il modello. L'ulteriore sviluppo del modello supporterà la comprensione di un'altra questione chiave:lo studio dell'intrusione di acqua salata e dei processi di salinizzazione nelle aree costiere. "La versione aggiornata del nostro modello, "Verri aggiunge, "sarà utilizzato per valutare il livello di intrusione del cuneo salino nel delta del fiume Po nell'ambito di OPERANDUM, un progetto che mira a ridurre i rischi idro-meteorologici in Europa attraverso la progettazione e lo sviluppo di innovative Nature Based Solutions. La modellazione del livello di intrusione di acqua salata sosterrà in particolare uno studio per la progettazione e lo sviluppo di soluzioni a base naturale per migliorare la resilienza ambientale dell'area. Gli scenari prodotti aiuteranno in particolare le attività del progetto finalizzate all'introduzione di piante erbacee perenni a radicazione profonda come copertura di rilevati in terra per la mitigazione del rischio alluvione e dell'intrusione di cunei salini nel delta del Po".