Studiare direttamente come il carbonio viene immagazzinato negli oceani a causa dei processi di mescolamento in profondità è sempre stato complesso. Tuttavia, un team di ricerca guidato dall’Istituto di Oceanografia Scripps dell’UC San Diego ha recentemente misurato direttamente l’upwelling di acqua fredda e profonda lungo il pendio di un canyon sottomarino nell’Oceano Atlantico, utilizzando un colorante fluorescente non tossico.
La circolazione oceanica è un fenomeno chiave per il pianeta, essenziale per mantenere l’equilibrio climatico. Questo processo naturale, noto come circolazione a nastro trasportatore, comporta il raffreddamento e l’addensamento dell’acqua di mare vicino ai poli, che poi affonda negli oceani profondi e risale in altre aree, riscaldandosi nuovamente. Questo ciclo contribuisce a mantenere un costante ricambio di calore, nutrienti e carbonio, fondamentali per gli ecosistemi marini e la capacità naturale di mitigare i cambiamenti climatici indotti dall’uomo. Tuttavia, misurare il ritorno dell’acqua fredda dalle profondità oceaniche alla superficie attraverso l’upwelling è sempre stato un compito arduo.
Negli anni ’60, l’oceanografo Walter Munk aveva previsto che la velocità media dell’upwelling fosse di 1 cm al giorno. Sebbene una tale velocità potrebbe trasportare grandi volumi d’acqua, misurare direttamente questo tasso su interi oceani non è fattibile. Munk suggerì anche che l’upwelling fosse causato da mescolamenti turbolenti dovuti alla rottura di onde interne sotto la superficie dell’oceano; tuttavia, misurazioni più moderne hanno dimostrato che la turbolenza è maggiore vicino al fondale marino.
Questo ha creato un paradosso: se la turbolenza è massima sul fondale marino, spingerebbe l’acqua fredda verso il basso invece che verso l’alto, rendendo le acque di fondo più fredde e dense. Tuttavia, è stato confermato sul campo che l’oceano profondo non è completamente riempito di acqua fredda e densa proveniente dai poli.
Negli ultimi anni, è emersa una nuova teoria secondo cui sono i pendii ripidi sul fondale oceanico, come le pareti dei canyon sottomarini, a essere responsabili del mescolamento turbolento che causa l’upwelling, poiché forniscono il tipo giusto di turbolenza per spostare l’acqua verso l’alto.
Per indagare questa teoria, Bethan Wynne-Cattanach e i suoi colleghi hanno utilizzato un colorante di fluoresceina per studiare l’upwelling attraverso isopicnali (strati di densità costante). La ricerca è stata condotta al largo della costa dell’Irlanda, in un canyon profondo 2000 m nella Fossa di Rockall. Il team ha rilasciato oltre 200 litri di colorante a 10 m dal fondo del canyon, che registrava una temperatura locale di circa 3,53 °C. Utilizzando un profilo rapido FCTD dotato di un fluorometro, hanno esaminato come il colorante si muovesse a profondità fino a 2200 m. Il FCTD era anche equipaggiato con una sonda micro-conduttività per valutare il tasso di dissipazione della varianza della temperatura, una metrica chiave per determinare il mescolamento turbolento.
Il team ha monitorato il movimento del colorante per 2,5 giorni, durante i quali i movimenti del colorante hanno mostrato un upwelling diapicnale (attraverso gli isopicnali) guidato dalla turbolenza e concentrato sul fondo lungo il pendio del canyon. Hanno scoperto che il flusso era molto più veloce delle stime originali, con misurazioni che mostravano che l’upwelling avveniva a una velocità di circa 100 m al giorno.