Project

biological pump; ocean modeling; organic carbon export; small-scale fluxes; in-situ data; mesoscale structures; ocean biogeochemistry

Lead
"L'influenza dei fenomeni di mesoscala sulla variabilità dell'esportazione del carbonio organico: uno studio che combina modelli e osservazioni"Elisa Lovecchio
Lay summary
IN SINTESI Il flusso di esportazione verticale della materia organica marina dalla superficie del mare agli strati profondi determina la capacità dell'oceano di controllare la concentrazione atmosferica di CO2, regolando l'effetto serra a livello globale. Tale materia organica e' infatti prodotta in superficie attraverso la fotosintesi e quindi l'utilizzo di anidride carbonica. Nonostante questo suo ruolo fondamentale, il flusso verticale di materia organica marina non è ancora ben quantificato, e le stime attuali sono inferiori a quelle necessarie a spiegare il corrispondente consumo osservato nelle profondità dell'oceano.     SOGGETTO E OBIETTIVO Una delle componenti del flusso verticale di materia organica marina più difficile da misurare è quella associata ai fenomeni di mesoscala, ossia a quelle strutture tipiche della circolazione oceanica di dimensione laterale dell'ordine dei 20 - 200 km, come ad esempio vortici e fronti. In corrispondenza di tali strutture sono stati osservati flussi verticali di esportazione maggiori o minori della media. Purtroppo la natura effimera di queste strutture e la loro dimensione limitata le rende difficili da studiare sia con osservazioni in-situ che con l'uso di modelli numerici. Lo scopo di questo progetto di ricerca è di focalizzarsi sul contributo delle strutture di mesoscala al flusso di esportazione, al fine di capire quali fattori fisici e biologici modulano il trasferimento verticale della materia organica in loro corrispondenza. A tal fine verranno combinati l'uso di osservazioni in loco di lunga durata (sia da gliders che da cruise) e modelli numerici ad alta risoluzione tali da risolvere queste strutture.   CONTESTO SOCIO-SCIENTIFICO Questo progetto permetterà non solo di migliorare le stime del flusso di esportazione ma anche di comprendere i processi che lo governano e quindi migliorare le sue previsioni future in relazione ai cambiamenti climatici.

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Last update: 27.09.2019

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The vertical export of organic carbon from the surface ocean to the ocean's interior exerts a fundamental control on atmospheric carbon concentrations. Nevertheless, its magnitude is still ill constrained, and current estimates do not match the high rates of organic carbon utilization at depth. One of the unaccounted contributions to the flux is associated with the ocean's mesoscale flow (with typical width of 20-200 km), which substantially modulates the export, but is under-sampled by observational methods and unresolved by models. My project aims at quantifying the organic carbon export associated with mesoscale structures such as eddies and fronts, and at identifying its drivers. I will use already available recent high-resolution in-situ glider and ship-based data collected in a specific region of the ocean. These will be combined with a new high-resolution coupled physical-biogeochemical model setup for the same region, which will be developed in order to interpret, generalize and up-scale the results. Through the use of structure-identification algorithms, I will first quantify the integrated export of organic carbon associated with mesoscale structures, which I expect to represent a significant fraction of the total export flux. Then I will identify the physical and biological drivers of the mesoscale flux modulation, with a particular focus on the role of mesoscale enhanced vertical advective fluxes and local changes in the community structure. This project will allow me to not only to improve the current estimates of the total export of organic carbon, but also to provide a process-understanding of the flux drivers, both essential for future projections of the global carbon cycle.