Descrizione del modulo "Circolazione marina, variabilità ed impatto sull'ecosistema (TA.P02.037.002)"

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  • Descrizione del modulo "Circolazione marina, variabilità ed impatto sull'ecosistema (TA.P02.037.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le potenzialità di impiego per risposte a bisogni individuali e collettivi del Modulo sono di seguito elencate: Management dell'ambiente marino sia costiero che di mare profondo, anche al fine della gestione delle emergenze. Definizione di strumenti innovativi in supporto a decision making amministrativo e delle politiche ambientali nazionali e globali. Effetti del cambiamento climatico globale sulla produttività planctonica e sugli ecosistemi marini. Caratterizzazione di eventi estremi in ambiente meteo-marino. Formazione scientifica e/o professionale, anche a livello internazionale (IOC), sulle questioni legate all'oceanografia fisica, chimica e biologica. Valutazione e contributo al controllo degli effetti antropici nelle variazioni climatiche. Previsione del trasporto di oggetti e/o inquinanti in mare. Contributo al miglioramento dei sistemi di previsione marina (forecasting) Realizzazione di tecnologie per la mobilità e l'approvvigionamento energetico ecosostenibile in ambiente marino. (literal)
Tematiche di ricerca
  • 1 Circolazione e trasporto. La circolazione nel Mediterraneo e in aree polari e ' studiata usando metodologie sperimentali accoppiate a modelli. Il ruolo delle correnti nel trasporto (di massa, calore o larve, inquinanti e sedimenti) e nella connettività biologica e' investigato combinando analisi di drifter e radar con campionamenti biologici, immagini digitali e modelli. 2 Variabilità climatica della circolazione e dell'ecosistema. La variabilità del sistema climatico mediterraneo e dei cambiamenti a lungo termine di contenuti di sale/calore sono studiate, ricorrendo a lunghe serie temporali. Il rapporto zooplancton-clima e' investigato a scala multidecennale e considerando le fluttuazioni non lineari che avvengono su scale temporali brevi (regime shifts). La variabilità climatica e sua predicibilta' sono anche affrontate tramite il confronto tra dati di serie temporali plurisecolari e di toy-models formali tipo Lorenz che simulano l'interazione su larga scala tra oceano e atmosfera. 3 Sviluppi tecnologici e oceanografia operativa. Sviluppo di nuovi metodi per l'accoppiamento di risultati da misure e modelli, nonché di nuove tecnologie per strumentazione oceanografica (literal)
Competenze
  • Le strumentazioni usate sono: catene correntometriche per il monitoraggio della corrente e delle proprietà fisiche nella colonna d'acqua. Sistema di HF radar per il monitoraggio della corrente superficiale. Boe flottanti (drifter e Argo float) per la misura del trasporto superficiale e subsuperficiale. Strumentazione per navi oceanografiche quali sonda CTD, salinometro, attrezzatura per titolazione 02, box-corer oceanico, correntometri a scafo e LADCP. Modelli numerici idrostatici e non-idrostatici quali ROMS ed MITgcm. Il gruppo è attivamente coinvolto nella raccolta di lunghe serie temporali di dati oceanografici in punti chiave dei bacini; mantiene sistemi di misurazione nei canali di Corsica dal 1986 e Sicilia dal 1993, fornendo serie uniche per lunghezza in tutto il Mediterraneo e offrendo un punto di riferimento a livello internazionale. Esso detiene uno dei pochi HF radar italiani per il monitoraggio in continuo di zone estese di mare. Le osservazioni oceaniche possono contare sulla disponibilità delle navi CNR e sugli output dei modelli numerici. Il gruppo ha anche esperienza nelle misure oceanografiche in ambienti estremi quali gli ambienti polari e i sistemi anossici. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le potenzialità di impiego per processi produttivi del Modulo sono di seguito elencate: Tecniche per monitoraggio in aree marine costiere e profonde. Prodotti predittivi per gli effetti dalla circolazione e del clima sugli ecosistemi marini e sul trasporto, con applicazioni per la gestione sostenibile e mitigazione in caso di incidenti a mare. Trasferimento di know-how all'industria per lo sviluppo di prodotti o sistemi ad alto contenuto tecnologico relativi all'ambiente marino e alla nautica sostenibile. Sviluppo di sistemi avanzati per la definizione di indicatori ambientali e climatici finalizzati alla tutela dell'ambiente marino per lo sfruttamento sostenibile delle risorse marine: pesca, turismo e diporto. (literal)
Tecnologie
  • Parte del lavoro del team consiste nello sviluppare nuove tecnologie per l'osservazione dei sistemi marini, in collaborazione con il Distretto delle Tecnologie Liguri e nel quadro di altri progetti nazionali. Attualmente sono allo studio sistemi per l'identificazione in tempo quasi-reale dello zooplancton, da inserire su strumenti autonomi e su navi di opportunità e metodi per la valutazione e prova su banco di innovativi sistemi di propulsione elettrica e ibrida e di tecnologie di accumulo elettrico e generazione fotovoltaica per la nautica. Inoltre si sta lavorando allo sviluppo di modelli non-idrostatici applicati in zone chiave del Mar Ligure ed all'accoppiamento tra modelli oceanografici e meteorologici. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo primario è aumentare comprensione e capacità predittiva del sistema marino (circolazione, trasporto, variabilità climatica, impatto sull'ecosistema) con metodi sperimentali interfacciati a risultati da modelli. Un obiettivo parallelo è di sviluppare e trasferire tecnologie per analisi, strumentazioni oceanografiche innovative e nautica sostenibile. Particolare attenzione è data a divulgazione e formazione. Obiettivi più specifici sono individuati per diverse scale di variabilità. Alle scale di submesoscala/mesoscala l'obiettivo è migliorare previsioni di trasporto, connettività e impatto sull'ecosistema (misure drifter, radar, modelli su scenari idealizzati e realistici e campionamenti biologici) per gestione costiera e mitigazione rischi in mare. Alle scale climatiche l'obiettivo è monitorare scambi tra bacini e studiare lunghe serie temporali oceanografiche/biologiche e con modelli numerici la variabilità del clima. Nel settore tecnologico si intende sviluppare strumentazione oceanografica innovativa, p.es un sistema per la raccolta e riconoscimento di immagini subacquee per sistemi autonomi, trasmissione dati e sistemi di sistemi di mobilità marina eco-sostenibile. (literal)
Stato dell'arte
  • La conoscenza dell'ambiente marino ha compiuto notevoli progressi grazie a nuovi risultati e metodi di indagine, riflessi nelle tematiche e prospettive del Modulo. Le differenti discipline si sono integrate, privilegiando tematiche multidisciplinari, facendo emergere chiaramente i rapporti tra clima, circolazione e ecosistemi. Gli studi climatici hanno indicato l'importanza di scale molto più brevi di quelle centenarie/millenarie: in particolare nel Mediterraneo le scale sono un ordine di grandezza inferiori rispetto all'oceano e negli ultimi decenni è avvenuto un cambio della circolazione orientale e un brusco aumento di temperatura/salinità nel bacino occidentale. Anche i metodi di indagine sono cambiati, con un crescente ruolo di strumenti autonomi e un'attenzione all'informazione in tempo reale, per l'accoppiamento dati-modelli. Questo ha portato allo sviluppo di rami operativi dell'oceanografia, in supporto a attività antropiche e protezione dell'ambiente. Dal punto di vista tecnologico, si assiste ad un grande progresso nella strumentazione scientifica e nella mobilità in ambiente marino con domanda crescente di nuove soluzioni. (literal)
Tecniche di indagine
  • Analisi statistiche di lunghe serie temporali oceanografiche, biologiche e biogeochimiche. Analisi di dati lagrangiani per trasporto. Analisi di confronto delle risposte di differenti sensori oceanografici. Analisi di dati bentonici. Analisi spaziali e temporali di dataset oceanografici e meteorologici (individualmente e in connessione). Assimilazione e accoppiamento dati e modelli. Analisi di relazioni non lineari tra dati climatici e biologici basata su tecniche di pattern recognition, con particolare attenzione ai metodi evoluzionistici. Analisi dei dati di variabilità su larga scala e interpretazione tramite modelli formali che schematizzano la dinamica e l'interazione tra sistema atmosfera e sistema oceano. Analisi di sistemi di motorizzazione e propulsione elettrica, accumulo e generazione fotovoltaica di energia elettrica per le applicazioni nautiche. (literal)
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