Gli oceani rivestono un ruolo cruciale sul clima a scala globale ridistribuendo calore sul globo terrestre attraverso il cosiddetto “Grande Nastro Trasportatore” (Ocean Conveyor Belt) ovvero il complesso sistema di circolazione globale che attraversa tutti gli oceani garantendo il rinnovo ed il mescolamento delle acque.
L’Oceano Meridionale (OM, chiamato anche Oceano Antartico) comprende le porzioni meridionali degli oceani Atlantico, Pacifico ed Indiano; esso si estende senza interruzioni intorno alle coste dell’Antartide costituendo così l’unico tratto di mare circumpolare del globo terrestre. Questa caratteristica ha una profonda influenza sul clima globale soprattutto per la presenza della Corrente Circumpolare Antartica (Antarctic Circumpolar Current – ACC), il poderoso flusso oceanico che consente lo scambio di masse d’acqua, calore, ed altre proprietà tra i principali bacini oceanici ed i mari antartici. L’OM, attraverso particolari meccanismi di cattura della CO2 atmosferica e di trasferimento in profondità, contiene circa il 30 % della CO2 oceanica di origine antropica. La ACC è la corrente più imponente dell'intero Pianeta - diretta da ovest verso est, compresa fra il fronte antartico ed il fronte subantartico. E' guidata non solo dal regime dei potenti venti occidentali, ma anche dalla topografia del fondo marino. In vicinanza del continente antartico, il regime dei venti orientali innesca una corrente mediamente diretta verso ovest definita corrente polare. Fra la corrente circumpolare e quella polare il sistema dei venti mantiene attivi i vortici ad andamento orario che caratterizzano le regioni dei mari di Ross e di Weddell. E’ in questi mari che si attivano i più rilevanti processi di formazione e di diffusione delle acque superfredde. Tra queste si riporta l’esempio della Ice Shelf Water del Mare di Ross, che alimenta le acque di fondo responsabili del trasporto del freddo verso le latitudini più basse, giocando un ruolo determinante nella circolazione globale oceanica con relative conseguenze sul clima del nostro Pianeta.
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L’assenza di terre emerse che possono esercitare un blocco al flusso della ACC, permette poi l’instaurarsi di fenomeni di interazione (teleconnessioni) a diverse scale temporali tra L’OM e molte regioni distanti da quest’ultimo. La struttura interna della ACC è caratterizzata dalla successione da Nord a Sud di una serie di zone in cui le proprietà delle acque variano bruscamente, dette fronti termoalini, separati tra loro da zone in cui le proprietà delle masse d’acqua rimangono invece pressoché costanti. Questi fronti separano le masse d’acqua di origine antartica da quelle con caratteristiche più equatoriali e costituiscono anche le principali linee di flusso della ACC. Lungo la corrente circumpolare si realizza, infatti, lo scambio di energia e del contenuto di sali che regola e condiziona il trasferimento delle sostanze chimiche e delle specie biologiche, consentendo all'ecosistema antartico di mantenere le sue peculiari caratteristiche. La zona che meglio manifesta questi fenomeni è la Convergenza antartica dove l’acqua superficiale antartica molto fredda, ma di minore salinità, incontra l'acqua superficiale subantartica più calda e più salata. La zona polare frontale è definita in superficie dall'isoterma di 2° C ed in profondità da un minimo di salinità. La zona della convergenza è caratterizzata dal succedersi di sistemi ciclonici che causano tempeste con vento di grande intensità ed onde gigantesche tanto da essere nota nella letteratura come i “50 ruggenti ed i 60 urlanti”. Il quadro sintetico della circolazione termoalina nell’Oceano Meridionale vede acqua profonda, calda e salata, che fluisce verso l'Antartide. Questa massa d’acqua emerge in corrispondenza della Divergenza antartica, si raffredda e si arricchisce in ossigeno per formare sia l'acqua superficiale sia l'acqua di fondo antartica.
La posizione dei diversi fronti, le caratteristiche delle acque e l’intensità delle correnti associate costituiscono informazioni di grande importanza per lo studio dei cambiamenti climatici.
Ghiaccio Marino
All'inizio dell'inverno la superficie del mare viene coperta da una sottile pellicola di ghiaccio dello spessore di 2-3 m (la banchisa) che si forma per il congelamento dell'acqua di mare e che si estende per circa 20 milioni di Km2. Alla fine dell'estate (febbraio) la banchisa si riduce intorno a 4 milioni di Km2. E' questo un processo di importanza globale per il sistema climatico ed è uno dei più rilevanti del Pianeta in termini di estensione e di energia coinvolta. La formazione della banchisa polare è influenzata da vari fattori, i più importanti dei quali sono le condizioni meteorologiche locali. Il congelamento avviene a temperatura intorno a -1.8° C ed inizia nel mese di marzo per proseguire con un rapido aumento nel periodo aprile-luglio. Il processo continua sino a settembre/ottobre.
All'interno della banchisa restano localmente isolate aree di mare completamente libere dai ghiacci, note come polynya. La loro ampiezza è variabile e può raggiungere superfici pari a quella dell'Italia. Esistono sia polynya costiere condizionate dai venti catabatici (provenienti dal continente), sia polynya oceaniche condizionate dall'azione delle correnti.
Con il sopraggiungere della stagione estiva sia per l’aumento della temperatura sia per la risalita delle acque intermedie più calde, si determina la frantumazione e lo scioglimento della banchisa: lastroni galleggianti vanno alla deriva verso nord secondo le direzioni del vento e delle correnti marine.