Il contenuto di calore dell'oceano è una misura per questo accumulo di calore nel sistema Terra

Il contenuto di calore dell'oceano è una misura per questo accumulo di calore nel sistema Terra da un EEI positivo, la maggior parte (~ 90%) è immagazzinata nell'oceano globale, è quindi un indicatore critico per il cambiamento climatico. Nell'ultimo decennio, gli oceani hanno assorbito circa il 23% delle emissioni annue di CO₂ di origine antropica. La CO₂ assorbita reagisce con l'acqua di mare e modifica il pH dell'oceano.

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Contenuto di calore oceanico

Le misurazioni del contenuto di calore dell'oceano negli anni '40 si basavano principalmente su tecniche di bordo, che limitavano la disponibilità di osservazioni della temperatura su scala globale. Le stime su scala globale del contenuto di calore dell'oceano sono quindi spesso limitate al periodo dal 1960 in poi e ad un'integrazione verticale dalla superficie fino a una profondità di 700 metri.

Con l'implementazione della rete è ora possibile misurare regolarmente le variazioni del contenuto di calore dell'oceano fino a una profondità di 2000 m.

Serie temporale media dell'insieme 1960-2019 e deviazione standard dell'insieme (2-sigma, ombreggiata) delle anomalie del contenuto di calore oceanico globale relative alla climatologia del periodo 2005-2017 da 0 a 300 m (grigio), da 0 a 700 m (blu), 0 a 2000 m (giallo) e da 700 a 2000 m di profondità (verde). Clicca sull’immagine per ingrandire

La crescente emissione di gas serra sta causando uno squilibrio radiativo positivo nella parte superiore dell'atmosfera - chiamato Earth Energy Imbalance (EEI) - che sta guidando il riscaldamento globale attraverso un accumulo di energia termica nel sistema Terra.

Lo squilibrio energetico terrestre (EEI), è descritto come la differenza tra la quantità di energia del sole che arriva sulla Terra e la quantità che ritorna nello spazio. Serve come metrica fondamentale per consentire alla comunità scientifica e al pubblico di valutare quanto bene il mondo risponda al compito di tenere sotto controllo il cambiamento climatico.

Il contenuto di calore dell'oceano è una misura per questo accumulo di calore nel sistema Terra da un EEI positivo, la maggior parte (~ 90%) è immagazzinata nell'oceano globale, è quindi un indicatore critico per il cambiamento climatico.

Di conseguenza, il riscaldamento degli oceani sta avendo un impatto di vasta portata sul sistema climatico terrestre. Ad esempio, l'aumento del contenuto di calore dell'oceano contribuisce a oltre il 30% dell'aumento medio globale del livello del mare osservato attraverso l'espansione termica dell'acqua di mare. Il riscaldamento degli oceani sta alterando le correnti oceaniche.

Le implicazioni del riscaldamento degli oceani sono diffuse anche nella criosfera terrestre, poiché le piattaforme di ghiaccio galleggianti si assottigliano e le calotte glaciali si ritirano. Il riscaldamento degli oceani aumenta la stratificazione degli oceani e, insieme all'acidificazione e alla deossigenazione degli oceani, può portare a cambiamenti drammatici degli ecosistemi e della biodiversità.

Acidificazione dell'oceano

Nell'ultimo decennio, gli oceani hanno assorbito circa il 23% delle emissioni annue di CO₂ di origine antropica. La CO₂ assorbita reagisce con l'acqua di mare e modifica il pH dell'oceano. Questo processo è noto come acidificazione degli oceani.

Le variazioni del pH sono legate ai cambiamenti nella chimica dei carbonati oceanici che possono influenzare la capacità degli organismi marini, come i molluschi e i coralli costruttori di barriere coralline, di costruire e mantenere conchiglie e materiale scheletrico.

Deossigenazione dell'oceano aperto e delle acque costiere

Sia le osservazioni che i modelli numerici indicano che l'ossigeno sta diminuendo sia negli oceani che nelle zone costiere.

Dalla metà del secolo scorso, è stata stimata una diminuzione dall'1% al 2% dell'ossigeno globale oceanico. Nella zona costiera, è noto che molte centinaia di siti hanno sperimentato concentrazioni di ossigeno che compromettono i processi biologici o sono letali per molti organismi.

Sebbene l'importanza relativa dei vari meccanismi responsabili della perdita del contenuto globale di ossigeno nell'oceano non sia nota con precisione, si prevede che il riscaldamento globale contribuisca a questa diminuzione direttamente perché la solubilità dell'ossigeno diminuisce nelle acque più calde e indirettamente attraverso i cambiamenti nella dinamica oceanica che riducono la ventilazione oceanica, che è l'introduzione di ossigeno all'interno dell'oceano.

Zone minime di ossigeno (blu) e aree con ipossia costiera (rosso; concentrazioni di ossigeno disciolto <2 mg/L) nell'oceano. I siti ipossici costieri qui mappati sono quelli in cui i nutrienti antropogenici sono una delle principali cause del declino dell'ossigeno. Clicca sull’immagine per ingrandire

Nelle zone costiere, l'aumento delle esportazioni fluviali di azoto e fosforo dagli anni '50 ha portato all'eutrofizzazione dei corpi idrici in tutto il mondo.

L'eutrofizzazione è un fenomeno che riguarda i corpi idrici e che consiste nella presenza sovrabbondante di sostanze nutrienti. Non a caso, il termine eutrofizzazione deriva dal greco eutrophos, che significa proprio ben nutrito

L'eutrofizzazione aumenta il consumo di ossigeno e, se combinata con una bassa ventilazione, porta al verificarsi di carenze di ossigeno nelle acque sotterranee. Si prevede che il cambiamento climatico amplificherà ulteriormente la deossigenazione nelle aree costiere.

La deossigenazione colpisce molti aspetti dei servizi ecosistemici forniti dall'oceano e dalle acque costiere. Ad esempio, la deossigenazione ha un impatto sulla biodiversità e sulle reti trofiche e può ridurre la crescita, la riproduzione e la sopravvivenza degli organismi marini.

Coastal Blue Carbon

Un habitat costiero sano non è importante solo per i frutti di mare e le attività ricreative, ma svolge anche un ruolo importante nella riduzione del cambiamento climatico. Le paludi salmastre, le mangrovie e le praterie di alghe assorbono grandi quantità di anidride carbonica, gas serra, dall'atmosfera e la immagazzinano, diminuendo così gli effetti del riscaldamento globale. Questi tipi di habitat sono noti come pozzi di carbonio e contengono grandi riserve di carbonio accumulate nel corso di centinaia o migliaia di anni. Usando un gergo più scientifico, il carbonio blu costiero (coastal blue carbon) è il carbonio catturato dagli organismi viventi costieri e marini e immagazzinato negli ecosistemi costieri. 

Le saline, le mangrovie e le praterie di alghe svolgono due ruoli importanti:

• Sequestro del carbonio, il processo di cattura dell'anidride carbonica dall'atmosfera, misurato come tasso di assorbimento di carbonio all'anno.
• Stoccaggio del carbonio : il confinamento a lungo termine del carbonio nei materiali vegetali o nei sedimenti, misurato come peso totale del carbonio immagazzinato.

Nelle zone umide costiere intatte il carbonio viene assorbito tramite la fotosintesi (frecce viola) dove viene sequestrato a lungo termine nella biomassa legnosa e nel suolo (frecce tratteggiate rosse) o esalato (frecce nere).

Quando il suolo viene drenato da zone umide costiere degradate, il carbonio immagazzinato nei suoli viene consumato da microrganismi che rilasciano CO₂ come prodotto di scarto metabolico quando espirano. Ciò accade a una velocità maggiore quando i terreni vengono drenati ed è disponibile più ossigeno, il che porta a maggiori emissioni di CO₂. Il degrado, il drenaggio e la conversione degli ecosistemi costieri dall'attività umana (es. deforestazione e drenaggio, zone umide sequestrate per l'agricoltura, dragaggio) si traduce in una riduzione dell'assorbimento di CO₂ a causa della perdita di vegetazione (frecce viola) e del rilascio di importanti emissioni di gas serra (frecce arancioni).

Nonostante la loro importanza per la salute degli oceani e il benessere umano, mangrovie, paludi e fanerogame si stanno perdendo a un tasso fino al 3% all'anno. Quando degradati o distrutti, questi ecosistemi emettono il carbonio che hanno immagazzinato per secoli nell'oceano e nell'atmosfera e diventano fonti di gas serra.

L'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) stima che fino a un miliardo di tonnellate di CO₂ viene rilasciato ogni anno dagli ecosistemi costieri che equivale al 19% delle emissioni dalla deforestazione tropicale a livello globale.

Kirsten Isensee, Katherina Schoo, John Kennedy, Karina von Schuckmann, Omar Baddour, Maxx Dilley, Global Climate Indicators: Ocean heat content, acidification, deoxygenation and blue carbon, Bulletin of the World Meteorological Organization, Vol.70 (1) - 2021