Oceanologia

Up-Welling e Down-Welling costiero

Nelle zone costiere la combinazione di venti persistenti, la rotazione terrestre, cioè l’effetto Coriolis, e le restrizioni ai movimenti laterali delle acque, provocate dalle coste e dai fondali poco profondi, inducono movimenti verso l’alto o verso il basso delle masse d’acqua. L’effetto Coriolis insieme con lo stress del vento, causano movimento netto di acqua superficiale, chiamato “trasporto di Ekman”, diretto a 90° a destra rispetto alla direzione del vento nell’emisfero settentrionale e a sinistra nell’emisfero meridionale.

Nel caso in cui il trasporto di Ekman muove masse d’acqua in prossimità della costa, si verificano degli accumuli di acqua, la quale, per il principio di conservazione della massa, tende a spostarsi verso il basso, formando il fenomeno conosciuto come “downwelling costiero”, caratterizzato, quindi, dall’affondamento delle acque superficiali. Nel caso in cui il trasporto di Ekman tende a spostare acqua verso il largo, si verifica, invece, un decumulo di acqua presso la costa e, di conseguenza, sarà richiamata acqua dal fondo, formando il fenomeno meglio conosciuto come “upwelling costiero”, caratterizzato, quindi, dalla risalita di acque profonde verso la superficie.

• Downwelling costiero. Affinché si verifichi il downwelling costiero, il vento deve, però, spirare sulla 

  

  superficie del mare in un certo modo. Immaginiamo di trovarci, ad esempio, in prossimità della costa e di osservare un vento che si dirige parallelamente a questa nella direzione delle y positive. Poiché il trasporto si verifica a 90° a destra rispetto alla direzione del vento, si verificherà un accumulo di acqua presso la costa, che si traduce in un innalzamento della superficie libera  ed uno scostamento verso il basso dell’interfaccia del termoclino. Si verifica, quindi, uno spostamento verso il basso delle acqua superficiali. Tale fenomeno è molto importante per gli oceani, poiché permette alle acque fredde e ricche di sali di sprofondare attraverso acque meno dense, in modo da favorire l’ossigenazione delle acque superficiali ed il trasferimento in profondità dell’anidrite carbonica, responsabile del surriscaldamento della Terra. Le zone di downwelling costiere, caratterizzate, quindi da acqua più calda rispetto a quella che sprofonda verso il fondo, sono molto povere di nutrienti e questo riduce la loro produttività biologica.

• Upwelling costiero. Quando il vento spira parallelamente alla costa ma in una direzione tale che le masse d’acqua vengono allontanate dalla costa, si verifica l’upwelling costiero. Sapendo che il trasporto netto si dirige sempre a 90° a destra rispetto allo spirare del vento, la costa dovrà, per esempio, essere soggetta ad un vento parallelo ad essa ma diretto nel verso delle y negative. In questo modo, le masse d’acqua vengono spostate verso il largo, provocando un decumulo di massa in prossimità della costa, e saranno rimpiazzate da acque provenienti dal fondo. Si verificherà, quindi, un abbassamento della superficie libera ed un innalzamento del termoclino, spostando acqua dal basso verso l’alto. L’acqua di risalita è, normalmente, più fredda e ricca di nutrienti disciolti, come ad esempio azoto e composti fosfati necessari per la crescita del fitoplancton, rispetto a quella trovata in superficie. Questo grande trasporto di nutrienti nelle acque superficiali, definita zona fotica dove cioè è presente maggiore luce solare, si traduce in una rapida crescita delle popolazioni marine, molto utili per la pesca. Il risultato di questo fenomeno è, infatti, l’aumento di produttività biologica di queste zone, rendendole le regioni che sostengono le maggiori flotte pescherecce della Terra. Circa la metà del pescato mondiale totale proviene, infatti, da zone di upwelling costiero.

Il fenomeno dell’upwelling è molto comune lungo le coste occidentali dei continenti. Nell’emisfero settentrionale la risalita delle acque profonde avviene lungo le coste ovest, come le coste della California o dell’Africa occidentale, quando i venti soffiano da Nord. L’upwelling si verifica anche lungo le coste occidentali dell’emisfero meridionale, come le coste del Perù o del Cile, quando, però, la direzione del vento proviene da Sud.

 L’upwelling e il downwelling costiero hanno, anche, una forte influenza sul clima. Lungo la costa settentrionale e centrale della California, ad esempio, l’upwelling abbassa le temperature della superficie del mare ed aumenta la frequenza delle nebbie estive. La risalita di acque fredde inibisce, inoltre, la formazione di cicloni tropicali, come ad esempio gli uragani, in quanto questi traggono la loro energia dalle acque calde superficiali.

Nella figura seguente è possibile osservare la corrente che scorre verso sud lungo la costa della California. L’immagine è stata creata dal Sea Surface Temperature (SST) tramite i dati provenienti dal MODIS, sensore situato a bordo del satellite Aqua. Tale immagine mostra l’upwelling nell’attuale sistema della California e la gamma di colori rosso e viola raffigurano proprio la temperatura dell’acqua di raffreddamento, risultante dalla risalita di acque profonde.

Claudia Saiano

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