Spelar floder en betydande roll i havscirkulationen och dynamiken? Behöver vi en fin representation av flodutsläpp i regionala havsmodeller?

Floder är välkända för att påverka både kust- och bassängomfattande havscirkulation och dynamik, men att representera nettoflödet av sötvatten vid flodmynningar är fortfarande en utmaning för global och regional havsmodellering. Flera studier har visat att sötvattenutsläppet dominerar dynamiken i hyllområdena intill flodmynningar genom att producera en typisk "flytande flodplym, " som består av en utbuktning till havs och en ström längs kusten. Andra studier har belyst rollen som saltvatten i havet spelar in i flodmynningarna, som visar att detta intrång driver vattenutbytet i flodmynningen och därmed påverkar nettoutflödet och salthaltsvärdena.

Regionala och globala havsmodeller kan inte lösa mynningsdynamik, och de parametriserar flodens utsläpp på ett alltför förenklat sätt, med klimatologisk avrinning och noll eller konstanta salthaltsvärden.

En ny studie publicerad just på Havsmodellering försökte lösa detta problem samtidigt som de gav en mer realistisk representation av flodmynningens vattentillförsel och utvecklade lämpliga gränssnitt mellan virvelupplösningsmodeller i mesoskala och flodmynningar för att simulera ROFI-dynamiken (dvs. Regions Of Freshwater Influence). Studien, ledd av vetenskapsmannen Giorgia Verri, ocean modeler vid CMCC Ocean Predictions and Applications Division, och medförfattare av CMCC-forskarna Nadia Pinardi, Giovanni Coppini och Emanuela Clementi, testade och jämförde tre olika tillvägagångssätt (de tre följande modellerna:Knudsens relation, UCONN-NCAR Estuary Box Model och CMCC Estuary Box Model, kallas CMCC-EBM, utvecklad av forskaren G. Verri) för att representera flodvolymtransporter och salthaltsvärden vid utloppen och rekonstruera flodmynningens dynamik.

"Studien, " förklarar Giorgia Verri, "placeras inom ramen för att utveckla ett konceptuellt och numeriskt modelleringssätt för att simulera effekterna av flodutsläpp på kusten till öppet hav cirkulation och dynamik. De få km upplösning av mesoskala havsmodeller kan inte explicit lösa mynningsdynamiken; alltså, idén om en "mynningsboxmodell" som ger rimliga värden på vattenvolymflöde och salthalt vid flodmynningen, vilket i sin tur påverkar havets dynamik.

Därför, CMCC EBM har utformats för att representera flodmynningsprocesserna kopplade till en virvellösande regional havsmodell (baserad på NEMO-kod).

För att visa effekten av EBM-volymflödet och salthaltsvärdena på kvaliteten på en havssimulering, forskare tillämpade resultaten från EBM på en regional havsmodell i centrala Medelhavet och i synnerhet på två flodmynningar i detta område:Ofantoflodens högskiktade mynning, som rinner genom Apulien i södra Italien och slutar i södra Adriatiska havet, och Po-flodens delvis blandade delta, en av de viktigaste floderna i Europa som mynnar ut i norra Adriatiska havet.

Studien visade att de kopplade systemen är kapabla att rekonstruera väldefinierade flodplymer och överträffa det klimatologiska tillvägagångssättet som försummar flodmynningens vattenutbyte samtidigt som havsmodellernas prestanda förbättras. Dessutom, kopplingen av den virvelupplösande oceanmodellen till CMCC EBM har visat sig överträffa den med UCONN-NCAR EBM i området för sötvattenspåverkan på hyllområdena.

"Forskningen är inte bara intressant ur akademisk synvinkel, " framhäver prof. Nadia Pinardi, oceanograf vid CMCC Foundation, "men också för dess praktiska tillämpning:att införa information om flodutsläpp i havsmodeller, från regional till global skala, kan förbättra sina prestationer och producera mer realistiska driftsprognoser eller klimatscenarier. EBM-CMCC-modellen kommer först att kopplas till de modeller som för närvarande används för att ta fram driftsprognoser i Medelhavet eller i Svarta havet, det vill säga till Copernicus Medelhavs- och Svartahavsprognossystem (CMEMS Med MFC och CMEMS BS MFC), att förbättra sina resultat."

"Copernicus Marine Service (CMEMS) har utformats för att svara på frågor som dyker upp inom miljön, näringslivet och den vetenskapliga sektorn. Med hjälp av information från både satellit- och in situ-observationer, den tillhandahåller toppmoderna analyser och prognoser dagligen, som erbjuder en oöverträffad förmåga att observera, förstå och förutse havsmiljöhändelser. Denna studie lägger till en viktig del av information till oceanografiska modeller som används av denna tjänst, " kommenterar Giovanni Coppini, Direktör för CMCC Ocean and Predictions Applications Division. "CMCC-flodningsmodellen tillför faktiskt ökad realism till havsmodellerna samtidigt som den ger mer exakta simuleringar och prognoser."

CMCC-forskare arbetar redan med att uppgradera modellen. Den fortsatta utvecklingen av modellen kommer att stödja förståelsen av en annan nyckelfråga:studiet av saltvatteninträngning och försaltningsprocesser i kustområden. "Den uppgraderade versionen av vår modell, Verri tillägger, "kommer att användas för att bedöma nivån av saltkilintrång i Po-floddeltat inom ramen för OPERANDUM, ett projekt som syftar till att minska hydrometeorologiska risker i Europa genom design och utveckling av innovativa naturbaserade lösningar. Modellering av nivån på saltvattenintrång kommer särskilt att stödja en studie för design och utveckling av naturliga lösningar för att förbättra områdets miljömässiga motståndskraft. De framtagna scenarierna kommer att hjälpa i synnerhet aktiviteterna i projektet som syftar till att introducera örtartade fleråriga djuprotande växter som täckning av jordvallar för att mildra översvämningsrisken och saltkilintrång i Podeltat."