Quanto è salato il mare? La mappatura satellitare della salinità migliora i modelli climatici

[11 Giugno 2013]

Steven Powell scrive sul sito dell’università della South Carolina (Usc) che «Una volta bene prezioso, il sale è ora più spesso al centro del disprezzo per un malsano uso dietetico eccessivo. Ma ritrovare un nuovo rispetto è alla portata di mano, anche se solo tra gli scienziati. I nuovi dati satellitari sul flusso di sale negli oceani del mondo stanno fornendo la base per i modelli climatici oceanici e globali più precisi».

Subrahmanyam Bulusu, direttore del Satellite oceanography laboratory del College of arts and sciences dell’università della South Carolina, spiega che «Contrariamente alla percezione comune, la salinità non è affatto uniforme negli oceani del mondo. Questo appare evidente quando si guarda una mappa della salinità della superficie dell’Oceano Indiano. Nella parte settentrionale del Mar Arabico, la salinità è notevolmente superiore che nella parte settentrionale del Golfo del Bengala».

Le differenze della salinità superficiale sono dovute ad una combinazione di correnti oceaniche, precipitazioni, evaporazione e deflusso fluviale. Il ciclo dell’acqua è centrale per i modelli climatici globali, e il sale influenza fortemente le correnti oceaniche, perché l’acqua salata è più densa e quindi si sposta più lentamente. Come sottolinea Bulus, che dirige anche il Nasa/South Carolina space grant consortium, «La salinità è spesso trascurato negli studi sul clima, ma svolge un ruolo fondamentale».

I climatologi dicono che il clima è fortemente influenzato dal flusso di energia del calore trasportato dalle correnti oceaniche, ma quantificare precisamente il mixing tra l’oceano e l’atmosfera è reso difficile dalla mancanza di dettaglio nei modelli dell’oceano e del ciclo dell’acqua e in entrambi i modelli il contenuto di sale nell’acqua è essenziale.
Bulusu. Evidenzia che «La maggior parte dei modelli globali dell’oceano globale e dei modelli collegati oceano-climatici utilizzano la salinità dai dati climatologici. Ma i dati osservati nel corso degli ultimi 50 anni sono molto scarsi, perché sono solo presi solo da rotte di navigazione o da boe ormeggiate in una località».

Tutto questo sta cambiando con le missioni Soil moisture and ocean salinity (Smos) dell’Agenzia spaziale europea (Esa), ed Aquarius della Nasa, avviate rispettivamente nel novembre 2009 e giugno 2011, entrabe dotate di strumenti per misurare la salinità superficiale del mare nell’intero pianeta.

Powell spiega che «Il livello di dettaglio fornito dai satelliti è di gran lunga al di là di qualsiasi cosa raccolta dalla superficie dell’oceano» e Bulusu conferma: «”Uno degli obiettivi principali di queste missioni satellitari è quello di definire meglio il ciclo dell’acqua. La copertura spaziale e temporale sarà molto migliore, il che sicuramente aiuterà i modelli climatici globali e dell’oceano. Con i recenti risultati della ricerca che suggeriscono che le regioni salate sono sempre più salate e le regioni “dolci” sono sempre più “dolci” , questi satelliti non avrebbero potuto arrivare in un momento migliore».

A gennaio, il laboratorio di Bulusu ha riportato le prime misurazioni fatte dallo Smos sopra l’Oceano Indiano. Lo studio “Preliminary SMOS Salinity Measurements and Validation in the Indian Ocean”, pubblicato su Iee Transactions on Geoscience and Remote Sensing, contribuisce a colmare il gap tra i dati provenienti dalle boe oceaniche (come ad esempio la rete Argo di circa 3.500 sonde robotiche dispiegate in tutto il mondo, delle quali circa 800 nell’Oceano Indiano) e misurazioni dei satelliti in orbita. Ma, con l’obiettivo di misurare le differenze di soli 0,1 practical salinity units (Psu), la squadra di Bulusu ha trovato alcune difficoltà nel convalidare i dati satellitari Smos. Ad esempio: le interferenze radio hanno ostacolato le misurazioni nell’Oceano Indiano settentrionale. «Il radiometro a bordo del satellite misura frequenze in un range di microonde (1400-1427 MHz) che secondo gli accordi internazionali è riservato agli studi scientifici. Ciò nonostante, le interferenze in prossimità dei litorali si sono rivelate un problema significativo», scrive Powell.

Inoltre, rilevare i dati sulla salinità all’interno di 150 km dalla costa è ancora un problema per entrambi i satelliti. Lo Smos è infatti progettato per raccogliere dati su terreno (umidità del suolo) e in mare (salinità dell’oceano), ma lo strumento non è in grado di commutare immediatamente tra le due superfici. Bulusu inoltre sottolinea che «Abbiamo bisogno di sviluppare anche migliori algoritmi per Aquarius vicino alle aree costiere. Questo è qualcosa a cui stiamo attivamente lavorando in questo momento».

Il team di Bulusu della Usc ha appena pubblicato su Remote Sensing of Environment lo studio “Variability of salt flux in the Indian Ocean during 1960–2008” il primo a lungo termine sul movimento del sale nell’Oceano Indiano, rianalizzando la Simple ocean data assimilation (Soda) i ricercatori sono stati in grado di confrontare l’output con i dati sparsi disponibili durante il periodo di quasi 50 anni e con i dati della salinità di Aquarius. Hanno così scoperto che l’area è perfetta per convalidare i dati dei nuovi satelliti. «L’Oceano Indiano ha forti venti e correnti e sono anche molto variabile – dice Bulusu – D’altra parte, il Golfo del Bengala ha acque basse saline e il Mare Arabico è più salato, anche se entrambi sono alla stessa latitudine. Questo lo rende ideale per la calibrazione dei dati satellitari sia dello Smos che di Aquarius».

Visti i limiti della missione Smos dell’Esa e il lavoro preliminare che hanno completato con la missione Aquarius della Nasa il team della Usc è entusiasta dell’arrivo sulla scena del satellite statunitense: «Aquarius ha dei reali vantaggi, soprattutto in termini di accuratezza e di campionamento. Ora, con questo studio a lungo termine, abbiamo un quadro solido per lo sviluppo di una mappa molto dettagliata del movimento del sale nell’Oceano Indiano. Possiamo usarla per preparare una mappa globale che dovrebbe essere molto utile per migliorare i modelli di previsione e climatici».