Floder:Hvordan de bidrager til bedre at forstå Middelhavets dynamik

Spiller floder en væsentlig rolle i havets cirkulation og dynamik? Har vi brug for en fin repræsentation af flodudslip i regionale havmodeller?

Floder er velkendte for at påvirke både kystnære og bassindækkende havcirkulation og dynamik, men det er stadig en udfordring for havmodellering i global og regional skala at repræsentere netto ferskvandsflux ved flodmundinger. Adskillige undersøgelser har vist, at ferskvandsudledningen dominerer dynamikken i sokkelområderne, der støder op til flodmundinger, ved at producere en typisk "flydende flodfane, " som består af en offshore-bule og en kyststrøm langs kysten. Andre undersøgelser har fremhævet den rolle, som havets saltvand trænger ind i flodmundingerne, demonstrerer, at denne indtrængen driver vandudvekslingen i flodmundingen, hvilket påvirker nettoudstrømningen af ​​flodmundingen og saltholdighedsværdierne.

Regionale og globale havmodeller kan ikke løse flodmundingsdynamikker, og de parametriserer flodens frigivelse på en forsimplet måde, med klimatologisk afstrømning og nul eller konstant saltholdighedsværdier.

En ny undersøgelse netop offentliggjort på Ocean Modeling forsøgte at løse dette problem og samtidig give en mere realistisk repræsentation af flodmundingens vandtilførsler og udvikle passende grænseflader mellem mesoskala hvirvelopløsningsmodeller og flodmundinger for at simulere ROFI-dynamikken (dvs. Regions Of Freshwater Influence). Studiet, ledet af videnskabsmanden Giorgia Verri, ocean modeler ved CMCC Ocean Predictions and Applications Division, og medforfatter af CMCC-forskerne Nadia Pinardi, Giovanni Coppini og Emanuela Clementi, testet og sammenlignet tre forskellige tilgange (de tre følgende modeller:Knudsens relation, UCONN-NCAR Estuary Box Model og CMCC Estuary Box Model, kaldet CMCC-EBM, udviklet af forskeren G. Verri) til at repræsentere flodvolumentransport og saltholdighedsværdier ved udløbene og rekonstruere flodmundingens dynamik.

"Studiet, " forklarer Giorgia Verri, "er placeret inden for rammerne af udviklingen af ​​en konceptuel og numerisk modelleringstilgang til at simulere virkningerne af flodudslip på kystnære til åbne havcirkulation og dynamik. De få km opløsning af havmodeller i mesoskala kan ikke eksplicit løse flodmundings dynamik; således, ideen om en "estuary box model", der giver rimelige værdier for vandvolumen flux og saltholdighed ved flodmundingen, hvilket igen påvirker havets dynamik.

Derfor, CMCC EBM er blevet udtænkt til at repræsentere flodmundingsprocesserne koblet til en hvirvelopløsende regional havmodel (baseret på NEMO-kode).

For at vise virkningen af ​​EBM-volumenflux og saltholdighedsværdier på kvaliteten af ​​en oceansimulering, forskere anvendte resultaterne af EBM'erne på en regional havmodel i det centrale Middelhav og især på to flodmundinger i dette område:Ofanto-flodens højt lagdelte flodmunding, som flyder gennem Apulien i det sydlige Italien og ender i det sydlige Adriaterhav, og Po-flodens delvist blandede delta, en af ​​de vigtigste floder i Europa, der løber ud i det nordlige Adriaterhav.

Undersøgelsen fremhævede, at de koblede systemer er i stand til at rekonstruere veldefinerede flodfaner og udkonkurrere den klimatologiske tilgang, som negligerer flodmundingens vandudveksling, mens de forbedrer ydeevnen af ​​havmodeller. I øvrigt, koblingen af ​​den hvirvelopløselige havmodel til CMCC EBM viser sig at overgå den med UCONN-NCAR EBM i området med ferskvandspåvirkning på sokkelområderne.

"Forskningen er ikke kun interessant fra et akademisk synspunkt, " fremhæver prof. Nadia Pinardi, oceanograf ved CMCC Foundation, "men også for dens praktiske anvendelse:at introducere en information om flodudslip i havmodeller, fra regional til global skala, kan forbedre deres præstationer og producere mere realistiske driftsprognoser eller klimascenarier. EBM-CMCC-modellen vil først blive koblet til de modeller, der i øjeblikket bruges til at producere operationelle prognoser i Middelhavet eller i Sortehavet, det vil sige Copernicus Middelhavs- og Sortehavsprognosesystemerne (CMEMS Med MFC og CMEMS BS MFC), at forbedre deres output."

"Copernicus Marine Service (CMEMS) er designet til at reagere på problemer, der dukker op inden for miljøet, erhvervslivet og den videnskabelige sektor. Ved at bruge information fra både satellit- og in situ-observationer, det giver daglige avancerede analyser og prognoser, som tilbyder en hidtil uset evne til at observere, forstå og forudse havmiljøhændelser. Denne undersøgelse tilføjer en vigtig information til oceanografiske modeller, der bruges af denne tjeneste, " kommenterer Giovanni Coppini, Direktør for CMCC Ocean and Predictions Applications Division. "CMCC-flodmundingsmodellen tilføjer faktisk øget realisme til havmodellerne, mens den giver mere nøjagtige simuleringer og prognoser."

CMCC-forskere arbejder allerede på at opgradere modellen. Den videre udvikling af modellen vil understøtte forståelsen af ​​et andet nøglespørgsmål:undersøgelsen af ​​saltvandsindtrængning og saliniseringsprocesser i kystområder. "Den opgraderede version af vores model, " tilføjer Verri, "vil blive brugt til at vurdere niveauet af saltkileindtrængning i Po-flodens delta inden for rammerne af OPERANDUM, et projekt, der sigter mod at reducere hydro-meteorologiske risici i Europa gennem design og udvikling af innovative naturbaserede løsninger. Modellering af niveauet for saltvandsindtrængning vil især understøtte en undersøgelse for design og udvikling af Naturbaserede løsninger til forbedring af områdets miljømæssige modstandsdygtighed. De producerede scenarier vil især hjælpe med aktiviteterne i projektet, der sigter på at introducere urteagtige flerårige dybe rodplanter som dækning af jordvolde for at mindske oversvømmelsesrisikoen og saltkilens indtrængen i Po-deltaet."