Come si formano gli strati sui margini continentali? Uno studio internazionale nel laboratorio Adriatico (2002) 
I problemi applicativi nello studio dei margini continentali vanno dall’inquinamento marino all’erosione costiera, allo studio delle riserve idriche o di idrocarburi, ai rischi geologici legati a frane sottomarine. Molti dei concetti utilizzati nell'affrontare tali problemi investono la comprensione dei processi di trasporto dei sedimenti e la costruzione delle sequenze sedimentarie in funzione di evoluzione tettonica, variazioni del livello marino e cambiamenti climatici. Due domande fondamentali sono: come si formano gli strati sui margini continentali? in che modo tali strati si sovrappongono a formare sequenze deposizionali? La risposta a tali domande richiede un avanzamento nelle tecniche di indagine (batimetria, sismica a riflessione, e campionamento), un approccio innovativo al modeling e la scelta di aree ad elevata velocita’ di sedimentazione dove gli apporti dal continente siano ben monitorati e i processi oceanografici di dispersione e avvezione siano noti. Presentando queste caratteristiche, l'Adriatico e’ stato scelto come area di studio per un progetto di ricerca internazionale sulla formazione degli strati geologici, coinvolgendo oceanografi, sedimentologi, stratigrafi e modellisti.
Il cuneo tardo-olocenico sul lato occidentale dell'Adriatico, e' composto da depositi deltizi e fanghi di prodelta, ha geometria progradazionale a basso angolo (foreset inclinato 0.5°-1°) e permette di studiare un aspetto rilevante della ricerca stratigrafica: la formazione dei clinoformi. Il cuneo raggiunge uno spessore di 35 m, ha un volume totale di oltre 180 km3 e appare composto da clinoformi con un punto di rottura del pendio subacqueo. La distribuzione parallela alla costa del deposito (Fig. 1) riflette la circolazione antioraria e il fatto che gli apporti sono sul lato occidentale del bacino (carico sospeso totale di 51.7x106 t yr-1). Profili sismici ad alta risoluzione definiscono la geometria interna di questo deposito (Fig. 2); le informazioni geometriche possono essere integrate da dati biostratigrafici e geocronologici (Fig. 3) che definiscono i tassi di crescita dei clinoformi su scale di tempo stagionali (accumulo di sedimenti durante eventi di piena fluviale e successiva preservazione; Fig. 4), pluridecennali (distribuzione dei radionuclidi a vita breve), o millenarie (radiocarbonio e livelli vulcanogenici, detti tephra).
Carotaggi prelevati dal prodelta tardo-olocenico adriatico registrano variazioni di copertura vegetale e regime idrologico nelle aree circostanti (Fig. 5). I diagrammi pollinici evidenziano episodi di rapida deforestazione e coltivazione nella tarda Età del Bronzo (3600 anni fa) e nel Medioevo (circa 700 anni fa). La variazione di flusso di sedimenti terrigeni ha un marcato impatto sulle comunità bentoniche.
Supporto a queste ricerche internazionali viene da UE (progetti Eurodelta, coordinato da ISMAR, Promess 1, ed Eurostrataform), ONR americano (impatto delle piene fluviali), e SGN (Cartografia Geologica Marina).
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Immagine - Bibliografia
Dagli organismi marini un aiuto ai problemi della navigazione. (2002)
Il problema delle incrostazioni biologiche (fouling), i cui costi globali sono stati valutati nell’ordine dei 6,5 miliardi di $ annui, comporta la riduzione della velocità delle navi e l’entrata in bacino di carenaggio per la pulizia e il ripristino del rivestimento protettivo costituto dalle le pitture ‘antivegetative’ contenenti sostanze tossiche che rilasciate gradualmente, impediscono l’insediamento del fouling ma contribuiscono anche all’inquinamento ambientale, in alcuni casi in maniera notevole. L’ IMO (International Marittime Organisation) considera i tossici rilasciati dalle pitture antivegetative quali fonti di inquinamento costiero da tenere sotto controllo. Per questo motivo essa ha bandito, a partire dal 2003, l’uso di alcune pitture, ottime per il loro scopo, come le ‘autoleviganti’ a base di tributil Stagno, ma pericolose per l’ambiente.
Questo bando che ha gettato nello sconforto armatori e i produttori di pitture per uso navale e per lo yachting, ha riportato d’attualità la ricerca di nuove pitture antivegetative alternative che siano contemporaneamente efficaci senza essere tossiche: sembrerebbe una contraddizione in termini! La ricerca qui presentata, ha dunque evidenti risvolti applicativi economici, ambientali ed anche sanitari, se si tiene conto che spesso la sosta di natanti convive in aree costiere protette (porti, rade, baie, etc.) con attività d’acquacoltura. Essa s’inserisce nel filone delle sostanze bioattive, già utilizzate nella ricerca farmacologia, presenti negli organismi marini ed in particolare in quelli che normalmente si presentano privi di organismi epibionti cioè con la superficie del loro corpo priva di altri organismi. L’ipotesi di partenza è che essi posseggano delle speciali difese che, in qualche modo, proteggono la loro superficie dagli epibionti che, in senso lato, possono essere considerati fouling. Poiché peraltro molti veleni derivano da sostanze naturali, occorre verificare che l’azione di difesa da loro messa in campo, sia specifica, limitata nel tempo e non tossica per altri organismi dell’ecosistema. In collaborazione con l’Università di Ljubliana è stata verificata l’attività antifouling di sali bioattivi di Polialchilpiridina, isolati e purificati dalla spugna Reniera sarai, la cui sintesi di laboratorio attualmente in corso, procede in modo soddisfacente ad opera del laboratorio di Chimica biorganica dell’Università di Trento. Questi sali, pur essendo meno attivi dei due biocidi del commercio più comunemente usati come tossici antifouling, hanno una tossicità nei confronti degli organismi non target da 500 a 2000 volte inferiore nei confronti degli organismi non bersaglio fito e zooplanctonici provati. Le prove d’insediamento, cioè d’efficacia antivegetativa, sono state effettuate con le larve insedianti dei balani, i comuni ‘denti di cane’, i più caratteristici organismi della comunità fouling che i possessori di barche ben conoscono per la difficoltà ad eliminarli dalle chiglie. Esse, hanno dimostrato che dopo la permanenza nelle soluzioni dei due prodotti commerciali, al ripristino delle condizioni d’acqua priva di tossico, non sono più in grado d’insediarsi mentre quelle poste in contatto con soluzioni dei sali di Polyalchilpiridina, dopo lo stesso periodo di tempo, mantengono inalterata la loro capacità d’insediarsi dimostrando così un’attività antifouling prevalentemente di tipo 'repellente' o narcotica.
Venti milioni di anni sotto i mari: una finestra sulla storia di formazione del fondale oceanico (2003)
Gli oceani ricoprono per 2/3 la superficie del nostro Pianeta: capire come si formano ed evolvano rappresenta una delle maggiori sfide per le Scienze della Terra. Nuova crosta oceanica viene continuamente creata dalla fusione parziale del mantello in risalita al di sotto delle dorsali medio-oceaniche. Il magma prodotto risale in superficie, dove si raffredda e solidifica, formando la crosta che verrà poi trasportata via dal processo di espansione. La struttura e la composizione delle dorsali indicano che i processi attuali di formazione della litosfera oceanica variano spazialmente, ma danno poche informazioni sulla geometria e sulla dinamica del flusso di materiale attraverso la regione del mantello dove avviene la fusione: questioni critiche per capire come un bacino oceanico si evolve. D'altro canto, le variazioni temporali del regime termico e/o composizionale, registrate nella litosfera a distanze crescenti dall'asse di dorsale, non sono facilmente osservabili, poiché la litosfera più vecchia e' normalmente coperta da una spessa coltre di sedimenti. I nostri studi, condotti lungo il rilievo che borda a Sud la valle trasforme Vema, nell'Atlantico centrale, hanno mostrato l'esposizione continua di una sezione che registra -20 Myr di formazione di litosfera oceanica. Il campionamento sistematico di tale struttura ci ha dato l' opportunità di verificare la variabilità temporale nella formazione del fondale oceanico, di stimare la dinamica e la velocità di risalita del mantello in corrispondenza di un segmento di dorsale. Il grado di fusione parziale del mantello, stimato dalla composizione chimica delle peridotiti, e lo spessore crostale, derivato da misure di gravità, mostrano oscillazioni con periodo di 3-4 Myr sovrapposte ad una componente di lungo periodo con crescita stazionaria. Questa correlazione indica che le oscillazioni osservate sono dovute probabilmente a variazioni di temperatura e alla geometria di flusso del mantello. Calcoli dinamici predicono delle variazioni temporali di flusso nella regione del mantello in cui avviene la fusione parziale, confinate alla porzione più profonda, ricca in acqua e dunque a più bassa viscosità. Durante gli intervalli di flusso attivo, materiale più caldo viene consegnato alla regione meno profonda della regione di fusione, impoverita in acqua e a più alta viscosità, dando origine a episodi di elevata produzione crostale. La componente di lungo periodo potrebbe essere imputata ad un flusso verso Sud di materiale caldo sub-astenosferico dalle regioni di punto caldo del Nord-Atlantico.
Le variazioni osservate nei segnali che indicano lo spessore crostale e il grado medio di fusione del mantello sono correlati, ma presentano una differenza di fase pari a 22 km. La migrazione del fuso attraverso la regione di fusione è molto più rapida di quanto sia la velocità di risalita del materiale del mantello e dunque, possiamo aspettarci un ritardo tra l'estrazione del fuso prodotto da una certa parcella di peridotite e l'eventuale sua messa in posto come materiale residuale. Lo sfasamento osservato ci ha permesso di valutare in 25 mm/yr la velocità media di risalita del materiale solido, più alta della velocità media di espansione e dunque consistente con una componente attiva nel flusso del mantello.
Questa ricerca sta proseguendo con una nuova spedizione per completare il campionamento e le indagini geofisiche lungo questa sezione di litosfera oceanica, unica al mondo per estensione.
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Atlante del vento e delle onde nel Mediterraneo (2003)
Tradizionalmente gli atlanti marini sono stati basati sulle osservazioni visive fatte dalle navi. A parte gli inevitabili errori, questi dati sono fondamentalmente falsati dalla cura con cui i comandanti cercano di evitare le aree in tempesta. Inoltre i dati sono sempre risultati concentrati sulle principali rotte di navigazione.
In tempi piu’ recenti, 10 o 20 anni, si sono sviluppate tre nuove sorgenti di informazione: boe, satelliti e modelli numerici. Malgrado l’enorme incremento del numero di dati disponibili, nessuna delle tre sorgenti soddisfa i requisiti per un’affidabile statistica su tutta la zona di interesse. Le boe, in numero limitato, misurano un dato locale; i satelliti rilevano i dati solo al loro passaggio, tipicamente con un intervallo di vari giorni; i modelli possono avere delle grosse approssimazioni, com’e’ il caso nel Mediterraneo.
La soluzione al problema consiste nel far uso di tutte tre le sorgenti per ottenere il miglior data-set di vento e onde oggi esistente per il Mediterraneo. La procedura si svolge in fasi successive. I dati delle boe sono stati usati per validare i dati da satellite. Cio’ fatto, quest’ultimi permettono una calibrazione dei dati da modello su tutto il bacino. A questo scopo sono stati valutati, con opportune interpolazioni in tempo e spazio, i valori dei modelli, vento e onde, in corrispondenza ai vari passaggi dei satelliti. Questo ha permesso di disporre, per ogni punto del bacino, ad intervalli di circa 50 km, di un congruo numero di confronti da cui sono stati ricavati, punto per punto, i coefficienti di correzione per il vento e le onde. Questi sono stati usati per calibrare le lunghe serie temporali disponibili su ogni punto tramite i modelli. Infine un confronto diretto fra i dati delle boe ed i corrispondenti dati calibrati ha permesso di verificare la qualita’ del prodotto finale.
I dati da modello, estratti originariamente dall’archivio del Centro Meteorologico Europeo per la Previsione a Medio Termine (ECMWF, Reading, U.K.), coprono il periodo luglio 1992 – giugno 2002. Sono stati usati i dati del satelliti ERS1-2 e Topex (velocita’ del vento ed altezza d’onda). Le otto boe, parte della Rete Ondametrica Nazionale, sono disposte lungo le coste della penisola italiana.
Dato il decennio disponibile, sono state ricavate statistiche, sia puntuali (es. frequenza delle altezze d’onda su una specifica posizione) che spaziali (distribuzione dei valori estremi, direzioni principali, ecc.). Il tutto e’ stato publicato su un atlante delle onde e del vento, MEDATLAS, disponibile sia in forma cartacea che elettronica. La copertina ed alcune mappe esemplificative sono riportate nelle figure allegate.
L’atlante e’ il prodotto congiunto di Francia (CS SI, Semantic, Meteo-France), Grecia (NTUA) ed Italia (Thetis, ISMAR), finanziato dalle Marine Militari dei tre paesi attraverso la WEAO Research Cell con contratto RTP 10.10.
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