Processi oceanici e variabilità climatica
Linea di ricerca:
Oceanografia fisica e biogeochimica per lo studio dei processi e della variabilità climatica, dal mare aperto alle aree di transizione;
Gli oceani svolgono un ruolo fondamentale nel sistema climatico e nell’ecosistema terrestre. L’ultima relazione dell'IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) sottolinea che gli oceani per decenni hanno “immagazzinato il calore” trattenuto in eccesso nel sistema Terra a causa dell’aumento di gas serra in atmosfera (Figura 12), e le conseguenze di questi cambiamenti per la natura e l'umanità potranno essere enormi. Ridurre le incertezze relative ai processi marini e al loro impatto sul clima è un obiettivo fondamentale, una grande sfida scientifica e sociale alla quale ISMAR intende contribuire sfruttando al meglio le sue competenze multidisciplinari.
La chiave per comprendere il ruolo dell’oceano nel sistema climatico è lo studio dei processi fisici dell'oceano e del ghiaccio marino, e delle loro interazioni con l'atmosfera, la criosfera, la terra solida e la biosfera. Questi processi avvengono su scale spaziali e temporali molto differenti, da quelle legate alla circolazione termoalina globale e alla sua variabilità climatica, ai processi e all’impatto dei cambiamenti osservati su scala regionale, fino alle scale più piccole che si ritiene abbiano un ruolo fondamentale nel regolare la dinamica oceanica e il funzionamento dell’ecosistema marino (dalla mesoscala, alla sotto-mesoscala, fino alle scale su cui avviene la dissipazione turbolenta). Tali processi influiscono, infatti sullo stoccaggio e la ridistribuzione di calore, carbonio, sale e altre proprietà dell'acqua e sugli scambi aria-mare di calore, quantità di moto, acqua dolce, carbonio e altri gas.
La componente principale degli studi climatici è chiaramente rappresentata dall’ analisi dei dati osservativi storici, dalle rianalisi climatiche (cioè dal “blending” di osservazioni e modelli) e dalla capacità di fornire proiezioni future basate sulle osservazioni e sulle conoscenze attuali. È di fondamentale importanza ricostruire i regimi climatici del passato su varie scale temporali, comprendere i modi di circolazione oceanica diversi dall’attuale e i meccanismi di passaggio, spesso repentini, da un regime all’altro.
ISMAR è da sempre impegnato nella ricerca climatica e per questo ha tutte le competenze per affrontare con successo la sfida scientifica dei prossimi anni. Gli studi di ISMAR sugli archivi naturali forniscono una molteplicità di indicatori (sedimentologici, biologici, geochimici e proprietà magnetiche), che permettono di ricostruire la variabilità naturale e gli impatti antropici sui regimi climatici del passato dall'inizio dell'Olocene e il succedersi dei cicli glaciali del Quaternario ed i loro meccanismi. L’utilizzo delle lunghe serie temporali di dati osservativi degli ultimi 30-50 anni, mantenute dall’istituto in punti chiave del Mediterraneo, e l’analisi di serie temporali lunghe di misure accoppiate di parametri meteorologici e oceanografici, offrono la possibilità di ottenere una definizione quantitativa e più affidabile dei cambiamenti in atto nel bacino del Mediterraneo. La capacità di ISMAR di produrre accurate serie temporali di variabili climatiche essenziali da misure satellitari, che coprono gli ultimi 30-40 anni per l’oceano globale e i mari Europei, accoppiata con le competenze sullo studio di modi decadali e multi-decadali, mediante metodi statistici avanzati di analisi di dati osservativi e rianalisi, sono un importate contributo che ISMAR sta dando e potrà continuare a dare su questo tema anche in futuro. Questa attività potrà avvalersi dei dataset e delle informazioni disponibili all’interno di C3S e CMEMS, programmi in cui ISMAR ha un riconosciuto ruolo di leadership, per i quali sta contribuendo allo sforzo Europeo sul clima ottenendo, oltretutto, consistenti finanziamenti. Una maggiore integrazione delle varie competenze presenti in ISMAR potrebbe potenzialmente rafforzare il posizionamento dell’Istituto nel servizio climatico europeo C3S che, a sua volta, potrebbe fornire una fonte di finanziamento costante per ricerca climatica. Certamente ISMAR attualmente non ha le capacità né di calcolo né di personale sufficiente per affrontare lasfida sulla modellistica climatica, dove altri enti hanno investito da anni.
Sussiste per ISMAR, la concreta possibilità di lanciarsi su studi a scala globale, fortemente supportati, anche finanziariamente, sia da C3S che dai programmi della commissione Europea (H2020 e Horizon Europe). Depongono in senso favorevole i seguenti elementi: lo spostamento del Climate Data Store dell’ECMWF a Bologna, l’investimento nazionale in calcolo avanzato, l’esperienza di ISMAR sull’analisi dei dati climatici, l’immissione recente di nuovi ricercatori con esperienze su studi sull’oceano globale.
La partecipazione del CNR in consorzi internazionali impegnati in questo campo (es. MOI, ECMWF, etc.) e un accordo con realtà nazionali ed internazionali specializzate in proiezioni climatiche, con la conseguente messa a sistema le competenze modellistiche e osservative e di analisi dati di ISMAR e del CNR, permetteranno all’Italia di rafforzarsi nella sfida Europea sul clima.
ISMAR, grazie alle sue competenze interdisciplinari, potrà inoltre contribuire in modo sostanziale allo studio dei meccanismi di interazione tra oceano, ciclo del carbonio e clima, alla comprensione delle cause degli eventi meteomarini estremi (mareggiate, acque alte, riscaldamenti anomali, etc.) e alla valutazione del loro impatto su ecosistemi e società, attività di ricerca prioritarie del prossimo programma quadro della Commissione Europea e del PNR. Parallelamente, sarà importante valorizzare le competenze che l’Istituto ha acquisito nel passato, anche attraverso il disegno e la partecipazione a numerose campagne oceanografiche, nonché di specifici progetti finalizzati alla combinazione di misure in situ e satellitari, nello studio dei processi a mesoscala (e sub- mesoscala), delle interazioni tra processi fisici ed ecosistema marino e delle interazioni aria- mare.
Lo studio dei processi oceanici e dei cambiamenti climatici non si dovranno limitare solo al mare aperto e alle scale climatiche, ma anche alla fascia costiera, dove i segnali sono spesso amplificati e, i processi a scale temporali più brevi, possono avere impatti molto rilevanti, e dove studi sulla vulnerabilità e sulle possibilità di adattamento e mitigazione sono essenziali per contribuire allo sfruttamento sostenibile delle risorse e alla “crescita blu”.
In tal senso, sarà opportuno mettere in atto azioni che permettano di valorizzare le lunghe serie storiche di misure (che rappresentano un grande patrimonio di ISMAR e dell’ente), ma anche di massimizzare l’impatto delle reti osservative e della strumentazione rilocabile nello studio di processi su scale spaziali e temporali più brevi.
L’integrazione tra le diverse scale temporali e tra le varie discipline (oceanografia, sedimentologia, ecologia/biologia, geochimica e modellistica) rappresenta un valore unico su cui investire per la comprensione del “sistema dinamico clima”, contribuendo a definire i possibili impatti della sua variabilità sull’ecosistema marino e fornendo informazioni essenziali per le politiche di mitigazione ed adattamento.
Infine, tenendo conto che con la finanziaria è in via di approvazione a Venezia un Centro internazionale sui cambiamenti climatici, ISMAR grazie alla presenza della sua sede principale e suoi storici rapporti con la città, potrà e dovrà attivamente contribuire a questa importate iniziativa per il paese e per la città di Venezia. Data l’importanza che la tematica climatica rivestirà anche nel futuro, e l’esistenza di molti problemi di base rimasti aperti che sono essenziali per comprendere e prevedere il futuro del nostro pianeta, questa linea di ricerca potrà anche trovare potenziali fonti di finanziamento nei progetti ERC.
In figura: Ocean heat content Prediction for the next century
