EMSO: una rete di osservatori nel profondo dei mari per comprendere eventi estremi e cambiamenti climatici

I nostri oceani e mari sono le spie dei cambiamenti climatici in atto. Gli osservatori di EMSO offrono agli scienziati una moltitudine di dati interdisciplinari fondamentali per ampliare le conoscenze di una vastissima parte del pianeta ancora poco conosciuta

di A. Giuntini e L. Beranzoli

E’ noto che più del 70% della superficie del nostro pianeta è coperta da oceani e mari ma non tutti sanno che conosciamo molto poco della loro dinamica profonda e delle ricchezze naturali che custodiscono. Ogni anno infatti vengono scoperte un gran numero di nuove specie marine animali e vegetali che vivono negli abissi. Ma oltre ad ospitare una immensa  biodiversità, gli oceani intervengono in alcuni processi che determinano quei cambiamenti climatici e ambientali, e quegli eventi eccezionali a cui assistiamo sempre più di frequente.

La complessità dei fenomeni che si manifestano e l’influenza che alcuni di questi fenomeni esercitano gli uni su gli altri hanno progressivamente spinto i ricercatori a superare i tradizionali metodi di indagine specifici dei diversi settori disciplinari per progettare nuovi approcci investigativi multidisciplinari e beneficiare simultaneamente di competenze provenienti da settori disciplinari diversi.

Ma questo non è sufficiente. Infatti, sebbene possa apparire incontrovertibile che la sempre maggiore frequenza di eventi straordinariamente devastanti sia l’indizio chiaro di un’accelerazione del cambiamento climatico, la ricerca ha il compito di fornire informazioni basate su risultati conseguiti con metodi scientifici rigorosi. Per fare questo, la ricerca scientifica ha bisogno di ‘registrare’ l’andamento dei fenomeni naturali su un arco temporale molto lungo (serie temporali di misure), molto più lungo della vita media dell’uomo. In alcuni casi, come per la misura della concentrazione dell’anidride carbonica, sono disponibili, per alcune aree geografiche, dati che coprono un periodo di alcune decine di anni e che, con alcune precauzioni nel processo di elaborazione, possono essere studiate per determinare e prefigurare l’andamento  della concentrazione dell’anidride carbonica in atmosfera. Più complesso è misurare nel tempo i fenomeni che avvengono negli abissi per l’evidente difficoltà di posizionare un qualunque strumento di misura e di mantenerlo in funzione per molto tempo.

Allo studio dei cambiamenti climatici e agli eventi estremi di origine marina si rivolge EMSO, acronimo inglese di Osservatorio Marino Multidisciplinare Europeo.

EMSO è un’organizzazione europea, propriamente un consorzio europeo, guidato ad oggi da otto paesi dell’Unione che condividono una comune visione: assicurare alla ricerca scientifica misure affidabili e continue di quelle grandezze fisiche che caratterizzano lo stato di salute dei mari intorno all’Europa, monitorare gli ecosistemi marini e studiare l’innesco e la dinamica degli eventi geofisici pericolosi (geo-hazards) in ambiente marino come terremoti, eruzioni vulcaniche, maremoti. Per raggiungere questo obiettivo viene utilizzata una serie di osservatori sottomarini posizionati sui fondali dei mari europei, in grado di effettuare misure nella zona di passaggio da fondale marino a strato d’acqua che lo ricopre, e misure a diverse quote tra il fondo mare e la sua superficie (misure in colonna d’acqua).

Questa rete di osservatori costituisce un’infrastruttura di ricerca a scala europea. E’ questo un sistema integrato di apparati di osservazione e di dispositivi ausiliari di varie tipologie che, sotto il coordinamento scientifico e tecnologico di una unica organizzazione, mette a disposizione i dati registrati alla comunità scientifica mondiale costituendo così, nel tempo, un’organizzazione scientifica di riferimento per il monitoraggio degli oceani. Per conseguire questi obiettivi sono stati installati, ad oggi, otto osservatori sottomarini (cerchietti verdi nella figura seguente) in siti di speciale interesse scientifico.

mappa
Mappa degli osservatori di EMSO. Cerchio vuoto gli otto osservatori di fondo mare ed in verde i tre siti test (Crediti EMSO)

Questi luoghi geografici sono dislocati in Atlantico nord-orientale, nel Mar Mediterraneo e nel Mar Nero e formano una infrastruttura ampiamente distribuita intorno al nostro continente. Altri osservatori saranno deposti in altrettanti siti di interesse scientifico allo scopo di infittire la rete di osservatori e coprire un’area via via maggiore.

Ogni osservatorio sottomarino di EMSO è progettato per misurare le Variabili Oceaniche Essenziali (ad esempio ossigeno, nutrienti, carbonio inorganico) riconosciute fondamentali per valutare lo stato di salute del mare e adottate come indicatori dei cambiamenti del clima a scala globale. Altri parametri misurati dagli osservatori sono legati a specifici fenomeni che caratterizzano le regioni che ospitano gli osservatori stessi: esempi di questi fenomeni sono lo sviluppo di ecosistemi nelle zone della dorsale oceanica dove è intensa la risalita di magma e di altri fluidi caldi dal mantello terrestre (osservatorio EMSO delle isole Azzorre) o lo scambio  di acque calde e fredde provenienti da latitudini prossime ai tropici e prossime all’Artico (osservatorio EMSO di Porcupine). Altri fenomeni di interesse sono quelli legati alle frane con probabile innesco a seguito di terremoti che, staccandosi da ripidi versanti sottomarini dove si accumulano massicciamente sedimenti trasportati dai fiumi, possono generare maremoti (osservatorio EMSO del Mar Ligure). Anche gli spostamenti lenti di placche oceaniche ed interazioni con le placche continentali, che danno luogo ad intensa attività sismica e vulcanica sottomarina e a maremoti (osservatori EMSO dell’Arco Ellenico e dello Ionio Occidentale) sono fenomeni di particolare interesse, come lo è il rilascio massiccio di metano dal fondo marino agevolato anche da una moderata attività sismica (osservatorio EMSO del Mar Nero).

Accanto agli attuali otto osservatori, tre osservatori in acque meno profonde (vedi pallini più piccoli nella figura precedente) offrono la possibilità di effettuare test di nuovi strumenti di misura e di nuovi software anche per la gestione automatica di grandi quantità di dati. Un aspetto sicuramente attraente per i ricercatore consiste, infatti, nella possibilità di progettare un esperimento originale, di carattere scientifico e tecnologico, e di poterlo attuare, dopo una valutazione da parte di esperti ed una eventuale fase di test,  presso uno o più osservatori di EMSO. Altre opportunità sono rappresentate dalla possibilità di imparare a utilizzare strumenti di misura, software per la registrazione e la gestione dei dati frequentando i corsi di formazione che EMSO organizza periodicamente.

Gli osservatori di EMSO sono essenzialmente di due tipi: sistemi di osservazione con alimentazione autonoma (osservatori stand alone) che effettuano misure in modo automatico e che dopo 1-2 anni necessitano di interventi di manutenzione per tornare a essere operativi; osservatori cablati, cioè collegati a stazioni sulla terra ferma attraverso cavi in fibra ottica e che necessitano di interventi di manutenzione meno frequenti.

schema
Esempi delle tipologie di osservatori che costituiscono l’infrastruttura di ricerca (Crediti EMSO )

Gli osservatori autonomi possono inviare a terra le misure trasmettendole ad una boa di superficie (trasmissione  acustica in acqua) che a sua volta li trasmette ad un centro di raccolta a terra (trasmissione via satellite). Questa modalità di trasmissione è dispendiosa di energia e non può essere mantenuta attiva in modo continuo, pena l’esaurimento delle batterie che alimentano l’osservatorio. In questo caso si preferisce trasmettere i dati registrati al centro di raccolta ad intervalli dell’ordine delle ore. Gli osservatori cablati invece, possono trasmettere i dati registrati in tempo reale, essendo alimentati da terra.

Al consorzio EMSO attualmente partecipano Francia, Grecia, Irlanda, Italia, Portogallo, Romania, Regno Unito e Spagna. In ognuno di questi paesi, si sono costituite squadre di ricercatori e di ingegneri che hanno il compito di assicurare il funzionamento degli osservatori di rispettiva competenza. Per l’Italia, l’INGV è stato incaricato di organizzare una squadra a cui partecipano CNR, Consorzio Interuniversitario per le Scienze MArine, ENEA, INFN, ISPRA, Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale e Stazione Zoologica di Napoli ‘Anton Dohrn’. In particolare, l’INGV attualmente gestisce, insieme all’INFN, uno degli osservatori cablati di EMSO, l’osservatorio dello Ionio Occidentale (Western Ionian Sea) che si trova a 25 km al largo di Catania ad una profondità di 2100 m. L’osservatorio ospita un grande numero di sensori per monitorare e studiare le grandezze fisiche oceanografiche ed ambientali, il rumore ambientale utile per rilevare il passaggio di cetacei (bioacustica), i fenomeni geofisici ad evoluzione rapida come terremoti, frane e maremoti, fenomeni geofisici a evoluzione lenta come le variazioni del campo magnetico e dell’accelerazione di gravità. I dati dell’osservatorio EMSO Western Ionian hanno permesso di accrescere le conoscenze della sismicità dell’area, individuare possibili aree di generazione di frane sottomarine, riconoscere una rotta di migrazione dei cetacei precedentemente sconosciuta, portare altri indizi a supporto dell’ipotesi di una doppia camera magmatica del vulcano Etna, rilevare importanti rimescolamenti delle acque del mare ad opera di correnti profonde.

EMSO collabora con altri consorzi scientifici europei come ICOS, l’infrastruttura di ricerca per il monitoraggio del ciclo dell’anidride carbonica, EPOS, l’infrastruttura di ricerca per l’osservazione dei fenomeni geologici e geofisici delle placche continentali, EuroArgo che effettua con boe trascinate dalle correnti alcune delle misure effettuate dagli osservatori di  EMSO.

In ambito extra-europeo EMSO ha avviato da tempo contatti con altre organizzazioni in Canada, USA, Australia e Giappone, che condividono gli stessi obiettivi con lo scopo di beneficiare delle conoscenze e dei progressi che ogni organizzazione consegue nel proprio raggio di azione.


 

Annunci