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Lyapunov Analysis in the COaSTal Environment

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Capire i flussi d’acqua costieri

Uno sviluppo sostenibile di successo delle regioni costiere dell’Europa dipende dalla corretta gestione delle risorse ecologiche, che aiuteranno a proteggere dagli impatti delle attività umane e del cambiamento climatico. Questo richiede una comprensione dettagliata del trasporto orizzontale e del mescolamento che le acque costiere subiscono.

Cambiamento climatico e Ambiente icon Cambiamento climatico e Ambiente

Le condizioni ecologiche e biogeochimiche delle regioni costiere sono profondamente influenzate dai meccanismi responsabili del trasporto orizzontale e degli scambi trasversali alla piattaforma di masse idriche. Esse sono controllate da processi quali le correnti, i fronti (il confine tra due masse idriche) o filamenti (che sono formati da un mescolamento turbolento). Queste caratteristiche inferiori alla mesoscala sono nell’ordine dei 10 km o meno, e sono originate da instabilità nelle correnti oceaniche su larga scala. Riuscire a comprendere l’impatto di questi processi attraverso l’uso di tecniche come gli esponenti di Lyapunov a dimensione finita (FSLE) è fondamentale per gestire le risorse ecologiche costiere. Gli FSLE sono usati per identificare le strutture Lagrangiane coerenti (LCS), che possono fornire informazioni dirette su trasporto e schemi di mescolamento di un flusso. Il progetto LACOSTE (“Lyapunov analysis in the coastal environment”), finanziato dall’UE, ha studiato le LCS nel golfo del Leone nel Mediterraneo nord occidentale. Questo risultato è stato ottenuto usando una combinazione di misurazioni sul campo (che comprendono temperatura e salinità della superficie), risultati di un modello numerico e osservazioni satellitari. I risultati hanno mostrato che anche se i processi inferiori alla mesoscala hanno vita breve e sono circoscritti, essi sono un fattore chiave nella regolazione delle condizioni biologiche ed ecologiche nelle regioni costiere. Mentre le osservazioni in situ sono in grado di fornire informazioni dettagliate su eventi specifici, le simulazioni con modellazione numerica e il rilevamento a distanza aiutano a studiare il loro impatto su una scala più grande. I ricercatori hanno inoltre condotto un’ampia analisi delle strutture di trasporto alla (sotto) mesoscala per l’intero golfo del Leone. Questo è stato ottenuto applicando l’analisi FSLE ai risultati del modello numerico allo scopo di identificare e quantificare gli schemi di trasporto e i flussi associati usando delle mappe auto-organizzanti. I risultati di LACOSTE consentiranno l’identificazione delle aree del golfo del Leone che sono maggiormente colpite dagli schemi di trasporto. Questo fornirà un contributo essenziale alla gestione sostenibile delle risorse ecologiche dell’area. I metodi applicati ai modelli numerici contribuiranno anche a degli studi climatici regionali e globali.

Parole chiave

Costiero, flussi acqua, risorse ecologiche, esponente Lyapunov dimensione finita, strutture Lagrangiane coerenti

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