Oceanologia

Rafforzamento del ruolo dei vortici negli ecosistemi marini artici

Il Dr. Eiji Watanabe e il Dr. Jonaotaro Onodera, della ricerca e sviluppo al Center for Global Change (RCGC), e l'Agenzia giapponese Marine-Earth Science Technology (JAMSTEC), hanno rilevato una notevole quantità di materiale biologico in affondamento con particolato di azoto organico sotto il ghiaccio del mare, durante l'inverno.

Si rivela un accresciuto ruolo dei vortici nel trasporto di acqua in sprofondamento ricca di sostanze nutritive per il bacino dell' Artico, con la riduzione del ghiaccio marino negli ultimi anni.

Per ottenere questi risultati, i ricercatori hanno usato un sistema dissabbiatore a barca ( le Trappole di sedimenti sono strumenti utilizzati per misurare la quantità di affondamento del particolato organico [e minerale]negli oceani. Esse vengono distribuite a una profondità d'acqua specifica utilizzando un sistema di ormeggio con galleggianti, cavi,e ancore. In questa ricerca, l'osservazione di un anno è stato condotta sostituendo le bottiglie di campionamento contenente conservazioni ogni due settimane), schierato nella regione artica del Pacifico, e l'osservazione di un modello marino di accoppiamento ghiaccio-oceano-vortici (Nei modelli numerici, per la valutazione del ghiaccio marino e della circolazione oceanica, e sbalzi termici basati su leggi fisiche e formule empiriche, è necessario dividere griglie orizzontali in piccoli pezzi, per dimostrare i relativamente piccoli fenomeni importanti come vortici e correnti costiere. Per l'Oceano Artico, un modello con 10 km o meno nelle dimensioni della griglia è considerato come "Risoluzione eddy [vortici]". Se l'area di destinazione oceanica è la stessa, la risoluzione maggiore aumenta la complessità nel calcolo. Per questo motivo, ci sono solo alcuni esempi di simulazioni con un "modello-eddy da risolvere" per l'Oceano Artico. E ' molto raro anche l'accoppiamento con modelli dell'ecosistema marino. In questa ricerca, l'Earth Simulator JAMSTEC ha reso possibile un tale approccio pionieristico.) con l'Earth Simulator che è stato utilizzato per la simulazione sulla base dei risultati osservativi.

I risultati indicano che gli habitat di plancton sono in espansione nel bacino Artico, dove la copertura di ghiaccio del mare è considerata aver soppresso la produttività biologica del fitoplancton, zooplancton e pesci. Essa permetterà anche di valutare gli impatti dei futuri cambiamenti climatici sugli ecosistemi marini nell regione artica.

Questo studio è stato realizzato nell'ambito Grant-in-Aid for Scientific for Research dalla società Giapponese per la Promozione della Scienza, e pubblicato su Nature Communications il 27 maggio 2014.

Figura 1: Mappa Topografica nelle regioni artiche, e subartiche. I puntini rossi indicano la posizione di Stazione NAP, dove il dissabbiatore è stato posizionato dall'Ottobre 2010.

Figura 2: particelle intrappolate alla stazione NAP. (A sinistra) serie temporali di flusso dal 4 ottobre 2010 al 1 marzo 2012 della componente cumulativa di massa (mg m-2 al giorno) e le shell di carbonato di cuscinetti micro-zooplancton (individui m -2 al giorno). Radiazione ad onde corte verso il basso sulla superficie del ghiaccio marino e l'oceano,dopo l'apertura del ghiaccio marino (W m -2), e la concentrazione del ghiaccio marino (%) indicato sopra sono stati ottenuti dal dataset NCEP-CFSR. A destra,fotografie al microscopio di campioni di zooplancton catturati in-sito dalle reti plancton nelle trappole dei sedimenti.

Figura 3: (a sinistra) flusso simulato di azoto organico particolato (PON). Sono mostrate La distribuzione spaziale dal 15 novembre e la serie storica alla stazione di NAP. I contorni neri indicano il bordo simulato dell'elemento tracciante dell'acqua inferiore creata dall'inabbissamento. (A destra) La Via dei vortici che causano l'inabissamento: simulata la temperatura dell'acqua dell'oceano, e la velocità orizzontale ad una profondità di 100 metri il 15 agosto.

Figura 4: (a sinistra) simulata la distribuzione del ghiaccio marino il 1 ° ottobre in piccole, medie e grandi dimensioni nel volume di ghiaccio. i contorni neri rappresentano le isobate a 1000 metri. La posizione della stazione NAP è indicata da un cono giallo. (A destra) il profilo verticale di novembre significante il flusso PON in ogni caso (mol-N m -2 al giorno).

Figura 5: immagine schematica dell'impatto del ghiaccio marino. Il ritiro del ghiaccio marino provoca elevati livelli di produttività biologici sulle piattaforme oceaniche (ricche di nutrienti) e migliora l'attività dei vortici e della corrente oceanica nelle profondità del bacino. Come risultato, l'habitat del plancton si sta espandendo lungo il percorso dei vortici.

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