L'oceano fornisce al pianeta ossigeno e cibo e costituisce un'importante riserva di CO2. Alla base di tutto questo c'è il fitoplancton, ovvero alghe microscopiche che producono biomassa organica attraverso la fotosintesi e con l'aiuto di nutrienti, CO2 e luce solare. I ricercatori del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel hanno ora scoperto come una complessa interazione tra condizioni del vento e delle correnti nell'Atlantico equatoriale influenzi l'apporto di nutrienti agli strati superiori delle acque e quindi la crescita del fitoplancton. I risultati del loro studio sono pubblicati oggi sulla rivista Nature Geoscience.
L'oceano non è solo un fornitore essenziale di ossigeno e cibo, ma anche una riserva essenziale di CO2. Al centro di queste funzioni c'è il fitoplancton, la cui crescita dipende da nutrienti come nitrati, fosfati e ferro. Questi nutrienti vengono trasportati dalle profondità alla superficie, spinti dal vento e dalle correnti. I ricercatori del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel, in collaborazione con i colleghi dell'Oregon State University e del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University, hanno studiato il modo in cui questi processi modellano l'ecosistema dell'Atlantico equatoriale. I loro risultati, pubblicati oggi sulla rivista Nature Geoscience, forniscono nuove informazioni sulle fluttuazioni stagionali nella disponibilità di nutrienti e suggeriscono come la produttività biologica potrebbe evolversi con il riscaldamento climatico.
Interazione complessa di processi guidati dal vento
L'oceano equatoriale nell'Atlantico orientale ospita uno degli ecosistemi biologicamente più produttivi degli oceani del mondo, dipendente dalla risalita di acque ricche di nitrati . La massima produttività si verifica durante l'estate dell'emisfero settentrionale, spinta dall'intensificarsi dei venti orientali all'equatore. Questi venti spingono le acque superficiali calde verso ovest, consentendo alle acque profonde ricche di nutrienti di risalire verso est. Anche la Corrente Equatoriale Sotterranea gioca un ruolo cruciale: questa potente corrente oceanica trasporta masse d'acqua fredda e ricca di nutrienti verso est attraverso l'Atlantico, negli strati d'acqua più profondi. I venti stagionali causano l'innalzamento e l'abbassamento di questa corrente.
"I nostri risultati mostrano quanto sia complessa l'interazione tra i processi del vento e delle correnti in questa parte dell'oceano", afferma il Prof. Dr. Peter Brandt, professore di oceanografia sperimentale presso GEOMAR e autore principale dello studio. Tre diversi meccanismi di spinta influenzano l'apporto di nutrienti all'equatore: la risalita verso est da parte dei venti zonali, il movimento ascendente e discendente della corrente sotterranea equatoriale e la miscelazione causata dal vento, influenzata dal ciclo diurno della radiazione solare. Questi processi, stimolati da diversi aspetti del campo eolico, promuovono o indeboliscono l'apporto di nutrienti in superficie e quindi determinano la formazione e l'intensità del # annuale
Per studiare le relazioni tra vento, correnti e nutrienti, sono state effettuate ampie misurazioni e campionamenti durante due spedizioni di ricerca con la nave da ricerca tedesca METEOR (crociere M158 e M181). Tra le altre cose, sono stati misurati la temperatura, il contenuto di sale e nitrati e la velocità del flusso a diverse profondità. Per analizzare le fluttuazioni stagionali sono stati utilizzati ulteriori dati di osservazione a lungo termine, come i dati provenienti da strumenti installati a diverse profondità lungo l'equatore per molti anni.
"Le misurazioni della turbolenza nell'oceano svolgono un ruolo particolarmente cruciale nella comprensione recentemente acquisita", spiega la Dott.ssa Mareike Körner, ex studentessa di dottorato presso GEOMAR e ora impiegata presso la Oregon State University negli Stati Uniti. "Queste misurazioni, che abbiamo effettuato durante le nostre crociere di ricerca, insieme a dati simili raccolti dagli strumenti ormeggiati dai nostri colleghi statunitensi, forniscono preziose informazioni su come i nutrienti vengono miscelati dalle profondità alla superficie durante tutto l'anno."
Interazione sensibile tra vento e correnti
"Le dinamiche oceaniche all'equatore sono il frutto di un'interazione perfettamente calibrata di vari processi guidati dal vento", afferma Peter Brandt. Una migliore comprensione di questo aspetto è di grande importanza, soprattutto per quanto riguarda il cambiamento climatico: "I cambiamenti climatici possono avere effetti molto diversi sull'apporto di nutrienti a questo importante ecosistema marino e quindi avere anche gravi conseguenze sulla produttività biologica dell'oceano".
pubblicazione originale
Brandt, P., Körner, M., Moum, JN, Roch, M., Subramaniam, A., Czeschel, R., Krahmann, G., Dengler, M., & Kiko, R. (2024). Produttività stagionale dell'Atlantico equatoriale determinata da distinti processi guidati dal vento. Nature Geoscience. DOI: 10.1038/s41561-024-01609-9
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