Upwelling è un processo in cui profondo, l'acqua fredda sale verso la superficie. Tipicamente, l'acqua che sale in superficie per effetto della risalita è più fredda e ricca di sostanze nutritive. Questo è il motivo per cui gli ecosistemi di risalita costiera sono alcuni degli ecosistemi più produttivi al mondo e supportano molte delle attività di pesca più importanti del mondo.

Per esempio, i sistemi di risalita del confine orientale (EBUS), come il California Current System (CalCS), il Canary Current System (CanCS), il sistema di corrente di Humboldt (HCS), e il Benguela Current System (BenCS), sono tra gli ecosistemi marini più produttivi, fornendo fino al 20% del pescato mondiale, anche se coprono solo circa l'1% dell'oceano totale. Venti di superficie lungo la costa, forzare il trasporto d'acqua offshore e la divergenza del flusso superficiale, sollevando così le acque profonde ricche di sostanze nutritive nello strato eufotico. L'acqua di risalita ricca di sostanze nutritive, oltre alla luce del sole, sostiene le fioriture di fitoplancton che sono il fondamento della rete trofica acquatica.

Comprendere i driver e monitorare i cambiamenti nell'EBUS sta diventando sempre più importante:molti studi hanno infatti documentato tendenze e cambiamenti su scala decennale nella struttura dell'ecosistema EBUS. Il riscaldamento delle coste aumenta la stratificazione dell'acqua e potrebbe limitare l'efficacia della risalita per portare in superficie acque profonde ricche di nutrienti. L'aumento o la diminuzione dei venti favorevoli al sollevamento potrebbe anche mitigare o amplificare l'effetto del riscaldamento costiero. Le onde costiere possono anche influenzare la stratificazione della colonna d'acqua modulando le condizioni biogeochimiche costiere e innescando spostamenti verticali del termoclino, che controlla le anomalie del sottosuolo (es. salinità), e quindi l'impatto sulla produttività EBUS.

Inoltre, dobbiamo menzionare l'influenza dei principali processi oceano-atmosfera su larga scala:l'Oscillazione Meridionale di El Nino (ENSO), l'Oscillazione Decennale del Pacifico (PDO), l'oscillazione del vortice del Pacifico settentrionale (NPGO), l'oscillazione del Nord Atlantico (NAO), l'Oscillazione Multidecadale Atlantica (AMO) sembra giocare un ruolo nel controllo della variabilità di risalita.

Uno studio pubblicato su Nature Rapporti scientifici aveva lo scopo di comprendere la variabilità a bassa frequenza coerente e non coerente attraverso l'EBUS, e per esplorare come è collegato ai modi climatici su larga scala con l'obiettivo di modellare e studiare la variabilità da interannuale a decennale dei principali sistemi di risalita del confine orientale.

Lo studio, guidato dalla scienziata Giulia Bonino, ricercatore presso il CMCC ODA—Ocean modeling and Data Assimilation Division, e co-autore degli scienziati CMCC Simona Masina e Dorotea Iovino, e da Emanuele Di Lorenzo del Georgia Institute of Technology, si concentra sulla quantificazione delle dinamiche forzanti (ad esempio venti lungo la costa, arricciatura dello stress del vento, profondità del termoclino) che controlla le modulazioni a bassa frequenza in ogni EBUS mentre mira a identificare come la forzatura è collegata a dinamiche climatiche su larga scala, per capire finalmente fino a che punto le dinamiche climatiche su larga scala immettono un segnale coerente in tutta EBUS.

I ricercatori hanno modellato le dinamiche oceaniche nelle aree di risalita utilizzando una configurazione globale che consente il vortice del modello NEMO dal 1958 al 2015. Per quantificare la risalita, hanno introdotto un insieme di traccianti passivi nella simulazione, che vengono rilasciati continuamente nello strato sotterraneo (150-250 m) in ogni EBUS su una regione dalla costa fino a 50 km al largo.

"I risultati evidenziano l'unicità di ogni EBUS in termini di driver e variabilità climatica, " spiega Giulia Bonino. "Il locale (es. forzare il vento, stratificazione e profondità del termoclino) e la forzatura remota (es. passaggio di onde intrappolate costiere), con contributi diversi in ogni EBUS, sembrano controllare la variabilità di upwelling interannuale. Così, al fine di prevedere e proporre ipotesi sulle variazioni a lungo termine della risalita, è essenziale individuare un corretto indice di upwelling in relazione ai principali driver di ciascun dominio. In particolare, sia le variazioni del vento costiero che la stratificazione devono essere considerate come fattori potenzialmente competitivi o complementari della variabilità di risalita durante i cambiamenti climatici".

La seconda questione importante affrontata nello studio è l'influenza della variabilità climatica su larga scala sulla risalita a lungo termine e il grado in cui vi è una variabilità coerente a bassa frequenza in tutta l'EBUS. "La variabilità associata alle modalità climatiche potrebbe essere importante per prevedere future perturbazioni su scale temporali da interannuali a decennali, " spiega Giulia Bonino. "I nostri risultati mostrano che i segni del riscaldamento globale, caratterizzato da forti venti di risalita in un clima che cambia, sono evidenti solo nel sistema Benguela. Da una prospettiva climatica più ampia, Gli EBUS non condividono la variabilità, fatta eccezione per la ben nota influenza dell'ENSO sui sistemi del Pacifico. Perciò, I sistemi di risalita dell'Atlantico e del Pacifico sembrano essere indipendenti. Estendere l'analisi corrente a un periodo più lungo, con modelli accoppiati e con lo stesso approccio dei traccianti passivi, aiuterà a chiarire questi problemi, consentendo il confronto dei risultati, e per confermare eventuali teleconnessioni impreviste tra i sistemi di risalita."