Parte dell’oceano globale, l’Atlantico del Nord collega intimamente l’atmosfera e la bio-geosfera, mentre gioca un ruolo importante nel clima, nella vita e nell’economia.
La circolazione dell’oceano è cruciale nel moderare il clima dell’Europa occidentale. Facilita anche il ciclo globale del carbonio, poiché la formazione di acque profonde nell’Atlantico del Nord è responsabile della rimozione di grandi quantità di CO2 dall’atmosfera. I margini dell’oceano sono la casa di fiorenti ecosistemi.
Sempre più spesso, tuttavia, l’Atlantico del Nord è minacciato dalle attività umane. Questo pone una delle principali sfide che la nostra società dovrà affrontare nei prossimi decenni.
Ricerca sulla circolazione oceanica
Il Nord Atlantico fornisce un collegamento critico nella circolazione oceanica globale, con le acque superficiali locali che affondano e formano il trasportatore oceanico profondo.
NIOZ ospita una rete osservativa oceanica per studiare la formazione delle acque profonde. Ciò include una serie di ormeggi nel Mare di Irminger tra la punta meridionale della Groenlandia e l’Islanda.
In quest’area, la convezione invernale di acqua superficiale raffreddata verso strati più profondi ha dimostrato di contribuire a creare la miscelazione verticale e il trasporto di calore nell’oceano. I cambiamenti nella circolazione influenzano anche i costituenti disciolti e indirettamente gli organismi che vivono in queste masse d’acqua.
Produttività superficiale dell’oceano
Nell’Atlantico nord-orientale, esiste un gradiente geografico sud-nord, da un sistema forte e permanentemente stratificato nei (sotto)tropici a un sistema stagionalmente stratificato nelle regioni temperate. Questo gradiente fornisce un sistema ideale per studiare come la produttività e la composizione delle comunità microbiche sono influenzate.
I modelli climatici oceanici prevedono un aumento della stratificazione, aumentando la limitazione dei nutrienti e di conseguenza uno spostamento della comunità di fitoplancton verso specie più piccole. Ci si aspetta una ridotta produttività primaria e cambiamenti nelle quote di pascolo da parte dello zooplancton e della lisi virale nella perdita di fitoplancton. Se il pascolo o la lisi virale è il fattore di perdita dominante, determinerà il flusso di carbonio e nutrienti attraverso la rete alimentare, sia verso i livelli trofici più alti (pascolo), sia verso la materia organica disciolta e l’aumento dell’attività del ciclo microbico (lisi virale).
I risultati preliminari della ricerca NIOZ mostrano che in generale la lisi virale e il pascolo sono quasi ugualmente importanti. Tuttavia, la quota di lisi virale è aumentata con la stratificazione verso i subtropici, indicando un sistema più rigenerativo. Questa situazione dovrebbe espandersi a latitudini più settentrionali quando la stratificazione aumenterà a causa del riscaldamento dello strato superficiale dell’oceano. A sua volta, questo avrà conseguenze anche per gli ecosistemi delle acque profonde.
Ecostemi delle acque profonde
In contrasto con la credenza comune, le parti più profonde dell’Atlantico del Nord sono sede di ecosistemi unici e fiorenti, comprese le barriere coralline d’acqua fredda, le zone di spugna e le comunità di sfiati idrotermali.
Gli studi della NIOZ mostrano che questi ecosistemi prosperano a grandi profondità nell’oceano buio e freddo, dove l’offerta di cibo è limitata.
Gli ecosistemi d’acqua profonda non sono solo caratterizzati da un’elevata biodiversità e biomassa, fornendo habitat per una vasta gamma di invertebrati e pesci, ma costituiscono anche punti caldi di mineralizzazione del carbonio. I coralli e le spugne d’acqua fredda costruiscono sistemi corallini grandi quanto le barriere coralline tropicali. Unicamente, vivono senza luce e dipendono per il loro approvvigionamento alimentare dalla produttività primaria dell’oceano in superficie.
Chimica dell’oceano
La circolazione oceanica determina anche la disponibilità di nutrienti nello strato superficiale, e quindi la produttività biologica. La vita oceanica dipende dalla prevalenza di nutrienti e metalli in tracce, che influenza il funzionamento di interi ecosistemi.
NIOZ partecipa a grandi progetti nel Nord Atlantico come GEOTRACES, il cui scopo è quello di identificare i processi e quantificare i flussi che controllano le distribuzioni dei principali oligoelementi e isotopi nell’oceano. Il sistema di campionamento dell’acqua ultra-pulita PRISTINE è stato sviluppato in stretta collaborazione con il nostro dipartimento NMF per consentire agli scienziati di misurare le concentrazioni ultra-basse di metalli in tracce che si verificano in molte aree degli oceani.
I fiumi e lo scioglimento del ghiaccio marino possono arricchire l’oceano con nutrienti e metalli in tracce. La polvere del Sahara trasportata su grandi distanze attraverso l’atmosfera con i venti alisei offshore è un potenziale fertilizzante dell’oceano pure. NIOZ traccia la polvere proveniente dal deserto del Sahara attraverso tutto l’Oceano Atlantico, con una serie transatlantica di attrezzature ormeggiate.
Palaeoceanografia
NIOZ lavora anche sull’analisi delle carote di sedimenti di mare profondo per ricostruire il passato geologico.
Oggi le parti più profonde dei nostri oceani contengono abbastanza ossigeno per sostenere una grande diversità di grandi animali. Ma in passato questo è stato diverso, quando prevalevano condizioni simili a quelle del Mar Nero, con un diffuso strato di acqua di fondo anaerobica. Cosa ha causato questi punti di svolta e quali conseguenze ha avuto per i livelli di CO2 atmosferica e il clima?
Su scala temporale glaciale-interglaciale il Nord Atlantico ha giocato un ruolo importante come modulatore del cambiamento climatico attraverso differenze nel trasporto di calore e nella formazione di acque profonde. Gli studi sugli archivi ad alta risoluzione dell’ultimo periodo glaciale hanno dimostrato che i rapidi cambiamenti nella circolazione del Nord Atlantico hanno influenzato il clima a livello globale.