L'IDRODINAMISMO - rimescolamento dell'ossigeno e delle sostanze nutritive la riproduzione, la distribuzione delle larve, la colonizzazione del fondo, la.

Presentazione sul tema: "L'IDRODINAMISMO - rimescolamento dell'ossigeno e delle sostanze nutritive la riproduzione, la distribuzione delle larve, la colonizzazione del fondo, la."— Transcript della presentazione:

1 L'IDRODINAMISMO - rimescolamento dell'ossigeno e delle sostanze nutritive la riproduzione, la distribuzione delle larve, la colonizzazione del fondo, la comunicazione intra ed inter-specie viventi, ecc.

2 onde, maree, correnti irregolare periodiche costanti

3 Idrodinamismo Onde, correnti, maree
Il livello degli oceani, che sono tutti in comunicazione fra loro, dovrebbe essere uguale dappertutto. Per il principio dei vasi comunicanti "l'acqua si dispone sempre allo stesso livello in più recipienti comunicanti tra loro, indipendentemente dalla loro forma o dimensione". In mancanza di una differenza di potenziale idraulico, il mare dovrebbe essere una massa d'acqua stagna. In realtà, in esso si verificano movimenti irregolari (onde), costanti (correnti) e periodici (maree)

4 onde Il moto ondoso è dovuto principalmente allo spirare del vento
ONDE FORZATE Il moto ondoso è presente anche in assenza di vento a causa della propagazione del moto ondoso ONDE LIBERE Onde di oscillazione Onde di traslazione Frangente di spiaggia

5 Le principali caratteristiche di un’onda sono la lunghezza (l), determinata dalla distanza fra cresta e cresta oppure fra ventre e ventre, l’altezza, ossia la distanza verticale fra una cresta e ventre, e infine la velocità di propagazione, intesa come spazio percorso da una cresta nell’unità di tempo e che a sua volta è funzione della lunghezza. Tutti questi parametri dipendono da tre fattori fondamentali: la velocità del vento, per quanto tempo il vento ha soffiato mantenendo la stessa direzione, e quanta superficie del mare è stata interessata dall'azione del vento in questione (detto fetch). In mare aperto le particelle liquide descrivono un cerchio verticale orientato nel verso di propagazione e così non si ha trasporto d’acqua, come si può facilmente osservare controllando la posizione di un galleggiante: questo sale e scende, ma tendenzialmente non si sposta. Le particelle sottostanti compiono circonferenze via via più piccole e ad una profondità pari a circa ½ della lunghezza l’effetto è praticamente nullo Avvicinandosi alla riva la profondità del fondale diventa inferiore a questa misura e così le orbite delle particelle tendono a schiacciarsi le une contro le altre e a formare delle ellissi

6 Onde di oscillazione Onde di traslazione

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8 cede l’energia alla costa
Le particelle subiscono un certo trasporto medio nella direzione dell’onda, le creste si innalzano e il fronte complessivo viene rallentato. Raggiunta una profondità critica (surf zone) le creste dell’onda si rompono e questo consente a chi le osserva di intuire l’andamento del fondale l’attrito con il fondale rallenta le particelle profonde rispetto quelle di superficie  frangente di spiaggia l’acqua, si ritira ( riflusso) al di sotto della successiva onda  risacca il moto diventa orizzontale  onda di traslazione  trasporta acqua verso la spiaggia  rifrazione d’onda cede l’energia alla costa La lunghezza d’onda si modifica  massima quantità di energia ceduta alla costa in corrispondenza delle sporgenze

9 l’acqua modella la terra
Le onde marine costituiscono l’agente geomorfologico più intenso che influenza maggiormente sul modellamento delle coste. Le onde si dispongono parallele alla costa costa rocciosa  la compressione dell’aria da parte dell’acqua negli interstizi agisce come un esplosivo  sbriciolamento della roccia costa sabbiosa  erosione della spiaggia

10 Riflessione e rifrazione delle onde
Quando le onde marine battono contro un ostacolo si riflettono. Il fenomeno della riflessione delle onde assume aspetti particolari in acque alte: l’onda riflessa può conservare buona parte dell’energia che aveva in arrivo ed allora si compone con la successiva onda incidente per dar luogo ad un’onda stazionaria, che consiste in un’oscillazione verticale del livello marino a breve distanza dall’ostacolo. Ciò spiega perché nei porti le barche non sono sospinte avanti ed indietro ma su e giù. In acque basse, invece, è ben più importante il fenomeno della rifrazione delle onde, legato all’influenza del fondale. La presenza del fondale, non solo produce un più marcato spostamento orizzontale dell’acqua, ma fa anche incurvare le onde e finisce per renderle quasi parallele alla costa, anche se al largo avevano un andamento diverso. A destra fenomeno della rifrazione

11 Le maree Le maree consistono in variazioni ritmiche del livello marino provocate principalmente dall'azione gravitazionale della Luna, sulle masse d'acqua che ricoprono la Terra. E’ proprio con le maree che si può giustificare la differenza del livello marino tra due bacini anche contigui. La luna e gli astri esercitano una forza d'attrazione sulla terra e su tutte le cose che vi stanno in essa. In particolare sull'acqua degli oceani la cui superficie si modella in modo da essere in equilibrio tra la forza centrifuga del moto della terra e la forza d'attrazione degli astri. Se esaminiamo il caso di un pianeta ricoperto in modo uniforme dall'acqua e soggetto all'azione di un solo satellite, si vede che la superficie del mare non si dispone secondo una sfera, ma secondo un elissoide. L'elissoide non sta fermo, ma ruota "seguendo" sempre il satellite che lo attrae. Per un osservatore fermo sul pianeta il fenomeno appare come una variazione ciclica di livello.

12 Le maree sono variazioni periodiche del livello del mare generate dall’attrazione gravitazionale (1/R²) che i corpi celesti Terra, Luna e Sole esercitano l’uno sull’altro. Queste escursioni sono in funzione del periodo di rotazione terrestre, dei periodi di rivoluzione della Luna intorno alla Terra e di quest’ultima intorno al Sole, nonché delle differenti inclinazioni dell’asse di rotazione terrestre e dei piani di rivoluzione. L’interazione di queste forze produce risultati piuttosto complessi sia in termini di ampiezze che di periodicità.

13 Le maree Dipendono da: L’azione gravitazionale della luna sulla terra;
Forza centrifuga dovuta al moto di rivoluzione della Terra

14 La forza gravitazionale agisce come la cordicella della figura, che costringe la pallina a mantenere un moto circolare; se questa si spezzasse , la pallina si muoverebbe, per il principio d’inerzia , con moto rettilineo uniforme.

15 Dopo circa vent'anni di rilevazioni si è notato che mediamente la Luna si allontana dalla Terra di circa 4 centimetri all'anno.

16 Maree della quadratura (bassa marea o maree morte)
Sole Maree sigiziali (Alte maree o maree vive)

17 Mont Saint Michel

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19 maree diurne: una sola alta e bassa marea nel corso delle 24 ore;
maree semidiurne: con due alte e due basse maree pressappoco di uguale ampiezza maree miste: sempre con due alte e due basse maree, ma con ampiezza diversa in base al prevalere della tendenza semidiurna o diurna.

20 d Il sole, la luna e la terra non si trovano nello stesso piano equatoriale il piano dell'orbita lunare è inclinato di circa 5 gradi su quello dell'orbita terrestre, il quale a sua volta è inclinato di circa 23 gradi e mezzo rispetto all'equatore terrestre. Questo significa che la Luna, percorrendo la propria orbita, passa da un'inclinazione massima a un'inclinazione minima rispetto all'equatore terrestre (in termini astronomici l'inclinazione rispetto all'equatore, misurata perpendicolarmente allo stesso, è detta "declinazione").

21 queste variazioni di declinazione possono produrre una diversa ampiezza dei due massimi di marea in certi punti della superficie terrestre, quando la Luna si trova ad alta declinazione. Nel punto A della superficie terrestre due massimi successivi di marea avranno la stessa ampiezza (in questo caso si parla di "marea semidiurna"). Nel punto B due massimi consecutivi avranno ampiezza diversa (B e B'), situazione detta "marea mista", mentre nel punto C addirittura c'e' un solo massimo mareale in un giorno (in C' non si ha un'onda di marea), cioè la marea è "diurna".

22 il periodo base di un'onda mareale non e' di 24 ore, ma di 24 ore e 50 minuti. Questo perché in 24 ore, mentre la Terra compie una rotazione su se stessa, la Luna si sposta lungo la propria orbita di circa 1/29esimo di giro, pari a 12,2 gradi. Così, per vedere la Luna culminare sullo stesso luogo del giorno precedente, la Terra deve ruotare per altri 12.2 gradi, cosa che fa in circa 50 minuti. In totale, tra due culminazioni successive della Luna su uno stesso punto del globo trascorrono 24 ore e 50 minuti, periodo che viene detto "giorno mareale".

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24 Il Granchio violinista si accoppia solo nelle notti di Luna piena.
Le maree condizionano soprattutto la vita degli organismi che vivono nella fascia compresa fra i livelli dell’alta e della bassa marea (mesolitorale) e subito al di sopra delle alte maree (sopralitorale). Questi organismi sono esposti ad emersioni prolungate dalle quali si difendono grazie a gusci protettivi che impediscono la disidratazione. Fra gli esempi più famosi per il Mediterraneo vi sono i gasteropodi Littorina e Patella e i crostacei Ctamali. Vi sono organismi marini che sincronizzano le danze nuziali con la luce della Luna. I coralli rilasciano le cellule sessuali maschili e femminili solo in presenza della Luna piena. Il Granchio violinista si accoppia solo nelle notti di Luna piena. Il verme Eunice viridis utilizza sia dei cicli solari sia di quelli lunari per sincronizzare l'accoppiamento: risale in superficie una sola volta l'anno in concomitanza dell'ultimo quarto di Luna del mese di maggio

25 Le correnti e la circolazione grandi masse d'acqua animate da un moto lento e continuo.
- tendenza delle acque a ristabilire l'equilibrio idrostatico turbato dalla diversità di riscaldamento solare alle varie latitudini, che ne modifica la temperatura, la salinità e quindi la densità. Infatti le acque più dense e quindi più pesanti tendono a sprofondare e a disporsi sotto quelle meno dense. Queste differenze di densità sono legate a due parametri: la temperatura e la salinità. È noto infatti che la densità decresce con l’aumentare della temperatura e aumenta con l’aumentare dei sali disciolti. La temperatura fondamentalmente varia con la latitudine, la salinità invece dipende dall’evaporazione, dalla piovosità, dall’apporto dei fiumi.

26 Le correnti dipendono - rotazione della Terra (forza di Coriolis: devia le masse d’acqua dal loro percorso originario), che determina la tendenza a formare dei circuiti chiusi: la circolazione si svolge in senso orario nell’emisfero boreale, e antiorario in quello australe. All’equatore è nulla. azione dei venti, sia costanti (alisei, venti occidentali), sia periodici (monsoni). I monsoni possono addirittura cambiare il senso della corrente nell’Oceano Indiano. differenze della pressione atmosferica (che dove è più elevata produce un vero e proprio abbassamento del livello delle acque) morfologia del fondo marino

27 Correnti oceaniche superficiali

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29 La convergenza Antartica
E’ la corrente più grande del mondo: da 200 a Km di larghezza, trasporta 150 milioni di m3 di acqua al giorno (25 volte il flusso totale di tutti i fiumi della terra). interagendo con la circolazione atmosferica e con le acque di scioglimento dei ghiacciai antartici, funge da motore della circolazione delle correnti oceaniche del pianeta

30 Può raggiungere una velocità di 100 km/giorno
Corrente del Golfo Può raggiungere una velocità di 100 km/giorno L'area di riproduzione, per l'anguilla europea e quella americana, si trova vicino al Golfo del Messico, nel Mar dei Sargassi a circa 500 m di profondità. Approfittano della corrente del Golfo per raggiungere le coste dell’Europa

31 El niño e la niña In condizioni che si possono definire normali, le acque dell’oceano Pacifico alle latitudini equatoriali sono più calde sul lato occidentale e più fredde su quello orientale, a causa delle correnti oceaniche provenienti dal Sud e del fenomeno di risalita delle acque profonde; in questa situazione il termoclino si trova a profondità maggiori sul lato occidentale dell’oceano. in corrispondenza del periodo natalizio le acque marine subiscono un sensibile riscaldamento, mitigando le condizioni determinate dalla corrente fredda di Humbolt (o corrente del Perù) proveniente da Sud, normalmente prevalente. Il fenomeno di riscaldamento dell’acqua, in passato è sempre stato considerato un evento positivo, un regalo del Bambin Gesù: el niño in spagnolo.

32 in queste condizioni si verifica un graduale prevalere della corrente occidentale equatoriale che facilita il trasferimento verso Est delle acque calde e delle masse d’aria umida. La profondità del termoclino aumenta sul lato orientale e diminuisce su quello occidentale, finché tutto l’Oceano Pacifico si riempie di acqua molto più calda della norma. Così come si generano le condizioni che favoriscono lo sviluppo de el Niño, possono instaurarsi quelle che ne determinano l’estinzione. Se gli alisei riprendono forza il processo si inverte e l’acqua calda rifluisce verso Ovest, con la possibilità di causare addirittura un raffreddamento nel settore orientale: una specie di el Niño allo specchio cui è stato dato il nome de la Niña. In ultima analisi, le acque del Pacifico si trovano in condizioni di equilibrio dinamico. Queste diverse condizioni termiche vengono mantenute dallo spirare degli alisei, che indebolendosi durante il periodo natalizio favoriscono lo spostamento verso Est delle acque calde

33 la spirale di Ekman Direzione del vento Direzione dell’acqua
in superficie della massa d’acqua l’acqua si muove perpendicolare al vento in direzione opposta alla costa  si crea un vuoto  risalita delle acque profonde più fredde in superficie sostanze nutritive (nitrati, fosfati, carbonio organico), fioritura del fitoplancton  zone di pesca abbondante.   trasporto di Ekman trasmissione per attrito dell’effetto del vento a strati sottostanti di acqua, sempre più lenti e spostati verso destra

34 L’effetto del vento in prossimità delle coste provoca anche particolari correnti verticali. Infatti quando il vento spira tendenzialmente verso costa l’acqua, incontrando la riva, tende a sprofondare (downwelling); al contrario se il vento spira da terra lo strato d’acqua superficiale, spostato verso il largo, richiama le acque di profondità (upwelling). Quest’ultime sono spesso ricche di nutrienti e favoriscono un notevole sviluppo del plancton vegetale. Il caso più famoso è quello delle pescosissime coste del Cile e del Perù dove i venti Alisei, provenienti da Sud - Est, creano un costante upwelling. In ultima analisi il vero motore delle correnti è sempre il sole: agendo in modo differenziato sulla superficie terrestre e sui mari, alle diverse latitudini e nelle diverse stagioni, determina sia la circolazione termoalina dei mari che la circolazione atmosferica (venti) che, a sua volta, agisce sulla superficie marina. È da notare che le correnti, trasportando con le acque il calore in esse racchiuso, determinano a loro volta importanti effetti sul clima.

35 Nel Mediterraneo orientale la forte evaporazione, non bilanciata da un sufficiente apporto d’acque dolci, causa un innalzamento della salinità e l’acqua diventa più densa e tende a sprofondare. In questo modo vengono richiamate, attraverso lo Stretto di Gibilterra, le acque superficiali, meno dense, dell’Oceano Atlantico. Le acque dense del Mediterraneo invece tornano in Atlantico passando sotto alla corrente in entrata. Una volta in movimento, la massa d’acqua verrà deviata nel suo percorso dalla forza di Coriolis. Questa è una forza apparente, causata dalla rotazione del Pianeta su se stesso ed è proporzionale alla velocità del moto.

36 Il Mediterraneo presenta una circolazione delle masse d’acqua molto complessa.
Le acque superficiali (fino a ~ 200 m) provengono dallo Stretto di Gibilterra e costeggiano le coste africane. Alcune digitazioni si formano verso le coste occidentali della Sardegna e della Corsica. Superata la soglia sottomarina presente tra la Sicilia a la Tunisia percorrono in senso ciclonico il bacino orientale Nel bacino orientale, a sud di Creta e dell’Anatolia, dalle acque superficiali si formano quelle intermedie (fra 200 e 600 m) che sprofondano per l’aumento di salinità e si dirigono verso ovest. Un ramo entra in Egeo e un altro in Adriatico. le acque profonde di rinnovo del bacino occidentale e orientale si formano in punti in cui d’inverno, venti freddi da nord fanno scendere di molto la temperatura, aumentando così la densità delle masse d’acqua. Questo fenomeno non avviene tutti gli anni, ma determina comunque l’instaurarsi di imponenti correnti di risalita (upwelling) in risposta alle masse d’acqua che sprofondano. Tutto ciò determina la presenza, in certe zone, di acque superficiali estremamente ricche di nutrienti in cui si sviluppano fitoplancton e zooplancton tanto da supportare le principali popolazioni di cetacei del Mediterraneo, che trovano nel triangolo corso-liguro-provenzale la zona di massimo approvvigionamento

37 Le correnti hanno una notevole importanza biologica
Assicurano il ricambio dell’acqua, l’apporto di nutrienti ai vegetali e di cibo agli animali sospensivori. Le correnti svolgono anche un ruolo fondamentale nella riproduzione e distribuzione geografica delle specie trasportando i prodotti sessuali, le spore, le larve e le fasi giovanili.