La piattaforma di traino "Triaxus" sfonda la superficie increspata dell'oceano durante una tempesta. Trainando una tale piattaforma con strumenti di monitoraggio attraverso l'acqua, cambiando la sua profondità in uno schema "yo-yo" mentre viaggiava, gli scienziati hanno creato istantanee ad alta risoluzione di come un colorante rilasciato a monte si è evoluto lungo il fronte della Corrente del Golfo. Credito:Craig M. Lee, UW APL
Una nuova ricerca fornisce la prima prova diretta per l'effetto frullatore Gulf Stream, identificare un nuovo meccanismo di miscelazione dell'acqua attraverso la corrente in rapido movimento. I risultati hanno importanti implicazioni per il tempo, clima e pesca perché la miscelazione degli oceani svolge un ruolo fondamentale in questi processi. La Corrente del Golfo è uno dei più grandi motori del clima e della produttività biologica dalla Florida a Terranova e lungo la costa occidentale dell'Europa.
Lo studio multi-istituzionale condotto da un ricercatore dell'Università del Maryland ha rivelato che l'agitazione lungo i bordi della Corrente del Golfo attraverso aree piccole come un chilometro potrebbe essere una delle principali fonti di mescolanza oceanica tra le acque su entrambi i lati della corrente. Lo studio è stato pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze il 6 luglio, 2020.
"Questo dibattito di lunga data sul fatto che la Corrente del Golfo agisca come un miscelatore o una barriera alla miscelazione degli oceani ha principalmente preso in considerazione i grandi vortici oceanici, da decine di chilometri a cento chilometri di diametro, " disse Jacob Wenegrat, un assistente professore presso il Dipartimento di Scienze Atmosferiche e Oceaniche dell'UMD e l'autore principale dello studio. "Quello che stiamo aggiungendo a questo dibattito è questa nuova prova che la variabilità sulla scala dei chilometri sembra mescolare molto. E quelle scale sono davvero difficili da monitorare e modellare".
Mentre la Corrente del Golfo risale la costa orientale degli Stati Uniti e del Canada, porta acqua calda e salata dai tropici nell'Atlantico settentrionale. Ma la corrente crea anche un invisibile muro d'acqua che divide due distinte regioni oceaniche:quella più fredda, acque più dolci lungo il margine settentrionale della Corrente del Golfo che vorticano in senso antiorario, e il più caldo, acque più salate sul bordo meridionale della corrente che circolano in senso orario.
Una squadra di ricerca ha schierato un galleggiante dalla R/V Knorr prima di rilasciare un colorante fluorescente nell'acqua. Gli scienziati hanno quindi seguito la deriva sia del colorante che del galleggiante attraverso la Corrente del Golfo, rivelando un significativo mescolamento di acque attraverso la rapida corrente. Credito:Craig M. Lee, UW APL
La quantità di miscelazione oceanica che avviene attraverso la Corrente del Golfo è stata oggetto di dibattito scientifico. Di conseguenza, modelli oceanici che predicono il clima, il tempo e la produttività biologica non hanno pienamente tenuto conto del contributo di mescolamento tra i due tipi di acqua molto diversi su entrambi i lati della corrente.
Per condurre lo studio, i ricercatori hanno dovuto portare i loro strumenti alla fonte:il bordo della Corrente del Golfo. Due squadre di scienziati a bordo di due navi di ricerca di livello globale hanno sfidato le tempeste invernali sull'Oceano Atlantico per rilasciare un colorante fluorescente lungo il fronte settentrionale della Corrente del Golfo e tracciarne il percorso nei giorni successivi.
La prima squadra ha rilasciato il colorante insieme a un galleggiante contenente un segnale acustico. A valle, la seconda squadra ha monitorato il galleggiante e monitorato la concentrazione di colorante insieme alla temperatura dell'acqua, salinità, chimica e altre caratteristiche.
Tornato a riva, Wenegrat e i suoi coautori hanno sviluppato simulazioni ad alta risoluzione dei processi fisici che potrebbero causare la dispersione del colorante nell'acqua nel modo registrato dalle squadre sul campo. I loro risultati hanno mostrato che la turbolenza in aree di appena un chilometro ha esercitato un'influenza importante sul percorso del colorante e ha portato a una significativa miscelazione delle proprietà dell'acqua come la salinità e la temperatura.
Il colorante fluorescente fornisce un modo unico per monitorare l'evoluzione e la miscelazione dell'acqua attraverso la Corrente del Golfo. In un recente studio il colorante fluorescina (come nella foto qui) è stato rilasciato lungo la parete nord della Corrente del Golfo, e tracciato dalla nave mentre si mescolava orizzontalmente attraverso la corrente. Credito:Lance Wills, CHI? IO
"Questi risultati enfatizzano il ruolo della variabilità su scale molto piccole che sono attualmente difficili da osservare utilizzando metodi standard, come osservazioni satellitari, " Ha detto Wenegrat. "La variabilità su questa scala non è attualmente risolta nei modelli climatici globali e non lo sarà per decenni a venire, quindi ci porta a chiederci, cosa ci siamo persi?"
Dimostrando che il mescolamento su piccola scala attraverso la Corrente del Golfo può avere un impatto significativo, il nuovo studio rivela un importante, contributore sottovalutato alla circolazione oceanica, biologia e potenzialmente clima.
Per esempio, la Corrente del Golfo svolge un ruolo importante nella cosiddetta pompa biologica oceanica, un sistema che intrappola l'anidride carbonica in eccesso, proteggendo il pianeta dal riscaldamento globale. Nelle acque superficiali della regione della Corrente del Golfo, la miscelazione oceanica influenza la crescita del fitoplancton, la base della rete trofica oceanica. Questi fitoplancton assorbono l'anidride carbonica vicino alla superficie e poi affondano sul fondo, portando con sé il carbonio e intrappolandolo nelle profondità dell'oceano. Gli attuali modelli della pompa biologica oceanica non tengono conto del grande effetto che il mescolamento su piccola scala attraverso la Corrente del Golfo potrebbe avere sulla crescita del fitoplancton.
"Per fare progressi su questo abbiamo bisogno di trovare modi per quantificare questi processi su una scala più fine usando la teoria, modelli numerici all'avanguardia e nuove tecniche di osservazione, " Wenegrat ha detto. "Dobbiamo essere in grado di comprendere il loro impatto sulla circolazione su larga scala e sulla biogeochimica dell'oceano".
Il documento di ricerca, "Miglioramento della miscelazione attraverso il confine del vortice sul fronte della Corrente del Golfo, "Jacob O. Wenegrat, Leif N. Thomas, Miles A. Sundermeyer, John R. Taylor, Eric A. D'Asaro, Jody M. Klymak, R. Kipp Shearman, e Craig M. Lee, è stato pubblicato il 6 luglio numero 2020 del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
