• El Projecte CALYPSO aborda el repte d'observar, comprendre i predir les rutes per les quals calor, nutrients, carboni, oxigen i altres propietats són transportades verticalment a l'oceà

Figura: Infografia que mostra la regió d'estudi a la Mediterrània occidental i les plataformes de mostreig utilitzades, incloent satèl·lits, planadors submarins, dos vaixells amb instruments remolcats, amarratges i una sèrie d'instruments que operen a la deriva per mesurar el flux i els contrastos de propietats en el front de Almeria-Orà (Font: WHOI)

Esporles, 27 de novembre de 2020. La revista Bulletin of the American Meteorological Society publica el treball elaborat per investigadors de l'Institut Mediterrani d'Estudis Avançats - IMEDEA (CSIC-UIB) i el Sistema d'Observació i Predicció Costaner de les Illes Balears (ICTS SOCIB), a Espanya, i de la Woods Hole Oceanographic Institution, la Scripps Institution of Oceanography i l’Applied Ocean Physics Laboratory de la Universitat de Washington, als Estats Units, sobre el Projecte CALYPSO. Aquest projecte, finançat per l'Oficina d'Investigació Naval dels Estats Units (ONR), pretén comprendre, caracteritzar i predir el transport tridimensional a l'oceà, tant horitzontal com verticalment, a partir del seu estudi al Mediterrani occidental, un laboratori natural a petita escala i un dels punts d'especial concentració de biodiversitat de l'oceà. A més, CALYPSO s'alinea amb el Decenni de les Ciències Oceàniques per al Desenvolupament Sostenible (2021-2030) de l'ONU contribuint als esforços dels països per assolir els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) i, en particular, l'ODS 14 “Vida marina”.

Aquest és un problema global no resolt, ja que encara no es poden fer observacions directes del transport vertical a l'oceà. “L'intercanvi vertical entre la superfície i l'interior de l'oceà afecta l'intercanvi de calor i d’aigua dolça, la productivitat biològica, l'exportació de carboni i la ventilació d'oxigen; per la qual cosa millorar l'observació i la comprensió d'aquests processos i els seus impactes a escala climàtica, és un dels principals reptes als quals s'enfronta l'observació de la Terra”, diu Ananda Pascual, investigadora a l'IMEDEA (CSIC-UIB) i coautora d’aquest treball. Amb aquest objectiu, CALYPSO abasta escales molt petites de l'ordre de 0,1 a 10 km (submesoescales), l'estudi de les quals s'ha intensificat en els últims anys, unint l'experiència de l'IMEDEA (CSIC-UIB) i les capacitats de la ICTS SOCIB.

Els científics investiguen aquest transport vertical i l'intercanvi de masses d'aigua a l'extrem oriental del mar d'Alborán, la part més occidental del mar Mediterrani, una zona de gran interès oceanogràfic on conflueixen les masses d'aigua atlàntica i mediterrània, donant lloc a l'anomenat front d'Almeria-Orà.

Tècniques innovadores

Amb l'objectiu d'observar, comprendre i predir rutes tridimensionals per les quals l'aigua de l'oceà superficial s'obri pas cap a l'oceà més profund, els científics utilitzen un conjunt innovador de tècniques d'observació, juntament amb models d'estudi de processos, models predictius i síntesi de dades. "Si bé els models numèrics poden capturar la circulació horitzontal de l'oceà, les taxes d'intercanvi vertical són molt sensibles a la resolució del model i al forçament de la superfície i són difícils de corroborar amb les observacions existents", apunta Pascual. Per això, es necessiten millors mesuraments, quantificació i comprensió dinàmica d'aquest transport per avançar en la predicció d'on (i quant) ocorre el transport vertical, i possiblement inferir-lo a partir d'observacions de satèl·lit en el futur.

A més, el Projecte CALYPSO aborda el debat en curs entre els rols dels processos de mesoescala (en escales de 10 a 100 km) i submesoescala (de 0,1 a 10 km) en el transport vertical. “L'aigua viatja milers de vegades més ràpid en horitzontal que en vertical, i descobrir les rutes per les quals es transporta verticalment sota la superfície és un repte”, destaca la investigadora.

Resultats reveladors

El 2018 i 2019 els científics han trobat que a l'estiu (maig-juny) l'estratificació tèrmica aïlla les capes superficials de manera que les rutes des de la superfície no penetren més que la profunditat de la capa de mescla—on la temperatura i la salinitat estan en constant canvi a causa del contacte directe amb l'aire—. Així mateix, els models numèrics revelen que les velocitats verticals a l'hivern són més grans que a l'estiu, però, en ambdós casos, la deformació de la mesoescala i les zones de frontogènesi (on es produeix la trobada entre dues masses d'aigua) són rellevants perquè una massa d'aigua s'enfonsi sota una altra a conseqüència de diferències en la temperatura i la salinitat que determinen que una massa sigui més densa que una altra.

Ara, els investigadors continuen amb l'anàlisi intensiva i minuciosa de les dades recollides durant les últimes campanyes. En paral·lel, treballen en la preparació de la campanya final de camp prevista per març-abril del 2022, des dels vaixells d'investigació L'Atalante, Pelagia y SOCIB. Aquesta campanya inclourà un major nombre de plataformes d'observació i completarà el conjunt de dades recollides per comprendre, caracteritzar i predir el transport tridimensional a l'oceà.

Font: IMEDEA (UIB-CSIC)

Més informació:

• Mahadevan, A., Pascual, A., Rudnick, D. L., Ruiz, S., Tintoré, J., & D’Asaro, E. (2020). Coherent pathways for vertical transport from the surface ocean to interior. Bulletin of the American Meteorological Society, 101 (11): E1996–E2004.
• Investigadores del IMEDEA (CSIC-UIB) y la ICTS SOCIB analizan el transporte de agua del océano superficial hacia el más profundo (SOCIB)