Bollettino della Comunità Scientifica in Australasia
Ambasciata d’Italia
Dicembre 2006
CANBERRA
XXI Spedizione Italiana in Antartide: la campagna oceanografica e le attivita' di ricerca del
progetto CLIMA
Serena Massolo
La campagna oceanografica , che si è svolta nell’ambito della XXI Spedizione Italiana in Antartide, è iniziata
il 31 dicembre 2005 quando la nave RV Italica è salpata dal porto di Lyttelton in Nuova Zelanda facendo
rotta verso il mare di Ross, per terminare il 27 febbraio 2006, giorno in cui è rientrata in Nuova Zelanda
attraccando nel medesimo porto. La nave, che oltre ad equipaggio e gruppo logistico trasporta anche
ricercatori diretti nella base italiana MZS (Mario Zucchelli Station) e naturalmente i 34 oceanografi che
svolgeranno le ricerche a bordo, ha fatto ingresso ufficiale nella regione antartica, il 4 gennaio 2006 alle ore
8.02 a.m. momento in cui è stato attraversato il 60° parallelo sud.
Fig 1. La nave Italica ormeggiata al pack nella baia di Cape Hallet
La copertura glaciale trovata durante il tragitto nel mare di Ross è stata molto limitata, similmente a quanto
riscontrato nel corso della precedente campagna oceanografica, ma assai diversamente da quanto trovato nel
corso della crociera effettuata nell’estate australe 2002-03. In contrasto con questa apparentemente
favorevole condizione climatica, la maggior parte della campagna è stata caratterizzata da cattive condizioni
meteorologiche, infatti per tutta la durata della crociera si sono susseguite tempeste marine, venti forti, neve e
nebbia che hanno spesso costretto a variare il programma di lavoro, ciò nonostante, è stato possibile
raggiungere interessanti traguardi.
Il 18 gennaio nei pressi di Ross Island, ad esempio, la “nostra” nave Italica ha incontrato la nave
oceanografica americana N.B. Palmer. In questa occasione gli scienziati italiani ed americani hanno avuto
l’opportunità di confrontare i diversi programmi scientifici e le strumentazioni oceanografiche impiegate, ma
anche di stringere o rafforzare delle proficue collaborazioni. Questo incontro è stato sfruttato anche per
calibrare e confrontare la risposta del sistema di campionamento, della sonda CTD e delle metodologie
analitiche impiegate per l’analisi dell’acqua di mare, effettuando una stazione congiunta di intercalibrazione.
Una data che può in un certo senso definirsi storica nella storia delle spedizioni oceanografiche antartiche
italiane è il 20 gennaio 2006, quando la nave Italica alle 2.01 p.m. si è trovata nel punto più meridionale mai
raggiunto nel corso delle precedenti spedizioni (coordinate 78°22.008’S, 174°07.393’W) a sole poche
centinaia di metri dal margine del Ross Ice Shelf (RIS) , la piattaforma di ghiaccio continentale ampia 500.000
km2 che delimita il lato meridionale del mare di Ross.
Fig 2. Foto di gruppo davanti al Ross Ice Shelf in occasione del raggiungimento del punto più meridionale.
Un importante traguardo scientifico ottenuto nel corso di questa spedizione oceanografica è dato dal numero
di calate CTD-Rosette (sonda con cuisi misurano le caratteristiche fisiche dell’acqua e si campiona l’acqua di
mare): sono state, infatti, effettuate 164 stazioni di campionamento, navigando per circa 9000 miglia
nautiche, il che significa aver calato e issato il cavo del CTD per 328.635 Km su e giù per il mare di Ross,
raccogliendo più di 47000 litri di acqua di mare!
57
Bollettino della Comunità Scientifica in Australasia
Ambasciata d’Italia
Dicembre 2006
CANBERRA
La grande quantità d’acqua raccolta ha così soddisfatto le diverse attività, che si sono svolte a bordo come
parte di differenti progetti di ricerca:
• CLIMA IV (Climatic Long-term Interactions for the Mass balance in Antarctica): si occupa di
valutare l’importanza dei processi di formazione delle acque dense che avvengono in Antartide ed il
loro coinvolgimento nella circolazione termoalina e nella regolazione del clima a livello globale, con
particolare attenzione ai fenomeni che caratterizzano la variabilità di tali processi ed al loro impatto
sulla circolazione oceanica profonda. Pertanto il progetto CLIMA si propone di studiare le interazioni
fra oceano ed atmosfera che avvengono nelle aree di polynya , le variazioni termoaline delle acque che
si formano nelle zone di piattaforma ed i processi di ventilazione che si verificano al margine della
scarpata, dove le acque di piattaforma formatesi nel mare di Ross incontrano le acque profonde che
provengono dalla Corrente Circumpolare Antartica. Il progetto CLIMA ha iniziato le ricerche
oceanografiche nel mare di Ross nel 1994, pertanto durante quest’ultima spedizione sono state
studiate in dettaglio aree ritenute strategiche sulla base degli studi pregressi in modo tale da
approfondire la conoscenza sul destino delle acque di piattaforma ed il loro ruolo nel processo di
formazione delle Antarctic Bottom Water (AABW). Inoltre, il progetto si propone anche di studiare la
posizione dei fronti termoalini che caratterizzano l’area oceanica tra Nuova Zelanda ed Antartide e la
loro variabilità.
• PolarDOVE (Polar Deep Ocean VEntilation): il principale obiettivo di questo progetto è quello di
approfondire alcuni aspetti studiati dal progetto CLIMA ed, in particolare, la variabilità dei processi di
formazione e dispersione delle Antarctic Bottom Water. Le scale temporali considerate sono
comprese fra 10 e 100 anni in virtù del tipo di misure effettuate, che comprendono sia i parametri
fisici tradizioni che alcuni innovative misure biologiche.
• La determinazione dell’aerosol impiegando la tecnica del Lidar
• La chimica degli ambienti polari, che si propone di studiare il trasporto dei microcostituenti
dell’acqua e la loro distribuzione nelle diverse masse d’acqua del mare di Ross e di analizzare quali
sono gli effetti dei cambiamenti climatici sui cicli degli inquinanti e dei microcostituenti chimici.
• ABIOCLEAR (Antarctic BIOgeochemical cycles - CLimatic and palEoclimAtic Recostructions):
prende in esame i cicli di carbonio e silicio nell’Oceano Meridionale per stimare l’export di carbonio,
azoto e silicio dal mare di Ross.
• Rilevazioni batimetriche per la costruzione di carte nautiche.
Per quanto riguarda in dettaglio il progetto CLIMA, in esso sono comprese diverse unità operative, ognuna
delle quali dedita a diverse discipline: oceanografia fisica, correntometria, oceanografia chimica, studio del
materiale particellato e biologia.
Le attività inerenti l’oceanografia fisica si basano sull’impiego di una sonda CTD, che è in grado di restituire il
profilo verticale di temperatura, pressione, salinità, implementata con sensori in grado di misurare anche il
contenuto di ossigeno disciolto, la fluorescenza e la torbidità dell’acqua. In questa campagna per la prima
volta si è associato un Lowered Acoustic Doppler Current Profiler (LADCP) alla sonda CTD, in modo tale
da avere anche dati sulle componenti orizzontali e verticali delle correnti presenti nella zona d’indagine.
Le misure di salinità effettuate dal sensore sono state verificate a bordo con l’impiego di un salinometro. Dati
di temperatura e salinità sono stati raccolti poi durante il tragitto dalla Nuova Zelanda all’Antartide con il
lancio di termosensori a perdere XBT ed in superficie per tutta la durata della campagna grazie ad un sistema
di misura che lavora in continuo.
Il gruppo che si occupa di correntometria si è dedicato invece al recupero, alla manutenzione ed al
riposizionamento di alcune catene ancorate in punti fissi del mare di Ross alle quali sono associati strumenti
che misurano la temperatura, la conducibilità, la pressione, la torbidità ed il contenuto di sedimenti nella
colonna d’acqua durante lunghi periodi di tempo, dal momento che i dati raccolti vengono scaricati soltanto
una volta all’anno. Le serie temporali ottenute nel tempo dal progetto CLIMA grazie a questo tipo di
strumenti hanno più di 10 anni e con il buon esito delle operazioni effettuate durante questa campagna, il
dataset si è ulteriormente arricchito.
Fig 3. Fasi di recupero di strumentazione oceanografica con il monte Melbourne, nei pressi della base italiana MZS, sullo
sfondo.
58
Bollettino della Comunità Scientifica in Australasia
Ambasciata d’Italia
Dicembre 2006
CANBERRA
Il gruppo di oceanografia chimica si occupa, invece, della determinazione di ossigeno disciolto, nutrienti,
clorofluorocarburi (CFC) e micronutrienti (Fe e Cu) nella colonna d’acqua. Lo studio di questi parametri
chimici è finalizzato alla comprensione della regione di formazione delle diverse masse d’acqua e all’analisi
delle modifiche che esse subiscono durante i processi di mescolamento o di spostamento verso altre zone. In
particolare, è importante in quest’ottica lo studio dei traccianti, tra i quali i CFC, dai cui dati è possibile
risalire alle scale temporali con cui si verifica la ventilazione oceanica. L’analisi di micronutrienti come ferro e
rame va, invece, ad inserirsi nello studio dell’ecosistema antartico, ambiente in cui sebbene si registrino
elevate concentrazioni di nutrienti lo sviluppo fitoplanctonico risulta invece modesto. In questo contesto si
inseriscono, almeno in parte, anche gli studi biologici.
Il gruppo di biologia focalizza, infatti, le proprie ricerche nello studio dei flussi di carbonio nella catena
alimentare, stimando gli scambi fra la fase disciolta e quella particellata e il trasporto verticale verso gli strati
profondi della colonna d’acqua. I parametri esaminati riguardano la composizione della comunità
planctonica, il contenuto di clorofilla a, di carbonio organico disciolto (DOC), l’abbondanza batterica e virale
ed il contenuto di anidride carbonica (CO2) nella colonna d’acqua. Lo studio di questo gas è importante
anche per valutare quale sia il ruolo dell’Oceano Meridionale nell’assorbimento della CO2, quindi capire
come l’oceano possa sequestrare parte delle immissioni antropiche di questo gas.
Ma quali sono i dati preliminari di maggior rilievo emersi dalle misure effettuate durante questa campagna
oceanografica?
I dati raccolti dai lanci delle sonde XBT eseguiti durante la traversata dalla Nuova Zelanda all’Antartide
hanno mostrato che l’isoterma dei 9°C era ancora presente a 57°S di latitudine, ovvero insolitamente a sud
rispetto a quanto trovato in anni precedenti. Ciò pare confermare l’ipotesi di un anomalo riscaldamento dello
strato oceanico superficiale nel settore pacifico dell’oceano meridionale.
Gli studi effettuati nel mare di Ross hanno dapprima interessato l’area di baia Terranova e del bacino del
Drygalsky. Qui è stato osservato il processo di formazione della High Salinity Shelf Water (HSSW), che
caratterizza gli strati intermedi e profondi della colonna d’acqua, e l’analisi delle sue caratteristiche ha
mostrato un proseguimento del trend di addolcimento di questa massa d’acqua, già riscontrato negli anni
precedenti.
Approfittando dalle eccezionali condizioni di mare libero, è stato possibile effettuare campionamenti lungo
un transetto posto di fronte al Ross Ice Shelf, zona da tempo identificata come luogo di formazione di
un’altra massa d’acqua che ha origine in questa zona: l’Ice Shelf Water (ISW). Gli ultimi dati raccolti in
quest’area prima di quest’ultima campagna oceanografica risalgono all’estate australe 1994-95, rispetto a tale
periodo è stato possibile osservare che la ISW ha incrementato la sua estensione orizzontale, a scapito però
di quella verticale. E’ stato quindi studiato il bacino Glomar-Challenger e la scarpata ad esso associata per
capire i movimenti dell’ISW e il suo contributo alla formazione delle Antarctic Bottom Water (AABW), la
massa d’acqua profonda che svolge il ruolo di motore della circolazione termoalina globale e che va ad
occupare gli strati abissali oceanici di tutti gli oceani. Studi analoghi sono stati effettuati nell’area del
Drygalski Trough e di Cape Adare per capire, in questo caso, qual è il contributo della HSSW alla
formazione di AABW e qual è l’entità del trasporto di acque di piattaforma verso l’area di scarpata e la
variabilità interannuale di questi processi.
Dopo aver raccolto un soddisfacente quantitativo di acqua da analizzare e di dati da elaborare, alle 2.30 a.m.
del 20 febbraio abbiamo dunque salutato la base MZS con i soliti fischi di sirena e con la consueta
commozione che ci lascia nel cuore dare l’arrivederci a quest’area così remota e così affascinante. Il viaggio si
è presentato in principio confortevole, ma poi le onde ed il vento che sono stati presenti per quasi tutta la
campagna hanno deciso di accompagnarci anche fino al ridosso della Nuova Zelanda.
Dott.ssa Serena Massolo
(unità operativa Oceanografia Chimica- Progetto CLIMA)
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università degli Studi di
Genova
Via Dodecaneso 31, 16146 Genova (Italia)
Email: [email protected]
59