Quando il FREDDO viene dal basso: il fenomeno dell’upwelling oceanico è reale!

Per natura ed esperienza anche quotidiana, siamo portati a credere che il freddo si muova verso il basso, che l’aria fredda cada verso la terra e che solo dallo spazio può arrivare un sensibile raffreddamento dell’aria che ci avvolge e ci sovrasta. Di contro, dal basso, dalla terra e soprattutto da sotto terra non può che arrivare calore.

Se questo ragionamento funziona abbastanza bene per le terre emerse, non è invece vero per la grande massa d’acqua degli oceani, cui si associa una temperatura media molto più bassa di quella atmosferica e delle terre emerse in generale, specialmente nelle profondità marine, e già al di sotto dei 500-800m.

Al di sotto di questa quota c’è soltanto il buio assoluto, la luce del sole non riesce a penetrare e il freddo regna incontrastato con temperature da brivido comprese tra i 4 e 5-7°C, indipendentemente dalla latitudine, ma con variazioni locali a seconda dei lenti movimenti verticali delle masse d’acqua, delle correnti di profondità, della topografia, della presenza di strutture vulcaniche sommerse, ecc.

Ma se l’atmosfera subisce moti orizzontali e verticali anche molto rapidi e frequenti, dell’ordine delle decine di km all’ora, le masse d’acqua oceaniche non stanno certo ferme, sebbene i movimenti siano molto ma molto più lenti: in alcuni casi, come nelle acque abissali, della durata di mesi o anni, addirittura decenni. È il caso delle correnti oceaniche di profondità, che danno origine a veri e propri fiumi di acqua fredda e salata che strisciano molto lentamente sui fondali di buona parte del pianeta, e che disegnano quella che è nota come grande circolazione termoalina globale.

Cos’è che mette in moto questi fenomeni circolatori? In buona sostanza le stesse forze che muovono tutti i fluidi sulla terra, così come avviene per l’atmosfera, o il magma del mantello, ma anche le acque di ogni bacino idrico, ovvero tutte quelle che per volume e consistenza dipendono dalla rotazione terrestre e dalla diversa incidenza della radiazione solare e cosmica in generale.

Nel caso delle masse d’acqua, l’azione congiunta della rotazione terrestre (forza apparente di Coriolis) e dei fenomeni interni connessi alle masse d’aria sovrastanti (trasporto di Ekman), ed in particolare ai venti costanti che si generano a cavallo dell’equatore e delle medie-alte latitudini, provoca un trasporto d’acqua generalmente in direzione est-ovest nella fascia tropicale e sub-polare, ed ovest-est all’equatore e alle medie latitudini.

Si verifica in primo luogo uno spostamento superficiale delle masse d’acqua, per cui alcune aree dell’oceano risultano essere più “alte”, ed altre più “depresse”, con differenze dell’ordine delle decine di cm (ad esempio tra le due coste di Panama, quella Atlantica e quella Pacifica, c’è una differenza nel livello del mare di oltre 20 cm). Ma non è tutto, anzi gli spostamenti di masse d’acqua in profondità, benché più lenti, sono anche più vari e con una periodicità non ancora chiara nella maggior parte dei casi.

Lungo le coste occidentali dei continenti infatti, le acque di profondità vengono trascinate dalla rotazione terrestre a sbattere contro le scarpate continentali, quindi a sollevarsi verso l’alto (fenomeno noto come upwelling). Nei loro movimenti vengono influenzate, sia dalle forze e dai fenomeni citati in precedenza, che dal regime dei venti in superficie.

La risultante è un movimento netto verso la superficie e in direzione dell’equatore, ovvero verso sud per le correnti dell’emisfero boreale (corrente delle Canarie, della California, del Labrador); verso nord per quelle dell’emisfero australe (corrente di Humboldt o del Perù, del Benguela o Africa del sud-ovest, dell’Australia occidentale).

L’alternanza stagionale, annuale, e pluriennale del regime circolatorio atmosferico, determina in aggiunta effetti diversi sulla risalita delle acque profonde, determinando un maggiore o minore contributo allo spostamento del termoclino (strato di transizione tra l’acqua fredda profonda e quella calda superficiale), ma soprattutto all’estensione e alla velocità del flusso superficiale delle correnti fredde, una volta che l’acqua di profondità ha raggiunto la superficie.

La risalita periodica di acque profonde condiziona quindi vari fenomeni dentro e sopra le acque oceaniche, dalla loro produttività, in termini di plancton e di pescato, alla loro capacità di provocare evaporazione e fornire più o meno energia al sistema atmosferico sovrastante. È il caso di varie aree di formazione dei cicloni tropicali, condizionati nel loro sviluppo e nella loro forza dalla presenza di acque calde sottostanti.

Come è facile intuire, il fenomeno delle tempeste tropicali si riduce in frequenza e potenza a causa della diluizione delle acque calde superficiali, con quelle più fredde di profondità; fatto che avviene in maniera più o meno costante nell’Atlantico meridionale e nel Pacifico sud-orientale, proprio dove impazzano gli upwelling e le correnti fredde più estese e persistenti.

Grazie alle osservazioni satellitari, da qualche decennio possiamo apprezzare che le zone di rimescolamento delle acque in superficie, sono caratterizzate da una notevole vorticità, con effetti locali anche molto bizzari, sia nella distribuzione delle masse d’acqua che dei loro ospiti planctonici, nectonici, oltre che della salinità.

Tra gli effetti più complessi ed estesi, annoverato tra quelli che più influenzano la distribuzione del calore sulla terra, abbiamo il cosiddetto ciclo ENSO (El Nino Southern Oscillation), che, a dispetto del nome, è tutt’altro che ciclico. I fenomeni noti come “El Nino” corrispondono ad un surriscaldamento delle acque superficiali a ridosso dell’Equatore, ma gli episodi più intensi, come nel 1998 e nel 2016, sono rari e non equamente distribuiti.

Le condizioni neutre, o legate all’effetto opposto (La Nina), sono invece più frequenti e durature, andando a costituire nell’immaginario delle popolazioni del Pacifico meridionale, la “normalità” climatica. A dire il vero negli ultimi 50 anni le fasi collegate a “El Nino” sono diventate più rare e meno durature, benché più intense. Sarà questo uno degli effetti dei cambiamenti recenti del clima?

Un fatto è certo, la prevedibilità è ancora molto scarsa, e relegata a pochi mesi; mentre in questi casi si parla di fenomeni annuali, se non pluriennali. Ciò che si osserva però, è che nel caso del riscaldamento delle acque superficiali, incidono la temperatura dell’aria, ma soprattutto le correnti atmosferiche dominanti che, accumulando le acque di superficie in settori più ristretti, le costringono a riscaldarsi. Niente di nuovo sotto il sole, come si suol dire; specie se si parla di riscaldamento.

Nel caso del raffreddamento invece, questo è causato pressoché esclusivamente dai fenomeni di upwelling e risalita di acque fredde profonde, come si può notare nelle più recenti restituzioni della NOAA (sequenze degli ultimi 3-4 mesi), riguardo alla distribuzione delle masse d’acqua sub-superficiali. Si nota come l’acqua più fredda tenda a scalzare e a sostituire l’acqua più calda, a partire da est, ovvero dalle coste del Sudamerica.

Al di sotto dei 300m, e l’immagine non deve ingannare, non è che l’acqua sia meno fredda, ma il bianco significa semplicemente che l’acqua non presenta anomalie apprezzabili. In realtà al di sotto dei 300-400m vi è solo acqua fredda, ed anzi sempre più gelida verso le profondità abissali, dove la temperatura supera di poco i 4°C (grafico allegato).

Per riassumere, lo strato più superficiale, circa 100-150m m, presenta una temperatura pressoché costante, con variazioni dell’ordine dei 2-3°C; segue una zona dove la temperatura diminuisce bruscamente (Termoclino), fino a 800-1000m, con un calo anche di 20-25°C, come all’equatore. La diminuzione continua poi procedendo in profondità in modo più graduale, fino ad uno strato omo-termico profondo, al di sotto dei 3500-4000m, dove la temperatura oscilla intorno ai 4°C e dipende più che altro dalla salinità.

È facile intuire quindi, quanto freddo è presente negli oceani, e che se il freddo potrà condizionare il clima, questo potrà venire solo dal basso, e cioè dalle profondità oceaniche. Ma gli oceani sono stati sempre così freddi? In realtà no, anzi sono stati molto più caldi di oggi, e anche in profondità; ma questa è un’altra storia.

Prof. Giuseppe Tito