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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/7762

Title: Surface transport in the Northeastern Adriatic Sea from Finite-Size Lyapunov Exponents
Other Titles: Surface transport in the Northeastern Adriatic Sea from Finite-Size Lyapunov Exponents
Utilizzo dei Finite-Size Lyapunov Exponents per la valutazione del trasporto superficiale nel Mar Adriatico nord-orientale
Authors: Berta, Maristella
Supervisor/Tutor: Gacic, Miroslav
Co-supervisor: Ursella, Laura
Issue Date: 20-Apr-2012
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: The surface transport in the Northeastern Adriatic Sea has been investigated by evaluating, for the first time, the Finite-Size Lyapunov Exponent (FSLE) on the current field detected by the High Frequency (HF) coastal radar network active in the period August 2007 - August 2008. A similar analysis has been carried out on the MITgcm (Massachusetts Institute of Technology general circulation model) current field in order to have a perspective on the various results given by the application of the same FSLE evaluation procedure to different velocity fields. This work includes also the development, testing and calibration of the FSLE evaluation algorithm for the specific Adriatic area considered. The aim of this thesis is to study the surface dynamics of the Northeastern Adriatic current field associated with the typical wind regimes, namely Bora and Sirocco. The strongest and most persistent wind events, coinciding with the radar network activity, have been identified in the first instance from ALADIN (Aire Limitée Adaptation dynamique Développement InterNational) model meteorological data and then confirmed by the in situ meteo-mareographic time series in Trieste and Venice. For comparison purposes, the transport structures developing throughout the longest calm wind periods have also been investigated. In this thesis, the combination of the FSLE resulting from model and radar current fields contributes to interpret the surface transport dynamics in the studied area. In fact, it allows: i) to determine the strongest dynamical features, ii) to extend the transport information beyond the radar coverage and iii) to bring to the light the possible ambiguity of some structures originated from model currents. The FSLE analysis evidenced along the northern Adriatic margin an attractive transport structure with a filament-shaped conformation. The dynamics of this structure is driven by the water exchange between the Gulf of Trieste (GoT) and the North Adriatic Sea. The spatial location of this filament and the advective direction associated with it, vary according to the wind patterns. In fact, in calm wind periods this attractive filament is found right in front of the gulf entrance indicating the pattern of the GoT outflow (east-west direction). During Bora episodes this attractive filament is advected westward and it elongates following the northern Adriatic coast. Differently, Sirocco wind pushes this filament closer to the northeastern coastline reversing the transport direction along it (from west to east). Previous studies evidenced that the current signal in the southern part of the domain is less correlated to the wind pattern with respect to what observed in the northern area of the current field. Therefore also from the FSLE analysis no recurrent transport dynamics is observed in the southern area except for the Bora cases, when a repulsive structure originates from the Istrian coast and it looses strength while it is advected northwestward.
Il trasporto superficiale nella parte nord-orientale del Mar Adriatico è stato studiato calcolando, per la prima volta, i Finite-Size Lyapunov Exponent (FSLE) sui campi di corrente misurati dalla rete di radar ad alta frequenza attiva durante il periodo Agosto 2007 - Agosto 2008. Uno studio analogo è stato effettuato sui campi di corrente del modello MITgcm (Massachusetts Institute of Technology general circulation model), per avere una panoramica sulla varietà dei risultati prodotti dalla valutazione degli FSLE su diversi campi di velocità. Il lavoro include anche lo sviluppo, i test e la calibrazione dell'algoritmo di calcolo degli FSLE per la specifica area dell'Adriatico considerata. L'obiettivo è analizzare la dinamica superficiale del campo di corrente associata ai regimi di vento tipici dell'area nord adriatica, ovvero Bora e Scirocco. Gli episodi di vento più intensi e persistenti, verificatisi durante il periodo di attività dei radar, sono stati identificati in primo luogo dai dati meteorologici prodotti dal modello ALADIN (Aire Limitée Adaptation dynamique Développement InterNational) e successivamente sono stati confermati dalle serie temporali dei dati meteo-mareografici delle stazioni di Trieste e Venezia. A scopo comparativo, sono state analizzate anche le strutture di trasporto sviluppatesi durante i prolungati periodi di calma di vento. In questa tesi, la combinazione degli FSLE risultanti dai campi di corrente dei radar e del modello contribuisce ad una più completa interpretazione della dinamica del trasporto superficiale nell'area di interesse. I risultati ottenuti permettono: i) di determinare le strutture dinamiche più intense, ii) di estendere l'informazione sul trasporto al di fuori della copertura della rete dei radar, nonché iii) di portare alla luce eventuali ambiguità di alcune strutture originatesi dalle correnti del modello. L'analisi degli FSLE ha evidenziato una struttura di trasporto attrattiva che assume l'aspetto di un filamento lungo il margine settentrionale del Mar Adriatico. La dinamica di questa struttura è regolata dagli scambi di acqua tra il Golfo di Trieste ed il Nord Adriatico. La posizione del filamento e la direzione avvettiva associata ad esso dipendono dal regime di vento. Infatti, nei periodi di calma di vento il filamento attrattivo si trova di fronte all'entrata del golfo, ad indicare la direzione del flusso d'acqua in uscita dal golfo stesso (da est ad ovest). Durante gli episodi di Bora il filamento attrattivo è trasportato verso ovest e si allunga seguendo la costa nord adriatica. Invece, lo Scirocco spinge questo filamento verso la costa nord-orientale invertendo la direzione del trasporto associata ad esso (da ovest ad est). Precedenti lavori hanno evidenziato che le correnti nella parte meridionale del dominio sono meno correlate al segnale di vento, rispetto a quanto osservato nell'area settentrionale del campo delle correnti. Quindi anche dall'analisi degli FSLE non si osserva una dinamica di trasporto ricorrente ad eccezione dei casi di Bora, durante i quali si sviluppa una struttura repulsiva lungo la costa Istriana, la cui intensità diminuisce mentre viene trasportata verso nordovest.
PhD cycle: XXIV Ciclo
PhD programme: SCUOLA DI DOTTORATO DI ENVIRONMENTAL AND INDUSTRIAL FLUID MECHANICS
Description: 2010/2011
Keywords: Adriatic
surface transport
FSLE
radar
Adriatico
transporto superficiale
FSLE
radar
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-4429
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