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Effetto sul clima globale

Le correnti di superficie hanno un ruolo enorme nel clima della Terra. Anche se l’equatore e i poli hanno climi molto diversi, queste regioni avrebbero climi più estremamente diversi se le correnti oceaniche non trasferissero il calore dalle regioni equatoriali alle alte latitudini.

La Corrente del Golfo è un fiume di acqua calda nell’Oceano Atlantico, largo circa 160 chilometri e profondo circa un chilometro. L’acqua che entra nella Corrente del Golfo viene riscaldata mentre viaggia lungo l’equatore. L’acqua calda scorre poi lungo la costa orientale del Nord America e attraverso l’Oceano Atlantico verso l’Europa (figura sotto). L’energia che la Corrente del Golfo trasferisce è enorme: più di 100 volte la domanda mondiale di energia.

Le acque calde della Corrente del Golfo aumentano le temperature nel Mare del Nord, il che aumenta le temperature dell’aria sulla terraferma tra 3 e 6oC (5 e 11oF). Londra, Regno Unito, per esempio, è alla stessa latitudine del Quebec, Canada. Tuttavia, la temperatura media di gennaio di Londra è di 3,8oC (38oF), mentre quella del Quebec è solo -12oC (10oF). Poiché l’aria che viaggia sull’acqua calda della corrente del Golfo raccoglie molta acqua, Londra riceve molta pioggia. Al contrario, il Quebec è molto più secco e riceve le sue precipitazioni come neve.

In un’immagine satellitare della temperatura dell’acqua nell’Atlantico occidentale è facile individuare la Corrente del Golfo, che porta le acque più calde dall’equatore fino al Nord America orientale.

Correnti profondeLa circolazione termoalina guida la circolazione oceanica profonda. Thermo significa calore e haline si riferisce alla salinità. Le differenze di temperatura e di salinità cambiano la densità dell’acqua di mare. Quindi la circolazione termoalina è il risultato delle differenze di densità nelle masse d’acqua a causa della loro diversa temperatura e salinità.

Quali sono la temperatura e la salinità dell’acqua molto densa? Una temperatura più bassa e una salinità più alta producono l’acqua più densa. Quando un volume d’acqua viene raffreddato, le molecole si muovono meno vigorosamente, quindi lo stesso numero di molecole occupa meno spazio e l’acqua è più densa. Se si aggiunge sale ad un volume d’acqua, ci sono più molecole nello stesso volume e l’acqua è più densa.

I cambiamenti di temperatura e salinità dell’acqua di mare avvengono in superficie. L’acqua diventa densa vicino ai poli. L’aria fredda polare raffredda l’acqua e abbassa la sua temperatura, aumentandone la salinità. L’acqua dolce si congela dall’acqua di mare per diventare ghiaccio marino, il che aumenta anche la salinità dell’acqua rimanente. Quest’acqua molto fredda e molto salata è molto densa e affonda. Questo affondamento è chiamato downwelling.

Questa video lezione discute la distribuzione verticale della vita negli oceani. La densità dell’acqua di mare crea correnti, che forniscono diversi habitat per diverse creature (5d): http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Poi accadono due cose. L’acqua densa spinge l’acqua più profonda fuori dalla sua strada e quest’acqua si muove lungo il fondo dell’oceano. Quest’acqua profonda si mescola con acqua meno densa mentre scorre. Le correnti di superficie spostano l’acqua nello spazio lasciato libero in superficie dove l’acqua densa è affondata (figura sotto). L’acqua affonda anche nell’oceano profondo al largo dell’Antartide.

L’acqua fredda (linee blu) affonda nell’Atlantico del Nord, scorre lungo il fondo dell’oceano e risale nel Pacifico o nell’India. L’acqua viaggia poi nelle correnti di superficie (linee rosse) per tornare nell’Atlantico del Nord. L’acqua profonda si forma anche al largo dell’Antartide.

Siccome quantità illimitate di acqua non possono affondare sul fondo dell’oceano, l’acqua deve risalire dall’oceano profondo alla superficie da qualche parte. Questo processo è chiamato upwelling (figura sotto).

Upwelling costringe l’acqua più densa dal basso a prendere il posto dell’acqua meno densa in superficie che viene spinta via dal vento.

Generalmente, l’upwelling si verifica lungo la costa quando il vento spinge l’acqua fortemente lontano dalla riva. Questo lascia un vuoto che viene riempito da acqua profonda che sale in superficie.

L’upwelling è estremamente importante dove si verifica. Durante il suo tempo sul fondo, l’acqua fredda profonda ha raccolto nutrienti che sono caduti giù attraverso la colonna d’acqua. L’upwelling porta questi nutrienti in superficie. Questi nutrienti supportano la crescita del plancton e formano la base di un ricco ecosistema. La California, il Sud America, il Sud Africa e il Mare Arabico beneficiano tutti dell’upwelling offshore.

Un’animazione dell’upwelling si vede qui: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

L’upwelling avviene anche lungo l’equatore tra le correnti equatoriali nord e sud. I venti soffiano l’acqua superficiale a nord e a sud dell’equatore, così l’acqua profonda subisce un upwelling. I nutrienti salgono in superficie e sostengono una grande quantità di vita negli oceani equatoriali.

Riassunto della lezione

• Le correnti oceaniche di superficie sono prodotte dai venti globali, dall’effetto Coriolis e dalla forma di ogni bacino oceanico.
• Gli oceani Pacifico e Atlantico hanno un modello circolare di correnti di superficie chiamate gyres che girano in senso orario nell’emisfero nord e antiorario in quello sud. L’Oceano Indiano ha solo un giro in senso antiorario.
• La circolazione oceanica superficiale porta le acque calde equatoriali verso i poli e le acque polari più fredde verso l’equatore.
• La circolazione termoalina guida le correnti oceaniche profonde.
• L’upwelling di acque fredde e ricche di nutrienti crea aree biologicamente ricche dove le acque superficiali vengono spinte via da una riva, o dove le acque equatoriali vengono spinte verso l’esterno.

Domande di ripasso

1. Cosa causa i modelli delle correnti di superficie nell’oceano?
2. Come le correnti di superficie dell’oceano influenzano il clima?
3. Cos’è l’effetto Coriolis?
4. Quale processo può far salire in superficie l’acqua profonda e densa?
5. Perché le aree di risalita sono importanti per la vita marina?

Letture successive / Link integrativi

• Imparare le correnti oceaniche, 5 min. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
• Programma Ocean Explorer del NOAA http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
• Un tutorial per i gradi 6-12 sulle correnti dal NOAA: http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
• Cool jobs: Oceanografo http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html

Punti da considerare

• Alcuni scienziati hanno ipotizzato che se abbastanza ghiaccio in Groenlandia si scioglie, la corrente del Golfo potrebbe essere chiusa. Perché questo potrebbe accadere?
• Se la Corrente del Golfo si chiudesse, quale sarebbe il risultato sul clima in Europa?
• In che modo i movimenti dell’acqua dell’oceano contribuiscono alla vita dell’oceano?