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UPWELLING

Abstract indicatore: 
L'upwelling è un fenomeno fisico dovuto all'azione di vento e correnti che possono generare una corrente di risalita, orientata verso il largo e ortogonale alla costa.
Questo fenomeno ha un notevole impatto sulla fauna ittica locale e per questo di grande interesse. L'individuazione delle aree più favorevoli al generarsi di questo fenomeno è stata realizzata utilizzando i dati di velocità e direzione del vento forniti dalla Rete Mareografica Nazionale (RMN) gestita da ISPRA.

Descrizione: 
L’upwelling costiero è un fenomeno di corrente fortemente influenzato oltre che dalle correnti marine, anche dall’intensità e dalla direzione del vento lungo la costa. Nella fattispecie, il vento che spira in direzione parallela alla costa può avere l’effetto, sotto alcune condizioni, di generare una corrente che viene deviata per effetto della forza di Coriolis, in direzione ortogonale alla costa e verso il largo. L’upwelling è proprio il fenomeno di corrente verticale che sposta acque più profonde e fredde che vanno a rimpiazzare l’acqua superficiale trascinata dal vento verso il largo. La corrente portante, che si origina soprattutto per variazioni di salinità, tende quindi a far risalire acqua dal fondo, acqua che risulta più fredda di quella presente in prossimità della superficie e ricca di nutrienti. Questo fenomeno ha un notevole impatto sulla fauna ittica locale.
A causa della forte influenza del vento nella generazione del fenomeno di upwelling, l’individuazione delle aree più favorevoli allo sviluppo di tale processo è stata realizzata attraverso il calcolo delle frequenze di eventi ventosi in direzione parallela alla costa utilizzando i dati provenienti dalle stazioni mareografiche della Rete Mareografica Nazionale.

Scopo: 
Individuare tratti di mare favorevoli al verificarsi del fenomeno e, quindi, dove è ragionevole attendersi una concentrazione maggiore di fauna ittica.
L’upwelling è un fenomeno estremamente interessante ai fini dell’individuazione di zone costiere con alta concentrazione di nutrienti e conseguente incremento della fauna ittica locale. I fenomeni di risalita hanno infatti una notevole influenza nel ricircolo di acque ricche di plancton. Pesci ed organismi marini ne traggono quindi ottimo giovamento; ne scaturisce un notevole aumento della diversità ittica e della pescosità del braccio di mare interessato dal fenomeno.

Criteri di selezione: 
  • Misurabilità (i dati utilizzati per la costruzione dell'indicatore sono/hanno): 
    Comparabili e misurabili nel tempo
  • Rilevanza e utilità (l'indicatore): 
    È di portata nazionale oppure applicabile a temi ambientali a livello regionale ma di significato nazionale
  • Solidità scientifica (l'indicatore): 
    Presenta attendibilità e affidabilità dei metodi di misura e raccolta dati

Riferimenti normativi: 
Non compilato

Obiettivi fissati dalla normativa: 
Non vi sono obiettivi fissati dalla normativa
DPSIR: 
Stato

Tipologia indicatore: 
Descrittivo (tipo A)

Riferimenti bibliografici: 
Bakun, A. 1973. Coastal upwelling indices, west coast of North America, 1946-71. U.S. Dep. Commer., NOAA Tech. Rep., NMFS SSRF-67.

D’Ortenzio, F., D. Iudicone, C. de Boyer Montégut, P. Testor, D. Antoine, S. Marullo,R. Santoleri and G. Madec (2005). Seasonal variability of the mixed layer depth in the Mediterranean Sea as derived from in situ profiles. Geophysical Research Letters, 32, L12605, doi:10.1029/2005GL022463.

Ekman, V.W. 1905. On the influence of the earth’s rotation on ocean currents. Ark. Mat. Astron. Fys. 2(11):1-52.

Fong, D. A. and Geyer, W. R.: Response of a river plume during an upwelling favorable wind event, J. Geophys. Res., 106, 1067–1084, 2001. 4.

Inghilesi, R. , L. Ottolenghi, A. Orasi, C. Pizzi, F. Bignami, and R. Santoleri, Fate of river Tiber discharge investigated through numerical simulation and satellite monitoring, Ocean Sci., 8, 773-786, 2012.

ISPRA - Dataset: http://dati.isprambiente.it/dataset/rmn-la-rete-mareografica-nazionale/

ISPRA - RMN Stations: www.mareografico.it

Magaldi, M. G., T. M. Özgökmen, A. Griffa and M. Rixen, On the response of a turbulent coastal buoyant current to wind events: the case of the Western Adriatic Current, Ocean Dynamics, Volume 60, Number 1 (2010), 93-122.

Massetti L., 2004, Identificazione e Analisi degli Upwelling in Area Mediterranea, Tesi di Master in Meteorologia applicata, Facoltà di agraria, Università degli studi di Firenze.

Millot, C., Circulation in the Western Mediterranean Sea, Journal of Marine Systems, Volume 20, Issues 1–4, April 1999, Pages 423–442.

Limitazioni: 
L'indicatore di upwelling necessita di uno studio approfondito della correlazione esistente con i dati di Temperatura Superficiale dell'Acqua (SST) onshore e offshore.

Ulteriori azioni: 
Definizione di un indice di upwelling più robusto e ottenuto combinando i dati di vento e di SST provenienti anche da remote sensing. Le azioni da pianificare riguardano, in particolare, l'introduzione dei dati di vento ottenuti dallo scatterometro QuickScat, dai dati di Ocean Color e/o dei dati provenienti da modelli numerici atmosferici.
Frequenza di rilevazione dei dati: 
Oraria e ad ogni 10 minuti

Accessibilità dei dati di base: 
Non compilato

Fonte dei dati di base: 
ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale)

Unità di misura dell'indicatore: 
Percentuale (%)
Descrizione della metodologia di elaborazione: 
In primo luogo sono state realizzate le distribuzioni statistiche e le corrispondenti rose dei venti, presso ciascuna stazione della Rete Mareografica Nazionale (RMN) ISPRA, utilizzando i dati di velocità e direzione del vento dal 1° gennaio 2009 al 31 dicembre 2013.
In secondo luogo, la velocità e la direzione del vento sono state selezionate allo scopo di individuare le aree più favorevoli al verificarsi del fenomeno di upwelling. Per tenere conto della forza di Coriolis, le direzioni parallele alla costa sono state scelte nel settore Nord Ovest per il Mar Tirreno e nel settore Sud Est per il Mare Adriatico. Ciascun settore direzionale ha un'ampiezza di 30°. Inoltre, sono stati scelti solo i venti con intensità superiore ai 3 m/s. Per ciascuna stazione è stato calcolato il rapporto tra il numero di eventi selezionati (secondo la procedura sopra descritta) e il numero totale di dati registrati, ottenendo una frequenza di upwelling (espressa in percentuale) che consente di individuare le zone costiere più potenzialmente esposte al fenomeno.


Tipo di rappresentazione: 
Grafico
Tabella

Copertura spaziale: 
25 stazioni della Rete Mareografica Nazionale distribuite lungo tutte le coste Italiane

Copertura temporale: 
2009 - 2015

Qualità dell'informazione: 
L'indicatore è in grado di descrivere con sufficiente dettaglio spaziale e temporale il fenomeno di upwelling. I dati sono comparabili e affidabili in quanto il monitoraggio è condotto in maniera standardizzata e sono previste procedure di validazione.

Periodicità di aggiornamento: 
Annuale


Stato e trend: 
Non definibileL'indicatore permette la caratterizzazione delle aree favorevoli al verificarsi del fenomeno di upwelling, non indicandone, tuttavia, direttamente il numero. Pertanto, non essendo possibile esprimere una valutazione qualitativa, non viene assegnata l'icona di Chernoff.

Commenti: 
Le stazioni considerate nell’area occidentale dei mari italiani presentano direzioni del vento favorevoli alla generazione di fenomeni di upwelling prevalentemente da Nord. Per ogni stazione sono stati selezionati i seguenti settori direzionali (gradi N):
Imperia 255° – 285°
Genova 279° - 309°
Livorno 345° - 15°
Civitavecchia 303° - 333°
Napoli 300° - 330°
Salerno 300° - 330°
Palinuro 279° - 309°

La frequenza di eventi per le stazioni di Imperia (Figura 9), Genova (Figura 8) e Livorno (Figura 10) sono rispettivamente pari a 0.4%, 2.7% e 0.38%.
Le frequenze invece per le località di Salerno e Palinuro sono rispettivamente pari a 2.13% e 1.8%.
L’aggiornamento dell’indicatore con i dati fino al 2015 non ha prodotto sostanziali differenze rispetto alla situazione descritta fino al 2013. Dalle percentuali si evince ancora come il tratto di costa intorno a Genova e quello del Tirreno Meridionale siano più esposte a fenomeni di upwelling.
L’area intorno a Civitavecchia (Figura 6) ha una frequenza pari a: 1.13% confermando i risultati noti in letteratura che descrivono il Mar Tirreno Settentrionale come una della aree più favorevoli al generarsi di fenomeni di upwelling (Massetti, 2004, Inghilesi et al., 2012).
Per la stazione di Napoli (Figura 12), relativamente al periodo considerato, la frequenza è pari allo 0.58%.

Il Mar Adriatico, nella parte settentrionale, è battuto dalla Bora, forte vento che soffia da Nord-Est e che genera upwelling lungo la linea costiera ad est del bacino.
Questo tratto di mare è inoltre interessato da un grande afflusso d’acqua fluviale proveniente dal Po e dagli altri maggiori fiumi dell’Italia Nord Orientale, che ha la caratteristica di avere temperatura e salinità inferiore rispetto al mare ed essere ricca di nutrienti.
Come si evidenzia dalle rose dei venti le direzioni favorevoli al fenomeno dell’upwelling, provenienti da Sud, nelle stazioni dell’alto Adriatico sono:
Trieste 325° - 355°
Venezia 210° - 240°
mentre in prossimità del Po sono:
Ancona 99° - 129°
Ravenna 144° - 174°
Ortona: 99° - 129°
La frequenza per Trieste (Figura 23) e Venezia (Figura 24) è rispettivamente pari a 0.75% and 2.56%. La frequenza per Ortona (Figura 13) e Ravenna (Figura 19) è rispettivamente pari a 1.1% e 4.66%. La frequenza per Ancona (Figura 1) è pari a 2.7%.
Le aree di Venezia, Ravenna e Ancona continuano a presentare alte percentuali di episodi favorevoli.

Nel tratto di costa Adriatica meridionale la direzione prevalente di provenienza del vento favorevole all’upwelling può essere considerata quella da Sud-Est.
In questo tratto di mare sono stati analizzati i dati provenienti dalle seguenti stazioni nei settori direzionali indicati:
Vieste: 90° - 120°
Bari: 99° - 129°
Otranto: 165° - 195°
Le frequenze calcolate sono rispettivamente pari a: Vieste 1.6% (Figura 25), Bari 5.61% (Figura 2) e Otranto 2.66% (Figura 14). Bari, nel tratto di costa dell’Adriatico meridionale, ha la frequenza più elevata e in generale una delle frequenza più elevate a livello nazionale, anche se presenta un lieve decremento rispetto alla percentuale calcolata con i dati fino al 2013 (6.59%) .

Nel Mar Ionio, le due località analizzate sono Taranto e Crotone. Le classi di direzione individuate sono:
Taranto: 279° - 309°
Crotone: 165° - 195°.
La frequenza per Crotone (Figura 7) è pari a 6.1% e per la stazione di Taranto (Figura 22) la frequenza è pari a 3.21%. La situazione rispetto al 2013 è sostanzialmente invariata, confermando come la zona sia particolarmente interessata dalla generazione di upwelling.

In Sicilia, Catania per la sua esposizione del litorale presenta come classe direzionale favorevole alla generazione di upwelling quella compresa tra 186° - 216° ossia da Sud, Palermo (Figura 15) quella compresa tra 123° - 153° e Porto Empedocle (Figura 17) quella tra 300°-330°.
Le frequenze sono pari rispettivamente a 1.4% per Catania (Figura 5), 1.6% per Palermo e 5.74% Porto Empedocle

Il canale di Sicilia ed in particolare la costa sud della Sicilia è interessata da venti prevalenti provenienti da ovest che soffiano paralleli alla linea di costa e tendono a spostare le masse d’acqua a sud.
Le misure registrate presso la stazione di Porto Empedocle dove forti venti spirano dalla direzione Nord-Ovest confermano che in Sicilia questo è il tratto di costa maggiormente esposto al fenomeno dell’upwelling.
Lampedusa non consente una trattazione coerente con la metodologia finora utilizzata per la scarsa estensione territoriale di quest’isola.

Messina (Figura 11) presenta una frequenza di 0.46% nel settore direzionale compreso tra i 230° e i 260°.
Nello Stretto di Messina, merita particolare rilievo il tratto di costa prospiciente Reggio Calabria (Figura 20), dove, nel settore direzionale individuato (320°-350°), è stata ottenuta una frequenza pari a 6,02% di episodi favorevoli all’upwelling. Tutto questo tratto di mare rappresenta una zona interessata da forti fenomeni idrodinamici e, in particolare, lo Stretto di Messina è anche interessato fortemente da fenomeni di upwelling legati soprattutto alle correnti locali.

In Sardegna infine, Cagliari (Figura 3) presenta una percentuale di eventi provenienti dal settore tra i 230° e i 260° pari allo 0.39%, Porto Torres (Figura 18) nel settore tra i 75° e i 105° pari al 1.53%, mentre Carloforte (Figura 4), con una frequenza dell’11.96, è ancora una volta in assoluto la stazione con il maggior numero di eventi favorevoli riscontrati nel settore direzionale selezionato, compreso tra i 345° - e i 15°.
  • Titolo: Figura 1: Ancona 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 99-129, periodo 2009-2015
    Figura 1: Ancona 2009-2015
  • Titolo: Figura 2: Bari 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 99-129, periodo 2009-2015
    Figura 2: Bari 2009-2015
  • Titolo: Figura 3: Cagliari 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 230-260, periodo 2009-2015
    Figura 3: Cagliari 2009-2015
  • Titolo: Figura 4: Carloforte 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 345-15, periodo 2009-2015
    Figura 4: Carloforte 2009-2015
  • Titolo: Figura 5: Catania 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 186-216, periodo 2009-2015
    Figura 5: Catania 2009-2015
  • Titolo: Figura 6: Civitavecchia 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 303-333, periodo 2009-2015
    Figura 6: Civitavecchia 2009-2015
  • Titolo: Figura 7: Crotone 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 165-195, periodo 2009-2015
    Figura 7: Crotone 2009-2015
  • Titolo: Figura 8: Genova 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 279-309, periodo 2009-2015
    Figura 8: Genova 2009-2015
  • Titolo: Figura 9: Imperia 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 255-285, periodo 2009-2015
    Figura 9: Imperia 2009-2015
  • Titolo: Figura 10: Livorno 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 345-15, periodo 2009-2015
    Figura 10: Livorno 2009-2015
  • Titolo: Figura 11: Messina 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 230-260, periodo 2009-2015
    Figura 11: Messina 2009-2015
  • Titolo: Figura 12: Napoli 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 300-330, periodo 2009-2015
    Figura 12: Napoli 2009-2015
  • Titolo: Figura 13: Ortona 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 99-129, periodo 2009-2015
    Figura 13: Ortona 2009-2015
  • Titolo: Figura 14: Otranto 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 165-195, periodo 2009-2015
    Figura 14: Otranto 2009-2015
  • Titolo: Figura 15: Palermo 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 123-153, periodo 2009-2015
    Figura 15: Palermo 2009-2015
  • Titolo: Figura 16: Palinuro 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 279-309, periodo 2009-2015
    Figura 16: Palinuro 2009-2015
  • Titolo: Figura 17: Porto Empedocle 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 300-330, periodo 2009-2015
    Figura 17: Porto Empedocle 2009-2015
  • Titolo: Figura 18: Porto Torres 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 75-105, periodo 2009-2015
    Figura 18: Porto Torres 2009-2015
  • Titolo: Figura 19: Ravenna 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 144-174, periodo 2009-2015
    Figura 19: Ravenna 2009-2015
  • Titolo: Figura 20: Reggio Calabria 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 320-350, periodo 2009-2015
    Figura 20: Reggio Calabria 2009-2015
  • Titolo: Figura 21: Salerno 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 300-330, periodo 2009-2015
    Figura 21: Salerno 2009-2015
  • Titolo: Figura 22: Taranto 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 279-309, periodo 2009-2015
    Figura 22: Taranto 2009-2015
  • Titolo: Figura 23: Trieste 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 325-355, periodo 2009-2015
    Figura 23: Trieste 2009-2015
  • Titolo: Figura 24: Venezia 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 210-240, periodo 2009-2015
    Figura 24: Venezia 2009-2015
  • Titolo: Figura 25: Vieste 2009-2015
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenza del vento nel settore angolare 90-120, periodo 2009-2015
    Figura 25: Vieste 2009-2015
  • Titolo: Tabella 1: Frequenze del Vento
    Fonte: ISPRA
    Legenda: Frequenze del vento nei diversi settori angolari per le diverse stazioni
    Tabella 1: Frequenza del vento
    Stazione Direzione (30°) Frequenza
    %
    Ancona 99-129 2.70
    Bari 99-129 5.61
    Cagliari 230-260 0.39
    Carloforte 345-15 11.96
    Catania 186-216 1.40
    Civitavecchia 303-333 1.13
    Crotone 165-195 6.10
    Genova 279-309 2.69
    Imperia 255-285 0.40
    Livorno 345-15 0.38
    Messina 230-260 0.46
    Napoli 300-330 0.58
    Ortona 99-129 1.10
    Otranto 165-195 2.66
    Palermo 123-153 1.59
    Palinuro 279-309 1.80
    Porto Empedocle 300-330 5.74
    Porto Torres 75-105 1.53
    Ravenna 144-174 4.66
    Reggio Calabria 320-350 6.03
    Salerno 300-330 2.13
    Taranto 279-309 3.21
    Trieste 325-355 0.75
    Venezia 210-240 2.56
    Vieste 90-120 1.62
    Fonte: ISPRA