DEep Flow Regime Off SpiTsbergen

Acronimo
DEFROST
Codice
PNRA14_00068
Area di ricerca
Marine science
Tematica specifica di ricerca
Variabilità temporale e spaziale delle correnti profonde nell'area sud ovest al largo delle Svalbard
Regione di interesse
Artico, Stretto di Fram Orientale, Isole Svalbard
Sito web progetto
https://www.researchgate.net/project/DEFROST-DEep-Flow-Regime-Off-SpiTsbergen
PI
Manuel Bensi
Istituzione PI
Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, OGS
Sito web istituzionale
https://www.ogs.it
Altre Istituzioni e soggetti coinvolti
CNR (ISP), CNR (ISMAR)
Consistenza del team ricerca
Sigla: PNRA14_00068-UR.1 Responsabile: Kovacevic Composizione: Laura Ursella, Davide Deponte, Paolo Mansutti, Vanessa Cardin, Martina Kralj (2017 in maternità), Matteo Bazzaro, Manuel Bensi Sigla: PNRA14_00068-UR.2 Responsabile: Rebesco Composizione: Leonardo Rui Sigla: PNRA14_00068-UR.3 Responsabile: Miserocchi Composizione: Alessandra D'Angelo, Stefano Aliani, Leonardo Langone
Stato progetto
Completato
Stazioni principali usate
Basi Straniere
Il progetto

Il progetto di ricerca DEFROST (DEep Flow Regime Off SpiTsbergen) ha avuto lo scopo di indagare la variabilità temporale e spaziale del flusso profondo nell'area sud ovest al largo delle Svalbard, con particolare attenzione alle correnti vicine al fondo e alle relative proprietà fisiche e biogeochimiche. Misure in-situ sono state condotte principalmente con l’utilizzo di mooring oceanografici, posizionati a profondità tra i 1000 e i 1100 m. Tali mooring sono stati dotati di correntometri (ADCP, RCMs) e sensori di temperatura, salinità, ossigeno disciolto (SBE37, SBE16) e trappole di sedimentazione (McLane). La scelta di utilizzare mooring oceanografici è motivata dal fatto che i processi più energetici, generati da formazione di acque dense sulla piattaforma continentale e che sono in grado di rimodellare il fondale marino e di formare i conturiti, avvengono principalmente a fine inverno e inizio primavera, quando i rilievi effettuati con navi da ricerca sono difficilmente realizzabili a causa delle condizioni ambientali avverse. Inoltre, i venti e il raffreddamento dell'oceano cambiano a seconda delle condizioni meteorologiche invernali, influenzando così il volume e la densità dei pennacchi d'acqua densa, e quindi delle correnti a cascata lungo il pendio a ovest delle Svalbard. Per studiare la variabilità di questi fenomeni da un anno all'altro sono necessarie misurazioni continue, possibilmente estese negli anni. DEFROST ha unito un team multidisciplinare composto da oceanografi e geologi per studiare la variabilità delle proprietà termoaline, i processi sedimentari e i dati sismici al fine di valutare il legame tra l'attuale forma del fondale marino, il flusso di acque profonde e i pennacchi d'acqua densa a cascata. Questa attività scientifica fa seguito a precedenti iniziative internazionali tra le quali: il progetto EUROFLEETS2-PREPARED (Present and PAst flow REgime on contourite Drifts west of Spitsbergen), la cui spedizione di ricerca è stata effettuata nel giugno 2014 (RV G.O. Sars), e due campagne oceanografiche successive effettuate nella stessa regione nel giugno e settembre 2015, rispettivamente con la R/V Helmer Hansen (HH cruise, Uni Tromsø, Norvegia) e R/V OGS-Explora (EXPLORA cruise, OGS, Italia).

Immagini
  • Motivazione, importanza della ricerca

    La regione sud-occidentale al largo delle Svalbard (Figura 1) è un'area in cui masse d'acqua con proprietà diverse interagiscono tra loro: acque atlantiche (Atlantic Water - AW), più calde delle acque di origine polare (Polar Waters - PWs), scorrono verso nord trasportate dalla West Spitsbergen Current (WSC) lungo il lato orientale dello Stretto di Fram, mantenendo questa regione quasi priva di ghiaccio anche durante la stagione invernale, mentre le fredde acque artiche sono trasportate dalla East Greenland Current (EGC) verso sud lungo la parte occidentale dello stretto contribuendo al mantenimento della calotta glaciale della Groenlandia. Durante l'inverno acque dense si formano grazie all’interazione oceano-atmosfera e al rilascio di salamoia nelle polynyas del Mare di Barents e dei fiordi dell’arcipelago delle isole Svalbard, in particolare nello Storfjorden. Attraverso queste dinamiche avviene anche l'esportazione di carbonio organico particellato (POC) dalla superficie del mare verso il fondo. Esso è una parte essenziale della pompa biologica. Il POC proveniente dagli strati superiori viene consegnato all'oceano profondo, che trattiene la anidride carbonica (CO2) per un periodo relativamente lungo rispetto al tempo di permanenza epipelagica della stessa. Negli ultimi decenni, la regione artica ha attirato l'interesse scientifico internazionale in quanto laboratorio naturale per lo studio dei cambiamenti climatici in atto, del riscaldamento globale e dei relativi effetti sullo scioglimento dei ghiacci. Dal 2002, la diminuzione del ghiaccio marino nello Stretto di Fram è stata significativa, così come l’aumento progressivo della temperatura dell'acqua, mentre i flussi di carbonio organico particellato sono diminuiti. Questi processi oceanici, specialmente la riduzione del ghiaccio marino e la conseguente ridotta produzione di acque dense, hanno forti implicazioni sulla Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) e sul clima. Le acque dense che scendono lungo la scarpata continentale ad ovest delle Svalbard sono anche responsabili dell'accumulo di conturiti (strutture sedimentarie interessate da correnti di fondo lungo il pendio), la cui formazione coincide con l'espansione glaciale del primo pleistocene. Lo studio di questi conturiti può fornire preziose informazioni sulla storia della circolazione oceanica e sulla variabilità climatica del passato. In particolare, nell'area sono state recentemente scoperte due conturiti: Isfjorden e Bellsund (Rebesco et al., 2013).

     

    Figura 1 (da Bensi et al., 2019): (a) Mappa della regione di studio che mostra la batimetria (IBCAO) e le principali correnti nello stretto di Fram e lungo il margine occidentale dello Spitsbergen. I punti rossi indicano la posizione degli ormeggi S1 e ID2. I punti blu indicano le stazioni CTD (conduttività-temperatura-profondità) lungo i transetti S e P. (b) Schema dei processi che avvengono tra piattaforma e scarpata continentale lungo il versante occidentale dello Spitsbergen. (c) Schema di configurazione dei moorings S1 e ID2. (AW = Atlantic Water; NSDW = Norwegian Sea Deep Water; WSC = West Spitsbergen Current; BSW = Brine-enriched Shelf Water; EGC = East Greenland Current; NwAC = Norwegian Atlantic Current).

     

    Obiettivi della proposta
    Attività svolta e risultati raggiunti

    Nell’ambito del progetto DEFROST, nel 2016, 2017, e 2018, sono state eseguite spedizioni oceanografiche in modo da garantire, in primis, la manutenzione annuale dei moorings oceanografici e acquisire nuovi dati idrologici nell’area di studio, tramite calate con sonda multiparametrica CTD (conductivity-temperature-depth) e campionamenti biogeochimici. La campagna 2016, svoltasi sulla nave tedesca rompighiaccio Polarstern con un tempo nave dedicato di circa 12 ore speso nell’area di studio (sud-ovest al largo delle isole Svalbard) era prevista nella proposta progettuale, mentre le campagne svoltesi nel 2017 e 2018 sulla nave da ricerca Alliance di proprietà della NATO e gestita dalla Marina Militare, sono state rese possibili grazie alla collaborazione di OGS e CNR con l’Istituto Idrografico della Marina militare Italiana nell’ambito del programma pluriannuale “High-North”, gestito dallo stesso Istituto Idrografico. 

    Diversi strumenti ancorati al fondo tramite due moorings oceanografici (S1, ID2; Figura 1) hanno raccolto dati all'interno di uno strato d'acqua di circa 150 m di spessore, a circa 1000 m di profondità, lungo il versante sud occidentale al largo dell’arcipelago delle isole Svalbard a partire da giugno 2014 fino a giugno 2016. Successivamente, tra giugno 2016 e luglio 2018 solo il mooring S1 è stato mantenuto in funzione, mentre, visti i risultati promettenti raccolti nei primi due anni di attività, nel Luglio 2018, durante la campagna High-North 18, entrambi i moorings S1 e ID2 sono stati riposizionati.

    Gli strumenti montati sul mooring S1 (76° 26.288’ N; 13° 56.907’ E) tra il 2014 e il 2016 includevano un ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler, Teledyne RD Instruments, Poway, CA, USA) RDI 150 kHz situato a ~140 m dal fondo marino, un CTD (Conducibilità-Temperatura-Profondità) SBE16 (Sea-Bird Electronics, Bellevue, WA, USA) con torbidimetro Seapoint (Seapoint Sensors, Inc, Exeter, NH, USA) accoppiato con una trappola per sedimenti McLane (PARFLUX Mark 78H-21, McLane Res. Labs, East Falmouth, MA, USA) a ~25 m dal fondo, e un misuratore di corrente Aanderaa (Aanderaa Data Instruments, Bergen, Norvegia) RCM8 a ~20 m dal fondo. La torbidità, espressa come Formazin Turbidity Unit (FTU), è stata calibrata in laboratorio per ottenere i corrispondenti valori di concentrazione dei sedimenti sospesi (mg L-1). Dopo il 2016 è stato aggiunto anche un sensore di ossigeno disciolto. Il mooring ID2 (77° 38.760’ N; 10° 16.890’ E), sempre tra il 2014 e il 2016, era stato equipaggiato con due correntometri Aanderaa (rispettivamente RCM9 e RCM4, ~120 m e ~20 m al di sopra del fondo marino) e due registratori CT SBE37-MicroCAT al di sotto di ciascun sensore di corrente (sostituiti dai registratori T SBE56 nel giugno 2015). A luglio 2018, durante il ri-posizionamento in mare, il mooring ID2 è stato poi ulteriormente implementato con una trappola di sedimentazione, un CTD dotato di sensore di ossigeno, e un correntometro dotato di torbidimentro.

    I dati registrati dagli strumenti ancorati sui moorings S1 e ID2 sono stati elaborati dopo ogni manutenzione e sono stati puliti e trattati secondo gli standard e la metodologia di controllo di qualità in situ MyOcean (http://catalogue.myocean.eu.org/static/resources/user_manual/myocean/QUID_INSITU_TS_OBSERVATIONS-v1.0.0.pdf). Le serie temporali di temperatura, salinità, ossigeno e torbidità sono state inoltre confrontate con i dati ottenuti dalle calate CTD eseguite prima e dopo ogni manutenzione.

    I dati acquisiti hanno permesso l’identificazione di periodiche intrusioni di acqua più calda (fino a +2°C), più salata (fino a ~35), e meno densa (fino a 27,98 kg m-3) durante i periodi autunnali-invernali, che modificano le proprietà termoaline che caratterizzano le acque profonde in questa regione (NSDW, con temperatura potenziale ~ -0.90°C, salinità ~ 34.90 e densità potenziale ~ 28.07 kg m-3). Inoltre, l’analisi dei dati ha permesso di evidenziare che tali intrusioni si verificano simultaneamente in siti diversi (Figura 2). La cross-correlazione ha infatti rilevato un ritardo massimo di circa 5 ore, nonostante la distanza (~170 km) tra S1 e ID2, suggerendo che le intrusioni di acque relativamente calde e più salate siano innescate da oscillazioni interne della colonna d’acqua (onde interne guidate dalla topografia) la cui origine e/o amplificazione è generata da perturbazioni meteorologiche, tipicamente quelle invernali, che agiscono sinotticamente su tutto l’arcipelago delle isole Svalbard. Tali onde interne si propagano con frequenza principalmente diurna lungo tutto il margine ovest delle Svalbard. Per studiare l’origine di queste perturbazioni interne, abbiamo analizzato e confrontato i dati oceanografici raccolti con l’uso dei moorings e i dati meteorologici (vento, temperatura dell’aria alla superficie, flussi di calore all’interfaccia aria-acqua) raccolti dal ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts interim reanalysis). Questi ultimi sono stati inizialmente confrontati con i dati raccolti dalle stazioni terrestri (stazione Dirigibile Italia a Ny-Ålesund, http://www.isac.cnr.it/~radiclim/CCTower/) rivelando una correlazione maggiore di 0.84. Quindi per studiare gli eventi atmosferici significativi e la risposta del sistema marino profondo, abbiamo utilizzato il dataset ERA-Interim dell'ECMWF, i cui dati sono disponibili a intervalli di 6 ore e coprono una griglia regolare di 0,25° di latitudine x 0,25° di longitudine su tutto l'arcipelago delle Svalbard. Da questi dataset sono stati poi estratti i dati in prossimità dei siti S1 e ID2. Nel complesso, l’analisi combinata di dati oceanografici e meteorologici ha rilevato che gli eventi più energetici si sono verificati coerentemente sia nel flusso della corrente di fondo che nella velocità del vento. In particolare, aumenti del flusso di corrente a 1000 m di profondità sono stati osservati con un ritardo di circa 1 giorno (a S1) e 2 giorni (a ID2) rispetto agli eventi di forte vento, principalmente nel periodo tra ottobre e aprile. Anche la periodicità della distribuzione energetica ottenuta dall’ analisi “Morlet Wavelet ” applicata alle serie temporali del vento e della corrente è risultata simile. L'interpretazione è che la frequenza diurna associata alla variabilità della componente di corrente trasversale (along-shore) può essere il risultato della propagazione sud-nord di onde topograficamente intrappolate a 1000 m di profondità. Queste oscillazioni interne stimolano l’interazione e il mescolamento tra la AW e la NSDW, che si traducono in “intrusioni” di acqua più calda e salata registrata dai moorings S1 e ID2. 

    Le perturbazioni meteorologiche invernali, associate a forti venti settentrionali, sembrerebbero anche in grado di generare occasionalmente la produzione di acque dense, attraverso il raffreddamento della colonna d’acqua sulla piattaforma continentale, capaci di scendere lungo la scarpata fino a profondità maggiori di 900 m, generando il cosiddetto fenomeno del “cascading”. I risultati di queste analisi e interpretazioni sono presentati nell’articolo di Bensi et al. (2019), a cui si rimanda come integrazione delle informazioni contenute in questo rapporto di progetto.

    Per quanto concerne le misure di corrente al fondo effettuate nei siti S1 e ID2, i dati hanno rivelato valori massimi di circa 60-70 cm s-1. Inoltre, dall’analisi dei diagrammi vettoriali progressivi ottenuti dalle correnti registrate su S1 tramite ADCP e correntometro puntuale RCM8 (Figure 2c e 2d) si può notare come, nel periodo giugno 2014 - giugno 2016, le correnti sub-tidali (a cui è sottratta la componente di marea) fossero dirette prevalentemente verso nord, seguendo i vincoli batimetrici. Si è anche osservato che la direzione della corrente prevalente cambiava leggermente con l'aumentare della profondità e tendeva a ruotare in senso orario avvicinandosi al fondale marino. Periodiche inversioni di corrente (in cui la direzione prevalente del flusso cambiava da NW a SE) sono emerse con cadenza di circa 15 giorni, accompagnate da correnti più forti, specialmente durante la stagione invernale. In generale, la corrente sul sito S1 è risultata prevalentemente orientata verso NE tra giugno 2014 e dicembre 2015 (media u = 0,5 cm s-1, media v = 4 cm s-1) e verso NW tra gennaio 2016 e giugno 2016 (media u = -0,3 cm s-1, media v = 3,6 cm s-1). Durante il periodo Giugno 2016 - Luglio 2017 il flusso di corrente ha nuovamente avuto come direzione prevalente quella N-NE.

    La trappola di sedimentazione impiegata su S1 ha fornito dati circa i flussi di massa totale (TMF) permettendo di evidenziare una correlazione inversa degli stessi con la percentuale (%) di carbonio organico particellato (POC). Da notare che nel periodo Agosto 2014 - Luglio 2015 la trappola ha avuto un malfunzionamento tecnico rimanendo bloccata, così come nel periodo giugno 2016- Luglio 2017. In generale, la componente litica legata al materiale che sprofonda lungo la colonna d’acqua, è risultata quella principale e ha mostrato valori massimi nei mesi invernali. I carbonati sono risultati per lo più detritici, ma in estate hanno raccolto anche il contributo biogenico. I picchi di TMF (fino a 0.65 g m-2 d-1) sono stati registrati nel periodo fine inverno - inizio primavera, mentre il flusso massimo di POC (fino a 11.6 mg m-2 d-1) è stato osservato in primavera-estate, quale probabile conseguenza della sedimentazione delle fioriture di fitoplancton che seguono la tipica variabilità stagionale alle alte latitudini. Tuttavia, parte del POC viene presumibilmente  trasportato anche da processi avvettivi o di “cascading” che avvengono nel tardo inverno – primavera in concomitanza con le occasionali intrusioni di acqua più calda, più salata, meno densa e più ossigenata osservate nelle serie temporali (Figura 2).

    I flussi di POC e di massa totale integrati annualmente differiscono di un fattore 3, con i valori più bassi registrati nell’anno di misura giugno 2015- giugno 2016 (1.6 e 69 g m-2 y-1, rispettivamente per POC e TMS) e quelli massimi registrati nel periodo Luglio 2017-  Luglio 2018 (rispettivamente 5.9 e 177 g m-2 y-1), senza un’apparente relazione con la variabilità associata alle caratteristiche delle masse d’acqua (temperatura e salinità). Al contrario, l’idrodinamica sembra giocare un ruolo maggiore nell’apporto di materiale dal margine della piattaforma. Infatti, nel periodo Luglio 2017- Luglio 2018, anno con i flussi massimi di particellato, la direzione delle correnti ha mostrato il massimo valore della componente down-slope

     

    Figura 2: (a) confronto delle serie temporali di temperatura (°C) registrata sul mooring S1 e sul mooring ID2 nel periodo 2014-2016 dove si nota la contemporaneità dei picchi di temperatura nei due siti di misurazione; (b) dati registrati sulla trappola di sedimentazione sul mooring S1; (c-d) diagrammi vettoriali progressivi ottenuti dalle correnti registrate su S1 tramite ADCP e correntometro puntuale RCM8 (Bensi et al., 2019).

     

    Correnti da ADCP a scafo (vmADCP)

    Ad integrazione delle misure di corrente raccolte dai moorings, in questa sezione vengono presentati i principali risultati relativi alle misure di corrente effettuate con correntometro a scafo nei primi 300-500 m di colonna d’acqua durante due campagne oceanografiche, nell’estate 2016 (PS99-DEFROST, n/r Polarstern) e 2017 (HN17, n/r Alliance). Le misure sono state effettuate con un profilatore verticale di corrente modello RDI ADCP (vessel mounted Acoustic Doppler Current Profiler, vmADCP), in grado di emettere un segnale acustico a frequenza di 150 kHz (PS99, 2016) e 75 kHz (HN17, 2017).

     

    Durante la campagna 2016, le misure nell’area di studio sono state effettuate dal giorno 21/06 ore 15.00 UTC fino al 23/06 ore 02.00 UTC, lungo un transetto SW-NE di circa 25 km che passa sulla stazione S1, tra le batimetriche di 250 m e 1250 m, e lungo un analogo transetto di circa 70 km passando sul sito ID2, tra le batimetriche di 1300 m e 50 m, i cui dati sono stati raccolti anche durante la navigazione verso Longyearbyen. Misure di corrente sono state inoltre registrate lungo il transetto che copriva la distanza tra i moorings S1 e ID2. I dati sono stati mediati su un intervallo temporale di 20 minuti in uno strato compreso tra i 23 m e i 300 m di profondità con una risoluzione verticale di 4 m. In totale si sono registrati 110 profili verticali, di cui 30 si riferiscono alla rotta di avvicinamento tra i due moorings. Nell’area di S1, le misure hanno permesso di evidenziare che intensità e direzione della corrente erano piuttosto costanti a profondità maggiori di 50 m, rivelando un comportamento barotropico nella colonna d’acqua. La velocità della corrente variava tra i 10 e 20 cm/s mentre la direzione prevalente era NW, quindi allineata secondo l’orientamento delle isobate. Nell’area di ID2 sono stati registrati valori di velocità compresi tra 20 e 30 cm/s e direzione simile a quella osservata presso la stazione S1.

     

    Durante la campagna HN17 (Luglio 2017), misure analoghe sono state effettuate nell’area di S1, lungo un transetto SW-NE lungo 35 km (tra le batimetriche dei 200 m e 1250 m) e intorno alla punta meridionale delle Svalbard, fino all’ingresso dello Storfjorden, tra il giorno 21/07 ore 6:40 UTC e il 23/07 ore 06:12 UTC. Sono stati raccolti circa 180 profili di corrente mediata ogni 15 minuti in uno strato tra 28 m e 550 m di profondità, con una risoluzione verticale di 16 m. I particolare, nella zona intorno a S1 sono stati realizzati circa 48 profili (nei giorni 21/07 e 22/07) dai quali è emerso che la velocità della corrente variava da 10 a 40 cm/s. La direzione prevalente del flusso era NW, anche se temporaneamente sono stati osservati cambi di direzione verso E (est). Nell’area della scarpata continentale, su un fondale compreso tra 400 e 600 m di profondità, sono state misurate correnti di maggiore intensità negli strati profondi rispetto a quelle misurate nello strato più superficiale, allineate con le isobate e dirette verso NW. Sulla piattaforma continentale sono invece state misurate correnti con direzione prevalentemente E.

    All’ingresso dello Storfjorden, lungo l’isobata dei 400 m, è stato registrato un flusso di corrente relativamente forte in direzione NE, con velocità tra i 30 e 50 cm/s, in diminuzione dalla superficie verso il fondo. L’ingresso dello Storfjorden è fortemente influenzato dalla marea e quindi da una elevata variabilità temporale e spaziale (a scala di alcuni km) delle correnti misurate.

     

    In conclusione, le misure ottenute dal vmADCP nell'area dei moorings hanno rivelato la presenza di un flusso di corrente diretto verso NW, associabile alla direzione prevalente della West Spitsbergen Current che trasporta la Atlantic Water. E' stata inoltre osservata una intensificazione del flusso in prossimità del fondo della scarpata continentale, così come una grande variabilità spaziale dell’intensità delle correnti, la quale può essere attribuita localmente all’effetto delle maree e all’effetto della morfologia del fondale marino, specialmente in prossimità della scarpata continentale.

    Caratterizzazione fisica e biochimica delle masse d'acqua

    Al fine di identificare il segnale dato dalla presenza di acque dense nelle aree di piattaforma e scarpata continentale ad ovest delle Svalbard, le misure idrologiche sono state integrate dalla raccolta di campioni d'acqua destinati alle analisi dei principali parametri biogeochimici la cui distribuzione, lungo la colonna d'acqua, può fornire informazioni utili a stimare l’età e la provenienza delle diverse masse d’acqua.

    Nel dettaglio, l’acquisizione dei parametri fisici è stata effettuata mediante calate di una sonda CTD SBE911 plus della SeaBird Electronics dotata di sensori di temperatura, conducibilità, ossigeno, fluorescenza, trasmittanza e altimetro. Per il prelievo dei campioni d'acqua alle varie quote, individuate in base all'esame del profilo verticale acquisito tramite il CTD, è stato utilizzato un Carousel dotato di 24 bottiglie Niskin da 12 L ciascuna (campagna 2016), o di 12 Niskin da 5 L (campagna 2017). La determinazione dell'ossigeno disciolto è stata effettuata a bordo secondo il metodo Winkler, mentre i campioni destinati alle analisi dei nutrienti inorganici (ammonio, nitriti, nitrati, fosfati, e silicati, campagne 2016 e 2017), e degli altri parametri che caratterizzano il sistema carbonatico (Carbonio Inorganico Disciolto - DIC, pH e alcalinità totale, solo campagna 2016) sono stati opportunamente trattati e conservati per le successive analisi eseguite presso i laboratori di chimica di OGS.  Le analisi biogeochimiche effettuate sui campioni raccolti nel 2016, in occasione del deployment dei moorings S1 e ID2, hanno permesso di evidenziare, presso entrambi i siti, differenze significative tra le acque più superficiali rispetto a quelle profonde (Figura 3a-h). Le acque superficiali (sopra ai 100 metri di profondità) son risultate infatti generalmente più ossigenate e caratterizzate da valori di pH e alcalinità totale più elevati. A quote sub-superficiali (50/70 metri), inoltre, le concentrazioni di ammonio e nitriti sono risultati 20/30 volte superiori rispetto alle quote di fondo indicando la presenza di acque relativamente giovani. Tale supposizione è avvalorata dal fatto che in superficie si assiste ad un generale impoverimento in termini di silicati, nitrati e fosfati.

    Al di sotto dei 100 metri, i profili verticali, di tutti i parametri indagati, sono risultati relativamente omogenei e simili tra loro nei due siti. Fanno eccezione i silicati per i quali si è notato un leggero gradiente positivo di concentrazione all'aumentare della profondità, con valori massimi raggiunti in prossimità del fondo (∼1000 m).

    La distribuzione dei nutrienti, nelle acque di fondo dei tre transetti investigati nel 2017 a sud-ovest dello Storfjorden, è relazionabile a quella di parametri fisici quali temperatura potenziale, salinità ed ossigeno disciolto. Sono state individuate, nell’area indagata, due principali masse d’acqua (Figura 3i-p): una, relativamente più calda, ossigenata e caratterizzata da maggiore salinità e basso contenuto in nitrati, fosfati e silicati, la cui presenza può essere associata ad un probabile transito delle Brine-Enriched Shelf Waters (BSW); l'altra più profonda e fredda, contraddistinta da più bassi valori di salinità e maggiori concentrazioni di nutrienti inorganici associabile invece al transito della Norwegian Sea Deep Water (NSDW).

     

    Figura 3: (a–h) Profili verticali di pH e della concentrazione di alcalinità totale (AT), ossigeno disciolto (DO), silicati (Si-Si(OH)4), ammonio (N-NH4), nitriti (N-NO2), nitrati (N-NO3), fosfati (P-PO4) in corrispondenza dei siti S1 e ID2; (i-p) Distribuzione di ossigeno disciolto, temperatura potenziale, salinità, nitrati, fosfati e silicati nelle acque di fondo dei transetti investigati durante la campagna High North 2017 a sud-ovest dello Storfjorden. Le frecce tratteggiate di colore bianco e nero indicano rispettivamente il percorso seguito dalle Brine-enriched shelf waters e dalla Norwegian Sea Deep Water.

     

    Dati Geologici

    I dati geologici sono stati raccolti nell’arco di 5 anni durante altrettante campagne nell'ambito di diversi progetti di ricerca, tra cui il progetto DEFROST: nella campagna PREPARED (2014, R/V G.O.Sars) sono stati acquisiti dati geofisici, quali multi-beam e sub-bottom (Topas), e dati sedimentologici, quali carote di sedimento nelle aree dei moorings; nella campagna EDIPO (2015, R/V OGS Explora) sono stati acquisiti nuovi dati geofisici (sismica a riflessione) e sono stati ampliati i dataset precedenti (multi-beam e sub-bottom acquisiti durante la campagna PREPARED), concentrandosi in particolare nell’area dell’Isfjorden drift; nella campagna PS99/BURSTER/DEFROST (2016, R/V Polarstern) sono stati acquisiti dati geologici relativi alle strutture controllate dalle correnti di fondo nelle aree limitrofe a quelle dei moorings; nella campagna High-North17 (2017, R/V Alliance) sono stati acquisiti dati geologici relativi alle strutture controllate dalle correnti di fondo, concentrandosi nella diversificazione tra strutture along-slope e strutture down-slope, nelle aree dei moorings e nell’area a Sud del Kveithola TMF; nella campagna High-North18 (2018, R/V Alliance) sono stati acquisiti dati geologici relativi alle strutture controllate dalle correnti di fondo nell’area dell’Isfjorden drift.

    Grazie ai dati raccolti, sono state analizzate la morfologia e la litologia del fondale marino, nonché le geometrie interne e le variazioni litologiche all’interno sediment drift. Dall’analisi dei dati raccolti è emerso che la sedimentazione in questa area del margine è controllata da along-slope bottom-currents, caratterizzate da una velocità relativamente bassa, variabile a diverse scale temporali (Rui et al., 2019). Si suppone inoltre che l’input sedimentario alle correnti di fondo provenga da fenomeni di caduta di acqua lungo la scarpata continentale, ovvero il trasporto di sedimento grazie al cascading di acque dense ottenute dalla formazione di ghiacci marini.

    Prodotti
    • I dati oceanografici raccolti attraverso l’uso di moorings nel periodo 2014-2016 sono stati inseriti nel National Oceanographic Data Center (NODC) e disponibili sul portale Seadatanet.
    • I dati e il lavoro svolto nell’ambito del progetto PNRA DEFROST sono serviti anche ad ottenere un ulteriore finanziamento utile al team scientifico per contribuire al primo rapporto annuale dello “The State of Environmental Science in Svalbard”, pubblicato da consorzio SIOS (Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System) nel gennaio 2019 (https://sios-svalbard.org/sites/sios-svalbard.org/files/common/SESSreport_2018_FullReport.pdf).
    • Il progetto DEFROST ha permesso anche di rafforzare le collaborazioni con partner italiani (Idrografico della Marina, Università Ca’ Foscari, Venezia) e internazionali (AWI, IOPAN, UNIS, UGOT, CMRE), favorendo sviluppi futuri per quel che riguarda le attività italiane in Artico.
    • Infine, dal 2018, OGS è diventato membro dell’ArcticROOS (Arctic Regional Ocean Observing System), promuovendo e valorizzando le serie temporali raccolte grazie ai moorings S1 e ID2.