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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/7387

Title: Thermohaline variability and mesoscale dynamics observed at the E2M3A deep-site in the South Adriatic Sea
Other Titles: Variabilità termoalina e dinamiche a mesoscala osservate nel sito profondo E2M3A nel Sud Adriatico
Authors: Bensi, Manuel
Supervisor/Tutor: Cardin, Vanessa
Gačić, Miroslav
Fanucci, Francesco
Issue Date: 19-Apr-2012
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: Continuous measurements are strictly essential to better understand the deep convection as well as for monitoring the seasonal and interannual thermohaline variability in the ocean. For these reasons, the south Adriatic Sea has been constantly monitored by means of the E2M3A deep observational site, located in its central part (Latitude 41° 50’ N, Longitude 17° 45’ E, maximum depth 1250m) since 2006. Temperature, salinity and current time series collected between 2006 and 2010 are analysed in this thesis and they represent the longest time series available for this region. Moreover, these time series are merged with Conductivity-Temperature-Depth (CTD) profiles obtained from several oceanographic cruises to provide the necessary spatial distribution of data for describing the thermohaline properties in the study area. The analysis of the data presented here shows that winter 2007 was characterized by a weak convection, while winter 2008 and following winters revealed a stronger deep convection able to reach 800-900m in February 2008. Time series highlight the abrupt temperature (T) and salinity (S) decrease, noticeable down to 600-700m depth from March 2008 on. The intermediate layer experienced a maximum decrease in T and S of ~0.4°C and ~0.06 respectively, clearly evident after each strong winter convection phase. The bottom layer (~1200m), instead, shows an opposite behaviour: it suffered a continuous T and S increase (linear trend of ~0.05 °C y-1 and ~0.004 y-1, respectively) during the whole observational period. These changes are discussed in a context of strong relationship between the variability of the Ionian surface circulation recently discovered, and the heat and salt content changes in the South Adriatic presented in this study. The results show that the mechanism triggering the salt content changes in the South Adriatic is based mainly on the winter convection, which transfers surface fresher water towards deeper layers. Nevertheless, current measurements also indicate that the passage of mesoscale eddies in the region can produce sudden thermohaline perturbations along the water column for 10-15 days. Cyclonic eddies seem to be more frequent in the proximity of the observational site than the anticyclonic ones. Interestingly, the comparison between time series and satellite images (Chl-a surface distribution) reveals, for the first time, that the vortices act along the whole water column. Their passage produces a twofold effect: the contribution to the re-stratification of the water column during the post convection phase, by exchanging the buoyancy between the mixed path and the surrounding waters, and the transfer of heat and salt between the deep and the intermediate layers.
Misure oceanografiche in continuo sono essenziali per comprendere meglio il processo di formazione delle acque dense e per monitorare la variabilità termoalina stagionale e interannuale in oceano. Per queste ragioni, a partire dal 2006 il Sud Adriatico è stato costantemente monitorato grazie all’utilizzo del sito di osservazione denominato E2M3A, ancorato nella parte centrale del Sud Adriatico (latitudine 41° 50’ N, longitudine 17° 45’ E, profondità massima 1250m). Le serie temporali di temperatura, salinità e correnti marine raccolte tra il 2006 e il 2010 sono analizzate in questa tesi e rappresentano la serie di dati più lunga mai ottenuta in questa regione. Oltretutto, per fornire la necessaria copertura spaziale dei dati utile a descrivere le proprietà termoaline nell’area di studio, le serie temporali sono state integrate con profili CTD (Conductivity-Temperature-Depth) provenienti da diverse crociere oceanografiche. L’analisi dei dati presentata qui mostra che l’inverno 2007 è stato caratterizzato da una debole convezione, mentre l’inverno 2008 e i successivi hanno mostrato una convezione più intensa, capace di raggiungere 800-900m di profondità a Febbraio 2008. Le serie temporali evidenziano una diminuzione repentina di temperatura (T) e salinità (S), visibile fino a 600-700m a partire da Marzo 2008. Lo strado intermedio ha subito rispettivamente una diminuzione massima di T e S di ~0.4°C e ~0.06, chiaramente evidente a seguito di ogni fase di intensa convezione invernale. Lo strato di fondo (~1200m) ha mostrato invece un comportamento opposto: un inaspettato e continuo aumento di T and S (trend lineare ~0.05 °C y-1 e ~0.004 y-1, rispettivamente) durante tutto il periodo di studio. Questi cambiamenti sono discussi nell’ambito della forte relazione tra la variabilità della circolazione superficiale dello Ionio recentemente scoperta e i cambiamenti nel contenuto di calore e sale del Sud Adriatico presentati in questo studio. I risultati mostrano che il meccanismo in grado di produrre cambiamenti nel contenuto di sale nel Sud Adriatico è principalmente basato sulla convezione invernale, che trasferisce acqua superficiale meno salata verso strati più profondi. Tuttavia, le misure di corrente mostrano che anche il passaggio di vortici a mesoscala può indurre repentine perturbazioni delle proprietà termoaline lungo la colonna d’acqua anche per 10-15 giorni. Vortici di tipo ciclonico sembrano essere più frequenti in prossimità del mooring rispetto a quelli di tipo anticiclonico. È interessante notare che il confronto tra le serie temporali e le immagini da satellite della distribuzione superficiale di clorofilla-a rivela, per la prima volta in questa regione, che i vortici agiscono su tutta la colonna d’acqua. Il loro passaggio produce un duplice effetto: il contributo alla ri-stratificazione della colonna d’acqua a seguito della fase di convezione invernale e il trasferimento di calore e sale tra gli strati intermedio e profondo.
PhD cycle: XXIV Ciclo
PhD programme: SCIENZE AMBIENTALI (AMBIENTE FISICO, MARINO E COSTIERO)
Description: 2010/2011
Keywords: Thermohaline variability
Deep Covection
Southern Adriatic
Mesoscale eddies
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: GEO/12 OCEANOGRAFIA E FISICA DELL'ATMOSFERA
NBN: urn:nbn:it:units-9198
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