Istituto Nazionale di
Geofisica e Vulcanologia

Cicli biogeochimici globali

L'attività principale di questa linea di ricerca riguarda lo studio dei cicli biogeochimici del sistema Terra che influenzano le dinamiche del clima.
Ci sono attualmente diverse evidenze che mostrano come i processi continentali di superficie, le trasformazioni biogeochimiche negli oceani e le reazioni chimiche atmosferiche siano responsabili di importanti meccanismi di interazione con il sistema climatico.
In particolare, la biosfera sia continentale che marina sono tra gli agenti principali che controllano il ciclo globale del carbonio. Infatti, attraverso la produzione di sostanza organica essi modificano i flussi di carbonio da e verso l'atmosfera, regolandone la concentrazione di anidride carbonica. Inoltre, ci sono diverse indicazioni che gli equilibri tra la biosfera e il sistema clima possano essere modificati dalle emissioni antropogeniche di CO₂ derivanti in primo luogo dall'utilizzo di combustibili fossili. Ulteriori possibili interazioni derivano dai cambiamenti a larga scala della copertura vegetale continentale, la quale influenza direttamente l'albedo superficiale, l'evapotraspirazione e gli scambi di calore, momento all'interfaccia con l'atmosfera. Infine, occorre ricordare il possibile ruolo svolto dal fitoplancton nel modificare gli scambi radiativi nell'oceano, che potrebbe giocare un ruolo importante nei processi di circolazione generale nonchè nei flussi di evaporazione superficiali.
La comprensione di questi processi richiede uno studio condotto a varie scale sia spaziali che temporali. Per questo si utilizzano dei modelli numerici di circolazione atmosferica ed oceanica che vengono accoppiati a modelli biogechimici capaci di stimare i principali flussi di carbonio e di nutrienti tra le componenti più importanti della biosfera.

Il gruppo di biogeochimica è direttamente coinvolto nello sviluppo e nell'implementazione di un modello globale di biogeochimica marina (PELAGOS) e di un modello di vegetazione continentale (SILVA) che possano essere integrati nel modello di Sistema Terra del CMCC.
Il modello di biogeochimica marina PELAGOS (PELAgic biogeochemistry for Global Ocean Simulations, Vichi et al., 1997a/b) è l'implementazione globale del Biogeochemical Flux Model (BFM). Il BFM è un  modello numerico a biomassa che risolve le dinamiche dei livelli trofici inferiori dell'ecosistema marino, i quali vengono raggruppati secondo le loro caratteristiche funzionali. In particolare, il modello è in grado di simulare i principali processi di scambio che coinvolgono il carbonio, l'azoto, il fosforo, il silicio e l'ossigeno. PELAGOS è una versione adattata alla scala globale del BFM e sviluppata per l'uso specifico con i sistemi di calcolo ad alta prestazione del CMCC.

Il modello PELAGOS è attualmente utilizzato nei seguenti progetti europei  DYNAMITE , ENSEMBLES, EUR-OCEANS e nel progetto italiano VECTOR.

Il BFM viene inoltre utilizzato come modello biogeochimico di riferimento per il Mare Mediterraneo (progetto europeo SESAME) e l'Adriatico.

 

 

Sezione verticale dei primi 500 m del Pacifico equatoriale. Simulazione numerica del'avvezione di ferro nella Sotto-Corrente Equatoriale ed amplificazione del trasporto verticale nella zona eufotica in corrispondenza delle onde di instabilità tropicali. I colori indicano la temperatura dell'oceano mentre le isolinee rappresentano la concentrazione di ferro con un intervallo di 0.1 umol m^-3

Mappe estive della distribuzione della clorofilla fitoplanctonica alla superficie dell'oceano e dell'indice medio di superficie fogliare della vegetazione terrestre. L'immagine risulta dalla composizione dei risultati di una simulazione del modello di biogeochimica marina e del modello di vegetazione

 

 Per ogni informazione relativa a questa attività si prega di contattare il Dott. Marcello Vichi.

 

 

 

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